ELETTRONICA E MISURE BIOMEDICHE

iten
Codice
80221
ANNO ACCADEMICO
2021/2022
CFU
9 cfu al 3° anno di 8713 INGEGNERIA BIOMEDICA (L-8) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-INF/06
LINGUA
Italiano
SEDE
GENOVA (INGEGNERIA BIOMEDICA )
periodo
Annuale
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Il corso presenta all’allievo ingegnere biomedico gli elementi costitutivi di elettronica e di misure relativi all’impiego di apparecchiature biomedicali, nelle loro diverse parti e caratteristiche principali. Seppure nei fondamenti, tali parti vengono percorse a livello dei principi fisici alla base del loro funzionamento, dei modelli circuitali utili per analisi e sintesi del loro funzionamento e rispetto alle misure che possono fornire, con attenta considerazione della valutazione dell’incertezza dei dati risultanti, alla luce degli elementi principali della teoria della misura.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

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

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 nella sua completezza di elemento non lineare rispetto ad un contesto operativo
  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

     – 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

Ricevimento: Previo appuntamento via e-mail: roberto.raiteri@unige.it

Ricevimento: Previo appuntamento via e-mail: francesco.beltrame@unige.it

Commissione d'esame

ROBERTO RAITERI (Presidente)

PAOLO MASSOBRIO

SERGIO MARTINOIA

FRANCESCO BELTRAME (Presidente Supplente)

LEZIONI

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali in aula. Esercizi proposti da svolgere a casa

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Due prove scritte parziali intermedie o, in alternativa, prova scritta completa finale, prova orale. Il superamento delle due prove scritte parziali intermedie o della prova scritta completa finale con valutazione sufficiente è condizione necessaria per accedere alla prova orale. Ove questa abbia esito negativo o lo studente ritenga di ritirarsi, deve essere ripetuta la prova scritta finale completa.

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.

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
11/01/2022 14:00 GENOVA Scritto
02/02/2022 14:00 GENOVA Scritto
20/06/2022 14:00 GENOVA Scritto
07/07/2022 14:00 GENOVA Scritto
08/09/2022 14:00 GENOVA Scritto