Misure Meccaniche e Strumentazione Biomedica

Concetto di misura

Concetto di misura

Misurazione: Processo mediante il quale si quantifica una grandezza fisica.

Misura: Risultato della misurazione. Costituita da - un numero - incertezza - un'unità di misura.

Elementi funzionali di uno strumento

• Grandezza da misurare
• Sensore
• Convertitore di variabili
• Manipolatore di variabili
• Blocco di trasmissione dei dati
• Osservatore
• Presentazione dei dati
• Archiviazione dei dati

Sensore

Riceve energia e produce un'uscita dipendente dalla grandezza misurata.

Convertitore di variabili

Il segnale di uscita è una certa variabile fisica. Spesso è necessario convertire tale variabile in un altro tipo di variabile al fine di preservare l'informazione del segnale originale.

Manipolatore di variabili

Per manipolazione si intende la modifica del vettore numerico; la natura fisica della variabile viene preservata (es: amplificatore).

Trasmissione dei dati

Se gli elementi funzionali sono separati tra loro fisicamente, è necessario trasmettere i dati da un blocco all'altro.

Presentazione dei dati

È necessario "tradurre" i dati in un linguaggio riconoscibile dai sensi umani.

Digitale o su carta.

Trasduttori

Trasduttore

Elemento il cui ingresso è sensibile a uno o più parametri e la cui uscita è una grandezza fisica correlata al parametro di ingresso.

Trasduttore passivo

L'energia in uscita è fornita totalmente dal segnale in ingresso (conversione di energia).

Trasduttore attivo

L'uscita non è alimentata dall'ingresso.

Concetto di misura

Concetto di misura

• Misurazione
• Misura
• Risultato della misurazione costituito da:
  • un numero
  • incertezza
  • un'unità di misura

Elementi funzionali di uno strumento

• Grandezza da misurare ➜ Sensore ➜ Convertitore di variabili ➜ Manipolatore di variabili ➜ Blocco di Trasmissione dei dati ➜ Osservatore ➜ Presentazione dei dati ➜ Archiviazione dei dati

Sensore

Riceve energia e produce un'uscita dipendente dalla grandezza misurata

Convertitore di variabili

Il segnale di uscita è una certa variabile fisica. Spesso è necessario convertire tale variabile in un altro tipo di variabile al fine di preservare l'informazione del segnale originale.

Manipolatore di variabili

Per manipolazione si intende la modifica del vettore numerico; la natura fisica della variabile viene preservata (es. amplificatori).

Se gli elementi funzionali sono separati tra loro fisicamente, è necessario trasmettere i dati da un blocco all'altro.

Trasmissione dei dati

Presentazione dei dati

È necessario "tradurre" i dati in un linguaggio comprensibile dai sensi umani.

Archiviazione dei dati

Digitale o su carta

Trasduttori

Trasduttore

Elemento il cui ingresso è sensibile e uno o più parametri e la cui uscita è una grandezza fisica correlata al parametro di ingresso.

• Trasduttore passivo
  • L'energia in uscita è fornita totalmente dal segnale in ingresso (conversione di energia).
• Trasduttore attivo
  • L'uscita non è alimentata dall'ingresso.

Analogico e Digitale

Segnale analogico: Il valore preciso della quantità è significativo

Segnale digitale: Di natura binaria

• La maggior parte dei sensori è analogica
• Sono necessari convertitore analogico-digitale e convertitore digitale-analogico

Ingressi desiderati e di disturbo

• Ingresso desiderato: Grandezza fisica che si vuole misurare
• Ingressi modificatori: Modi!cano la legge fisica che lega e ingressi all'uscita
• Ingressi interferenti: Modi!cano solo l'uscita

• Le grandezze interferenti possono sembrare quantità a cui lo strumento è sensibile accidentalmente
• Le grandezze di disturbo non derivano dall'ambiente di misura
• Le grandezze di disturbo non identi!cabili: introducono incertezze

• La suddivisione tra grandezze principali e di disturbo dipende dal tipo di modello scelto

Metodi di correzione degli ingressi di disturbo

• Method of inherent insensitivity
• Method of high-gain feedback
• Method of calculated output corrections
• Method of input filtering
• Method of opposing inputs

Sistemi di Unità di Misura

Unità di Misura

Termine di riferimento, adottato per convenzione, per confrontare una grandezza con altre della stessa specie

Campione: Deve essere fisso, accessibile, r