curs ibr-sem1 1

7/30/2019 Curs IBR-Sem1 1

1/31

Instrumentatie biomedicala

pentru recuperare


2/31

Tematica disciplinei

1. Masurarea: definitie, marimi, erori de masura Marimi fizice fundamentale si derivate; unitai de msur; Erori

de masura (singulare i sistematice); Eroarea absolut irelativ; Caracteristicile instrumentelor de msur; Precizia i

fiabilitatea2. Biosemnale; Metode de msur

Biosemnale: definiie, clasificare

Semnale continue i discrete; Semnale deterministe ialeatoare; Semnale bioelectrice, biomagnetice,biomecanice i bioacustice, biochimice i biooptice;Semnale perturbatoare

Metode de msur: metode directe si indirecte


3/31


3. Lanul de msur bioelectrometric; Mijloace de captare Structura lanului de msur bioelectrometric

Mijloace de captare: Caracteristici, Clasificare

Electrozi:Potenialul de electrod; Impedana electrozilor;

zgomote4. Mijloace de captare : Traductoare

Definiie , clasificare

Traductoare parametrice resistive, capacitive, inductive

Traductoare generatoare5. Mijloace de amplificare si prelucrare primara abiosemnalelor

Amplificatoare pentru biosemnale

Filtrarea, integrarea, derivarea, medierea coerenta


4/31


6. Mijloace de vizualizare si stocare a datelor inscriptoare

osciloscoape si ecrane cu tub catodic

sisteme de stocare a datelor

7. Mijloace de modificare a starii initiale a sistemului Stimulatoare electrice

Stimulatoare optice si auditive


5/31

Bibliografie selectiva

1. Ciorap R., Zaharia D., Topoliceanu Fl. Instrumentatiesi tehnici de recuperare, Ed. PIM 2007

2. Rdulescu, A, Electroterapie, Editura Medical,Bucureti, 2005

3. Zaharia D., Ciorap R. Monitorizarea parametrilor vitaliin afectiunile cronice, Ed. Gr.T.Popa 2009

4. Topoliceanu F., Lozneanu S., Bioelectrometrie, EdituraTehnic, Bucureti 1985

5. Strungaru R., Electronic medical, Editura Didactici Pedagogic, Bucureti 19846. Bronzino J., The Biomedical Engineering Handbook,

CRC Press & IEEE Press, 2000,vol. I+II


6/31

Masurarea: definitie, marimi, erori de

masura


7/31

Mrime - o proprietate a obiectelor, fenomenelor

sau sistemelor care poate fi deosebit calitativi determinat cantitativ Mrimea (fizic) msurat este una din

proprietile msurabile ale unui obiect, fenomen

sau sistem (fizic), numit obiectsupus msurrii Obiectul are n general mai multe proprieti,

deci este caracterizat de mai multe mrimi. Obiectul poate avea proprieti msurabile i

proprieti nemsurabile. Numai o proprietatemsurabil poate constitui o mrime.


8/31

Msurarea

const dintr-o succesiune de operaiiexperimentale pentru determinarea cantitativa unei mrimi.

se realizeaz cu ajutorul unui mijloc tehnic

destinat special acestui scop, numit n generalaparat de msura.

Obiect AparatInteraciuneobiect - aparat


9/31


10/31

Aparatul este astfel realizat ca s msoare numai unadin mrimile caracteristice ale obiectului (msurandul).

Celelalte mrimi caracteristice obiectului au o influennul sau neglijabil asupra aparatului. Exemplu:

n cazul msurrii debitului unui lichid cu un debitmetru cuplutitor (rotametru), indicele de refracie i conductivitatea

electric a lichidului au o influen practic nul asupra aparatului,iar densitatea i vscozitatea lichidului pot avea o influensemnificativ, care trebuie ns meninut sub anumite limiteacceptabile.

Aceasta proprietate a aparatului se numeste selectivitate

Asigurarea proprietii de selectivitate a aparatului fade msurand, respectiv a rejeciei mrimilor nedoriteeste una din problemele importante ale metrologiei.


11/31

Pentru a stabili dac o proprietate estemsurabil, se va presupune c exist

posibilitatea de a parcurge gama ntreag anivelurilor (intensitilor) proprietiirespective.

Fie mulimea strilor aceast mulime posibila proprietii considerate (de exemplu: mulimeaduritilor unui corp solid, de la cel mai moalepn la cel mai dur cu putin).

A msura nseamn a pune n corespondenmulimea strilor cu mulimea numerelor reale(sau cu o submulime a acestora).


12/31

Ca urmare, se poate msura o proprietate dacse poate asocia fiecrei stri posibile (din

mulimea strilor) un numr (din mulimeanumerelor reale).

Pentru a obine acest rezultat, sunt necesare

dou condiii: Mulimea strilor s fie o mulime ordonat adic spoat fi stabilite relaii ca mai mare i mai mic ntretoate perechile de elemente care i aparin

ntre mulimea strilor i mulimea numerelor reale sse poat stabili efectiv o coresponden biunivoc,adic fiecrui element din mulimea strilor s-icorespund un numr real i numai unul.


