Nome Cognome Matricola

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1 Bioingegneria Nome Cognome Matricola Qual è la grandezza fisica variabile in un sensore estensimetrico? Questo sensore è accompagnato da un sistema di condizionamento del segnale? La deformazione La variazione di resistenza viene rilevata tramite il ponte di Wheatstone Che cos è un filtro nel dominio della frequenza? Come vengono descritte le rispettive prestazioni? Un filtro che permette si selezionare le sole frequenze significative di un segnale Viene descritto con le frequenze di taglio, e la pendenza con cui vengono eliminate (db/ottava): > è la pendenza, > è la qualità del filtro Si riporta solitamente la risposta in frequenza Che cos è l impedenza di uscita di un sensore: illustrarla con un modello di circuito. E meglio sia bassa o alta? La resistenza opposta al passaggio della corrente prodotta dal sensore stesso E meglio che sia bassa

2 Disegnare un segnale di input a gradino e la rispettiva risposta di un sistema del I ordine, evidenziandone le variabili caratteristiche. A che cosa serve il nodo comune? A fare sì cha tutte le parti applicate si trovino al medesimo potenziale, pertanto se due o più parti applicate sono in contatto con il paziente, non si ha flusso di corrente nel paziente stesso Quali sono le caratteristiche di un onda sonora? Frequenza (o velocità o periodo o lunghezza d onda), ampiezza (o intensità), fase Dato un sensore per la misura della pressione venosa, qual è il range di frequenze significativo? 0-50 Hz* *A questa domanda non ha riposto nessuno correttamente, sono state ritenute valide le risposte in cui si è provato a specificare un campo di frequenze (e non di pressioni!) Un immagine è composta di livelli di grigio compresi tra 1 e 160 e viene digitalizzata a 8 bit. Come appare la stessa immagine se moltiplico tutti i livelli di grigio per due? Più chara, più scura, con maggiore/minore contrasto, rischio di perdere (ossia non vedere più ditintamente) alcune aree? Quali? Appare più chiara* e con maggiore contrasto perdo i livelli di grigio che nell immagine originale erano tra 128 e 160 (i più chiari): vengono tutti saturati a 255 *Solitamente i livelli più alti corrispondono alle zone più chiare; se così non fosse, l immagine appare più scura e con maggiore contrasto e perdo le zone più scure

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4 Bioingegneria 1) Vengono sotto riportato i grafici degli scostamenti (valore misurato valore corretto, [mm]) per un sensore di posizione: a sinistra sono stati riporati gli scostamenti medi (ottenuti dalla media su più cicli in salita o discesa (sopra e sotto) o dalla media delle medie (centro) e a destra gli scostamenti. Si chiede di evidenziare quale distanza rappresenta l errore di linearità del sensore, su quale grafico Massima distanza dalla retta terminale ; si opera sulla curva media delle medie 2) Come funziona un sensore piezoelettrico? Come risponde alle basse frequenze? Come risponde alle alte frequenze? E richiesto un circuito per il trattamento del segnale? Effetto piezoelettrico: Misura anche f elevate, mentre non rileva la componente continua (valore medio; f=0) Richiede Condizionamento = Circuito amplificatore di carica 3) Che cos è un filtro antialias, quali sono le sue specifiche? Disegnarne la riposta in frequenza e segnare, sull ascissa dello stesso grafico, quale valore potrebbe avere la frequenza di campionamento. Filtro Passabasso che previene alias=stima errata della frequenza Frequenza di taglio fc Frequenza massima con ampiezza diversa da zero =1/2 f campionamento

5 4) Disegnare due segnali ove sia presente un diverso rapporto segnale rumore (il segnale ideale è un segnale sinusoidale). 5) Un sensore del II ordine presenta la risposta in frequenza evidenziata nella figura di sx. Dato un segnale in ingresso riportato nell immagine di dx, si chiede di sovrapporre, nello stesso grafico, la risposta del sensore ) Qual è la differenza tra locali del Gruppo 0, del Gruppo 1 o del Gruppo 2?

