PRESENTAZIONE

Il corso presenta all’allievo ingegnere biomedico elementi costitutivi di elettronica, di misurazione e di alcuni componenti principlai delle apparecchiature biomedicali (sensori, convertitori analogico-digitali). Verranno descritti i principi fisici alla base del funzionamento di tali compnenti, le loro caratteristiche principlai, ed i modelli circuitali utili per analisi e sintesi del loro funzionamento. Verrano ache affrontati gli elementi principali della teoria della misurazione ed in particolare la valutazione dell’incertezza delle dei risultati delle misurazioni.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

l'insegnamento ha l'obiettivo di introdurre ai fondamenti dell'elettronica analogica e dei sistemi di conversione analogico-digitale. Problematiche di progettazione, analisi, simulazione e verifica sperimentale di semplici circuiti elettronici impieganti dispositivi a semiconduttore, con particolare riferimento alla strumentazione ed ai sistemi di acquisizione dati per applicazioni biomediche, Capacità di valutare e gestire il risultato di una misurazione, calcolo dell'incertezza di misura 

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Al termine del corso l’allievo sarà in grado di:

1.  rappresentare il risultato di una misurazione

2.  interpretare il risultato di una misurazione

3.  interpretare i principali indicatori di merito di un operazionale

4.  analizzare a livello qualitativo e quantitativo un circuito elettronico assegnato quale parte di uno strumento biomedicale

5.  scegliere i componenti da inserire in un circuito elettronico con operazionali al fine di ottenere un certo comportamento funzionale da parte del circuito così ottenuto

6.  valutare l’appropriatezza di un sensore/strumento di misura sulla base della sua scheda tecnica e dello scenario di applicazione

7.  descrivere i principi di trasduzione dei più comuni sensori di deformazione, forza, spostamento e temperatura

8.  valutare l’appropriatezza di una scheda DAQ (conversione digitale/analogica e analogica/digitale) sulla base della sua scheda tecnica e dello scenario di applicazione

PREREQUISITI

Conoscenze di base di matematica, fisica, teoria sei sistemi e teoria dei circuiti

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali in aula. Esercizi proposti da svolgere a casa

PROGRAMMA/CONTENUTO

• Fondamenti della misurazione

     –terminologia, storia, unità di misura

     –espressione dell'incertezza di misura

• Elementi di elettronica analogica

     – diodo (LED)

    – amplificatore operazionale

• Sensori e trasduttori

    – figure di merito dei sensori

    – esempi di principi fisici di funzionamento di trasduttori usati nella strumentazione biomedica

•Condizionamento del segnale

–disturbi e rumore

–circuiti di interfaccia e protezione, amplificatore per strumentazione, filtri attivi

•   Acquisizione/generazione segnali analogici
    (conversione A/D D/A)

     – quantizzazione nel tempo ed in ampiezza

     – bit equivalenti, dithering, sovracampionamento

     – convertitori e schede di I/O (caratteristiche, criteri di scelta)

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Materiale preparato dai docenti e indicazione di testi di riferimento dati in aula, reperibile sul sito Aulaweb del corso.

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ROBERTO RAITERI (Presidente)

MARCO MASSIMO FATO

SERGIO MARTINOIA

PAOLO MASSOBRIO

FRANCESCO GIULIO BELTRAME QUATTROCCHI (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/8713/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Prova scritta e prova orale. Entrambe le prove scritta verranno valutatate ed il voto finale sarà dato dalla media pesiata (1/3 prova scritta, 2/3 prova orale). Il superamento della prova scritta con valutazione maggiore o uguale a 15/30 è condizione necessaria per accedere alla prova orale. Ove quest'ultima abbia esito negativo o lo studente ritenga di ritirarsi, il punteggio della prova scritta rimarrà valido.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La modalità di accertamento del livello di maturità raggiunto dall’allievo in riferimento ai risultati di apprendimento descritti precedentemente avverrà attraverso l’impiego di una prova scritta ed una prova orale.

La prova scritta è volta a rilevare la capacità dell’allievo di:

• risolvere problemi in cui viene richiesto di calcolare e rappresentare i risultati di una misurazione (per es. stima del misurando e sua incertezza) nell’ambito di uno scenario dato. Nello specifico verranno valutati i seguenti aspetti: 1) comprensione del testo e della terminologia tecnica in ambito metrologico, 2) adeguatezza del processo logico con cui si arriva alla soluzione e 3) consapevolezza nella gestione dei risultati numerici riferiti a grandezze fisiche
• risolvere problemi in cui viene richiesto di valutare le proprietà metrologiche di sensori e strumenti di misura sulla base delle loro caratteristiche principali (figure di merito), ricavate dalla documentazione tecnica (datasheet). Nello specifico verranno valutati i seguenti aspetti: 1) comprensione della documentazione tecnica fornita, 2) adeguatezza del processo logico con cui si arriva alla soluzione e 3) consapevolezza nella gestione dei risultati
• risolvere problemi in cui viene richiesto di determinare/valutare le caratteristiche di un sistema di conversione analogico-digitale o digitale-analogico sulla base di determinate richieste progettuali/specifiche tecniche
• risolvere problemi con un operazionale inserito in un circuito elettronico assegnato nel caso di funzionamento lineare e non lineare
• risolvere problemi di analisi qualitativa e quantitativa di un circuito elettronico assegnato quale parte di uno strumento biomedicale
• risolvere problemi di identificazione e scelta di componenti da inserire in un circuito elettronico con operazionali al fine di ottenere un certo comportamento funzionale da parte del circuito così ottenuto

La prova orale è volta a rilevare la capacità dell’allievo di:

• descrivere i principi fisici sui quali si basa il funzionamento dei sensori e trasduttori visti a lezione
• descrivere le problematiche e le soluzioni legate al condizionamento del segnale analogico in uscita da un sensore, prima che esso che venga digitalizzato
• descrivere l’architettura dei più comuni sistemi di acquisizione dati
• descrivere i principi fisici e i limiti di impiego di un operazionale inserito in un circuito elettronico assegnato nel caso di funzionamento lineare e non lineare
• descrivere le principali metodologie relative utili all’analisi qualitativa e quantitativa di un circuito elettronico assegnato quale parte di uno strumento biomedicale
• descrivere le principali metodologie che consentano la scelta di componenti per la sintesi di un circuito elettronico con operazionali al fine di ottenere un certo comportamento funzionale da parte del circuito così ottenuto.