13/31

Aceast coresponden, stabilit convenional, senumete scar sau scar de referin i ea include ialegerea unitii de msur.

Convenia de scar trebuie s indice experimentulnecesar reproducerii ei, astfel ca oricnd i oriunde eas fie aceeai.

Elementul din mulimea numerelor reale care

corespunde unui element dat din mulimea strilor uneianumite mrimi se numete valoare numerica mrimiirespective.

Valoarea numeric este un numr, pozitiv sau negativ,care depinde de scara de referin adoptat.

Elementul din mulimea strilor unei anumite mrimi,care corespunde valorii numerice 1, se numete unitatede msura mrimii respective.


14/31

Uniti de msur Unitatea de msur poart o denumire, pentru uurina

identificrii i depinde de scara de referin adoptat. Convenia de scar implic i stabilirea unitii de

msur. Expresia mrimii sub form de valoare numeric i

unitate de msur se numete valoare a mrimiirespective.

Pentru fiecare mrime se adopt o unitate de msur,fr de care exprimarea cantitativ a mrimii nu esteposibil.

Este important de subliniat c valoarea unei mrimiinclude totdeauna i unitatea de msur, care trebuiespecificat de fiecare dat mpreun cu valoareanumeric.


15/31

Descrierea fenomenelor fizice se face prin

legi i teoreme, n care figureaz mrimifizice.

Ansamblul mrimilor fizice definite pentrudescrierea unei clase de fenomene fiziceconstituie un sistem de mrimi fizice.

n fiecare sistem de mrimi fizice sedeosebesc: mrimi fundamentale

mrimi derivate.


16/31

Mrimile fundamentalereprezint un set demrimi, ntr-un sistem de mrimi dat, admise cafiind independente ntre ele.

De exemplu, n mecanica clasic au fostadoptate ca mrimi fundamentale lungimea,masai timpul, ca fiind cele mai convenabile

pentru caracterizarea fenomenelor mecanice. nelectricitate, pe lng lungime, mas i timp s-aadoptat ca mrime fundamental i intensitateacurentului electric. n termodinamic, la mrimile

fundamentale ale mecanicii se adaugtemperatura, etc.


17/31

Mrimile derivatereprezint, ntr-un sistem de

mrimi, mrimi definite n funcie de mrimilefundamentale.

Pentru fiecare clas de fenomene fizice, suntutilizate un mare numr de mrimi derivate, care

fac posibil exprimarea concis a principalelorlegi i teoreme ale fenomenelor respective.

De exemplu mrimi ca aria, volumul, viteza,acceleraia, presiunea, lucrul mecanicsuntdependente de mrimile fundamentale lungime,mas i timp.


18/31

Ansamblul unitilor de msur definite pentru

un sistem dat de mrimi fizice formeaz unsistem de uniti de msurcare trebuie sndeplineasc urmtoarele condiii: S fie general adic aplicabil tuturor capitolelor fizicii

S fie coerent, ceea ce nseamn c nu introducecoeficieni numerici suplimentari n ecuaiile fizicii

S fie practic, n sensul ca unitile din sistem s aibordine de mrime comparabile cu valorile uzuale n

activitatea uman.


19/31

Toate aceste condiii sunt ndeplinite deSistemul Internaional de Uniti adoptat n 1960.

n Sistemul Internaional se disting trei clase deuniti : uniti fundamentale, uniti derivate iuniti suplimentare.

S-a convenit ca SI s aib la baz apte uniti

fundamentale, considerate independente dinpunct de vedere dimensional: metrul,kilogramul, secunda, amperul, kelvinul, moluli candela.

Unitile fundamentale pot fi formate pe bazaunor ecuaii fizice n care intervin unitilefundamentale.


20/31

Decibelul (dB) n telecomunicaii se utilizeaz o mrime fr

dimensiune numit atenuare (a), mrimea ce exprimcantitativ scderea parametrilor unui semnal (U, I, P) latrecerea acestuia printru-un cuadripol liniar. n practicse utilizeaz atenuarea de putere i atenuarea detensiune, mai rar atenuarea de curent.

Atenuarea de putere (ap) se definete cu relaia:

1

2lg10P

Pap

n care P1 i P2 sunt puterea la intrarea i respectiv laieierea cuadripolului (fig. 1.4.a), iar ca unitate demsur se utilizeaz decibelul (dB), dup numele luiGraham Bell.


21/31

Erori de msur

Rezultatul unei msurri poate fi mai mult saumai puin apropiat de valoarea adevrat amsurandului.

Eroarea de msurare, ca diferen ntre

valoarea msurat i valoarea adevrat, esteinevitabil din cauze multiple: imperfeciuneamijloacelor i metodelor de msurare, variaii alecondiiilor de mediu, perturbaii exterioare,

subiectivitatea operatorului etc. n plus, valoareaadevrat este ea nsi necunoscut inedeterminabil riguros.