6 7) Che cosa sono le immagini raster o vettorializzate? Tecnica di codifica delle immagini in cui il disegno è scomposto in elementi base (cerchi, segmenti, ecc) + efficiente; indipendente dalla risoluzione; non sempre applicabile 8) Come si può evitare l accoppiamento capacitivo nella trasmissione dei segnali elettrici? Schermando i cavi con una maglia metallica NB=Schermare è diverso da isolare: per schermare si utilizza una maglia metallica

7 Bioingegneria 1) Vengono sotto riportato i grafici degli scostamenti (valore misurato valore corretto ) per un sensore di posizione: a sinistra sono stati riportati gli scostamenti medi (ottenuti dalla media su più cicli in salita o discesa (sopra e sotto) o dalla media delle medie (centro) e a destra gli scostamenti. Si chiede di evidenziare come varierebbero entrambi i grafici se il sensore fosse affetto da un ulteriore errore di offset (per esempio a cusa di una deriva termica) pari a 0.1 mm Media tra i cicli, salita 0.50 Media trai cicli e media salita e discesa 0.50 Media tra i cicli, discesa 0.40 Ciclo_I Ciclo_II Ciclo_III Ciclo_IV Ciclo_V Ciclo_VI Valore Vero [mm] Valore Vero [mm]) CRITERIO PER ILTRACCIAMENTO DELLE NUOVE CURVE: Scostamento medio [mm] TUTTE le curve vanno traslate verso l alto: +0.1 mm 2) Come funziona un pletismografo? E richiesto un circuito per il trattamento del segnale? Errore [mm] SCHEMA SENSORE SCHEMA EVENTUALE CIRCUITO Ponte di Wheatstone (disp. N.2, slide 41) R=ro*l/A (ro=resistività; l=lunghezza conduttore; A=sezione conduttore Il tubicino di allunga e riduce la propia sezione; pertanto la Resistenza al passaggio della corrente aumente (disp n.2, slide n.39) 3) Che cos è l errore di digitalizzazione? Quantificarlo Dovuto alla risoluzione finita della conversione A/D; dipende dal N bit (n) utilizzati per la digitalizzazione (disp n.2, slide 9) FORMULA: (Vmax-Vmin)/2 n

8 4) Nel diagramma a sx identificare: l impedenza di uscita del sensore l impedenza in ingresso dell amplificatore Determinare inoltre: Il valore ideale dell impedenza di uscita del sensore: 0 Il valore ideale dell impedenza in ingresso dell amplificatore: Infinito (disp 2, slide 25) 5) Un sensore del I ordine ha una costante di tempo pari a 0.2 s. Si chiede di sovrapporre al grafico del segnale in ingresso (x), quello della risposta del sensore (y). (Disp 2, slide 21) x,y [V] s t [s] 6) Calcolare l intensità della corrente che attraversa il corpo umano quando il paziente tocca una fase del circuito di ditribuzione della corrente elettrica e ha le mani asciutte (caso 1) o bagnate (caso 2): scrivere la formula e stimare le grandezze fisiche in gioco. FORMULA DATI I=V/R CASO1 V=220 V R= 1M I (Disp 3, slide 77) CASO 2 V=220 V R= 1k I=220mA 7) Qual è la differenza tra le due immagini riportate?

9 La profondità dei pixel (disp 3, slide 20 e 23) 8) A che cosa serve la maglia metallica che solitamente avvolge i cavi che portano i segnali nella strumentazione? Eliminare l accoppiamento capacitivo (disp 2, slide 31)

10 Bioingegneria 1) Vengono sotto riportato i grafici degli scostamenti (valore misurato valore corretto ) per un sensore di posizione: a sinistra sono stati riportati gli scostamenti medi (ottenuti dalla media su più cicli in salita o discesa (sopra e sotto) o dalla media delle medie (centro) e a destra gli scostamenti. Si chiede di evidenziare quale distanza rappresenta l errore di linearità, su quale grafico. Scostamento medio [mm] Media tra i cicli, salita Media trai cicli e media salita e discesa Media tra i cicli, discesa Valore Vero [mm]) CRITERIO PER L IDENTIFICAZIONE DELL ERRORE: Errore [mm] Ciclo_I Ciclo_II 0.10 Ciclo_III 0.00 Ciclo_IV Ciclo_V Ciclo_VI Valore Vero [mm] 2) Che cosa rappresenta la figura? Quali sono le caratteristiche di questo sensore? 3) A che cosa servono i convertitori A/D? Quali sono le rispettive specifiche?

