Raccolta domande d'esame di Strumentazione biomedica

Concetti base

1. Gli ingressi indesiderati sono: segnali che si aggiungono all’ingresso desiderato.

2. Gli ingressi modificanti sono: segnali che modificano la grandezza da misurare, la funzione di trasferimento o il segnale di ingresso.

3. Il metodo di compensazione per ridurre l'influenza di un ingresso indesiderato prevede di: aggiungere un altro ingresso indesiderato in grado di compensare l’ingresso spurio.

4. L’errore di interconnessione suggerisce la scelta di un sistema di misura ad alta impedenza d’ingresso, più elevata di quella di uscita della sorgente.

5. Errore interconnessione richiede misura biopotenziale: compensazione temperatura o alta impedenza di ingresso.

6. La temperatura per i sistemi è un ingresso: sia indesiderato che modificante.

Prestazioni per sistemi e misure biomediche

7. L’accuratezza di un sistema che effettua misure ripetute dello stesso valore esprime: la capacità di ottenere misure ripetute sia vicine tra di loro sia vicine al valore vero.

8. L'accuratezza è: la differenza tra il valore misurato e quello vero, dato dall’errore sistematico (indipendente dal sistema di misura) e casuale.

9. L’esattezza di un sistema che effettua misure ripetute dello stesso valore esprime: la capacità di ottenere misure ripetute vicine al valore vero.

10. La precisione di un sistema che effettua misure ripetute dello stesso valore esprime: la capacità di ottenere misure ripetute molto vicine tra loro.

11. La precisione è: la deviazione standard delle misure attorno al loro valore medio.

12. C’è ripetibilità se: c’è precisione.

13. La risoluzione (definizione generale): minima variazione in ingresso che provoca variazioni misurabili in uscita (percentuale fondo scala).

14. La risoluzione di uno strumento di misura dipende da: la capacità di ottenere una misura anche per un piccolo valore d’ingresso.

15. La deriva di zero di un sistema di misura modifica: l’estensione del campo di misura.

16. La deriva di zero è provocata da: ingressi indesiderati e provoca un offset nella curva di calibrazione (caratteristica di funzionamento) dello strumento.

17. La deriva di sensibilità di uno strumento di misura dipende da: unicamente dallo strumento di misura.

18. La deriva di sensibilità: vale per ingressi modificanti e provoca una variazione di pendenza nella curva di calibrazione dello strumento.

19. La calibrazione di uno strumento consente di: ridurre l’errore sistematico di misura.

20. La retta di calibrazione: si traccia sulla base dei dati acquisiti con prove sullo strumento; pendenza e intercetta si ottengono minimizzando lo scarto quadratico medio.

21. Sensibilità statica: pendenza locale della curva di calibrazione.

22. Gli errori sistematici: si eliminano tarando il sistema (calibrandolo).

Sensori

23. Condizione di equilibrio del ponte di Wheastone: uguale prodotto tra resistenze senza un morsetto in comune.

24. Il ponte di Wheastone: serve per aumentare la sensibilità di misura, in quanto è in grado di misurare piccole variazioni di resistenza e, se compensato, non risente dell’effetto della temperatura.

25. Il ponte di Wheastone: effettua la compensazione di temperatura con 3 fili e la temperatura non influenza il ponte compensato.

26. Sensibilità del ponte a variazione di R1: V0=V*A/(1+A)^2*ΔR1/R1 (Voff=0), max Gd -> A=1, R1=R2.

27. Sensore: parte della catena di misura che converte il misurando in segnale elettrico.

28. Il coefficiente termico dei resistori: può essere sia positivo che negativo.

29. PTC: nei termistori, un aumento della temperatura provoca un aumento di resistenza.

30. NTC: nei termistori, un aumento della temperatura provoca una diminuzione di resistenza.

31. Sia R la relazione di un termoresistore metallico, che varia in funzione della temperatura, sia T e siano a>0 e b>0 dei coefficienti che dipendono dal materiale, la relazione che lega R e T è: R(T)=R(T0)(1+α(T-T0)).