22/31

Clasificarea erorilor Din punct de vedere al modului de exprimare

erori absolute erori relative

Din punct de vedere al manifestrii

erori singulare, erori sistematice,

erori aleatoare

erori maximale

Din punct de vedere al surselor de eroare Eroarea instrumental

Eroarea de metod

Eroarea datorata operatorului uman


23/31

Eroarea absolut (X)

reprezint diferena dintre valoarea msurat (X)i valoarea adevrat (Xa) adic : X = X Xa.

Deoarece Xa este practic inaccesibil n loculacesteia se utilizeaz o valoare de referin(Xo), obinut prin msurri mult mai precise (5-10 ori) dect cea utilizat pentru X. Aceastvaloare mai poart uneori denumirea de valoare

efectiv. Eroarea absolut se exprim n aceleai uniti

de msur ca i mrimea de msurat (X).


24/31

Eroarea relativ ()

reprezint raportul dintre eroarea absolut ivaloarea adevrat Xa. i n acest caz de celemai multe ori n locul lui Xa este folositvaloarea efectiv Xo.

Se exprim n procente i arat gradul deprecizie al msurrii.

%100X

XX%100X

X

a

a

a

%100XXX

o

o


25/31

Erorile singulare (sau greelile) se datorescoperatorului i provin din greeli nerepetate ale acestuiacum ar fi de exemplu citirea indicaiei unui multimetru pealt scar dect cea selectat prin comutatorul de game.

Depistarea unei asemenea erori se poate face prin simplacomparare a rezultatului dubios cu rezultatele

Erorile aleatoare (ntmpltoare)sunt erorile ale crorvalori i semn variaz imprevizibil la msurarea n condiii

practic identice. Pentru a micora influena acestor eroriasupra rezultatului se recomand repetarea in condiiiidentice a msurtorilor i prelucrarea statistic arezultatelor.

Erorile maximalenumite i erori limit sunt erorile careconin o component sistematic i una aleatoare i lacare din motive tehnice sau economice componentasistematic nu se poate elimina prin corecie.


26/31

Erorile sistematice (de justee)se repet lamsurrile n condiii identice iar legea de propagare sepoate stabili teoretic. Printre cauzele de apariie aleacestei erori menionm: imperfeciunea reglajului dezero la aparatele de msur, imperfeciunea metodelorde msur, consumul propriu al aparatului, variaiafactorilor de influena (temperatur, umiditate, frecven,etc).

Pentru calculul erorii sistematice este necesar osingur msurare ns pentru o mai bun siguran semai efectueaz dou msurtori.

Se numete corecieeroarea sistematic absolut (X)luat cu semn schimbat, adic C = - X unde:X = Xa

X Valoarea corectat va fi: Xc = X + C de unde se poatescrie c Xc Xa


27/31

Eroarea instrumentalreprezint ansamblulerorilor de msur datorate mijloacelor tehnicecu care se face msurarea.

Eroarea de metodapare datorit imperfeciunii

metodei utilizate. Este o eroare din categoriaerorilor sistematice i efectul ei poate fi corectat.

Eroarea datorata operatorului uman poate fide exemplu influena efectului de paralax

asupra citirii rezultatului sau o eroare singular.


28/31

Precizia este calitatea unui aparat sau dispozitiv

de msur de a da rezultate ct mai apropiatede valoare adevrat a mrimii de msurat.

Precizia este ns determinat calitativ de douproprieti foarte ale aparatelor de msur:Justeea i Fidelitatea (Repetabilitatea)

Justeeaconstituie una din cele dou laturi alepreciziei i indic gradul de abatere al unuiaparat fa de un altul luat drept referin(etalon)

Fidelitateaeste un parametru ce indic gradulde abatere al aparatului fa de el nsui.

Precizia procesului de msur


29/31

Precizia procesului de msur Pentru nelegerea mai facil a noiunilor de justee i

fidelitate vom face comparaie cu intele de tir a treitrgtori.

X

X

XX

X

X

X

X

X

X

XX

X

X X

XXX

XX

X

Fidelitate buna

Justee redus Fidelitate redusJustee bun

Fidelitate buna

Justee bun

jj

j


30/31

Precizia se exprim cantitativ prin indicele declas care la rndu-i se stabilete dup nivelul

erorii de baz i al erorii suplimentare (variaie) Eroarea de baz ( b)sau eroarea intrinsec aunui aparat de msur reprezint eroarea total,determinat n condiii de referin (standard),

adic n situaia cnd factorii de influen auvalori controlate, cunoscute, precizndu-se itoleranele n jurul acestor valori, intervalele ninteriorul crora variaia mrimilor de influenrespective au un efect neglijabil asupraaparatului.

Eroarea de baz se mai numete i eroarefundamental.


31/31

Eroarea suplimentar ( s)sau variaia

reprezint eroarea care se adaug pestenivelul erorii de baz i care apare lavariaia unui singur factor de influen,ceilali fiind meninui la valorile de

referin. Limitele de variaie suntprevzute in standarde. Acestea prevdc la un aparat de msur eroarea

suplimentar poate fi cel mult egal cu ceade baz adic sb.

curs ibr-sem1 1

Documents