11 4) Che cosa sono i decibel (db), quando vengono utilizzati come unità di misura? Unità di misura per esprimere il rapporto tra grandezze quando quest ultimo può raggiungere diversi ordini di grandezza: G db =20*log 10 (G) Utilizzato per Amplificatore (o per intensità acustica) 5) Viene riportata la curva di risposta in frequenza per un sensore del II ordine; si chiede di sovrapporre, sullo stesso grafico, la risposta di un sensore vente pari smorzamento e frequenza di risonanza doppia e la risposta di un sensore avente pari frequenza di risonanza e smorzamento più elevato. y/x > smorz f [Hz] frisx2 6) Spiegare la differenza tra le due modalità di infortunio schematizzate in figura. Macroshock Microshock: NB l involucro toccato dal paziente (mano sx) NON e a terra, quindi prende la scossa!!!! 7) Quale spazio occupa un immagine da 1500x900 pixe e 256 livelli di grigio? FORMULA 1500 x 900 x 8= numero di Bits

12 8) Come è rappresentata la schermatura dei fili nello schema in figura? A che cosa serve? Che avvertenza è bene avere quando i cavi vengono schermati? SCHEMA Serve a evitare l accoppiamento capacitivo (trasmissione campo elettrico) La schermatura va anch essa collegata a terra

13 Bioingegneria 1) Nel grafico rappresentato in figura, le croci corrispondono ai dati sperimentali ottenuti misurando una stessa grandezza in input (segno circolare) e sono stati riportati su una retta orientata. Illustrare quale distanza rappresenta l errore di bias e quale l errore di precisione BIAS 2) Spiegare come funziona un flussimetro a effetto doppler L onda ultrasonora viene riflessa dalle particelle contenute nel sangue e subisce una variazione di frequenza proporzionale alla velocità e al coseno dell angolo di incidenza. E uno strumento poco invasivo 3) La figura riporta un segnale armonico continuo di frequenza 10 Hz. Come apparirà questo stesso segnale se viene acquisito a 10 Hz? y y t [s] -2 t [s] Il segnale apparirà comunque costante; il suo valore dipende dall istante in cui inizia il campionamento 4) Disegnare la curva di risposta in frequenza di un filtro passabasso Principali caratteristiche: frequenza di taglio fc e pendenza in db/ottava

14 5) Viene riportata la curva di risposta in frequenza per un sensore del II ordine; si chiede di sovrapporre, sullo stesso grafico, la risposta di un sensore vente pari smorzamento e frequenza di risonanza raddoppiata e la risposta di un sensore avente pari frequenza di risonanza e smorzamento minore. y/x Minore smorzamento f [Hz] Frequenza raddoppiata 6) Spiegare la differenza tra gli apparecchi di classe I e di classe II. Classe I: Isolamento semplice e messa a terra Classe II: Isolamento doppio o rinforzato e no messa a terra 7) Che cosa sono le immagini raster o vettorializzate? Come si comportano se vario la risoluzione? Immagini in cui gli elementi sono descritti con figure geometriche; non dipendono dalla risoluzione 8) Che cos è il loop di terra, come si può evitare? Si genera un loop di terra ogni qualvolta si verifichi un passaggio di corrente tra due punti di messa a terra poichè questi non hanno esattamente lo stesso potenziale Può essere evitato prevedendo un unico punto di messa a terra o collegando tutte le masse allo stesso nodo detto nodo equipotenziale