32. Coefficiente termico dei termistori: S=-4.

33. La sensibilità di una termoresistenza metallica tipicamente: vale all’incirca 0.4% per grado centigrado (varia da 0.3% a 0.5%).

34. Nelle termoresistenze metalliche: è necessaria la compensazione in temperatura con ponte di Wheastone (il che permette di eseguire misure sicure all’interno del corpo umano).

35. Il ponte di Wheastone compensato che viene utilizzato con i termoresistori per misure attraverso cateteri ha lo scopo di: limitare gli errori di misura dovuti alle variazioni di temperatura (ingresso indesiderato) a cui sono sottoposti i conduttori all’interno del catetere.

36. Il coefficiente termico di una termoresistenza descrive: la dipendenza della resistenza dalla temperatura.

37. Il coefficiente termico delle termoresistenze metalliche: è sempre positivo perché sono PTC.

38. Gli estensimetri strain gauge: sono conduttori che modificano la loro resistenza quando sottoposti ad allungamento/accorciamento per tensione meccanica.

39. Le strain “bounded” (o legate) sono: interamente legate al supporto.

40. Strain Gauge Unbounded sono legate: con 2 estremi tra loro ma tratto intermedio non legato dal supporto.

41. Il fattore di guadagno G negli strain gauge realizzati con leghe metalliche, rispetto a quelli realizzati con semiconduttori è: minore perché è minore il termine piezoresistivo.

42. Coefficiente di Poisson: ν=−(dr/r)/(dl/l) lega in un corpo cilindrico che viene allungato il raggio e la lunghezza.

43. Sensibilità degli estensimetri: G=(1+2v) + Eπ (effetto geometrico + effetto piezoresistivo).

44. Differenza tra termistore e termoresistenza: le termoresistenze sono composte da materiali conduttori metallici mentre i termistori sono composti da materiali semiconduttori.

45. Nei termistori intesi come ossidi metallici compressi il coefficiente termico è: negativo (sono NTC).

46. Sia R la resistenza di un termistore NTC, la relazione che lega R e T è: R(T)=R(T0)e^β(1/T−1/T0).

47. La sensibilità di un termistore assume tipicamente valori assoluti nell'intervallo: 4-6% per grado centigrado.

48. Quando una resistenza costante viene posta in parallelo ad un termistore, il suo valore viene scelto in modo tale da: ridurre la non-linearità della relazione di traduzione proprio nella zona di lavoro.

49. Linearizzazione termistore: tramite l’applicazione di una resistenza Rp posta in parallelo allo stesso, di valore tale per cui il punto di lavoro sia nella zona di flesso della curva (zona approssimabile ad una retta).

50. Svantaggio della linearizzazione: perdita di sensibilità (Sp

51. Calcolo di Rp per termistori: Rp=(β−2T/β+2T)·RT.

52. Calcolo sensibilità Sp del termistore linearizzato: Sp=S/2·(1−2T/β).

53. Formula dell’induttanza L: L= μ·(n²)·S/l.

54. Il trasduttore induttivo LVDT misura un allungamento utilizzando: lo spostamento del nucleo ferromagnetico; ΔV.

55. Cosa provoca in un LVDT la in uscita: il movimento del nucleo.

56. Trasduttori induttivi (LVDT) la variazione di corrente è data per: l’avvolgimento secondario.

57. Trasduttori induttivi (LVDT) la tensione in uscita è: lineare in 0.01-2.5 cm.

58. LVDT la funzione di trasferimento è: lineare.

59. Il demodulatore di fase nel trasduttore LVDT ha lo scopo di: estrarre fase sinusoidale al secondario e fornire verso spostamento.

60. Le solette di pressione: utilizzano sensori capacitivi.

61. I materiali piezoelettrici: possono trasformare uno stimolo elettrico in uno stimolo meccanico (variazione di lunghezza) e viceversa, sono anisotropi.