Вы здесь

17RMBMRB - Измерения и регулирование в биомедицине

Код Конец обучения Кредиты Объем Язык обучения
17RMBMRB З, Э 5 2+2 русский
Лектор:
проф. Петер Кнеппо (гарант); Свитлана Струнина
Преподаватель практических занятий:
Свитлана Струнина
Предмет обеспечивает:
Кафедре биомедицинской техники
Аннотация:

В рамках изучения курса студенты закрепят свои знания в области измерений электрических и неэлектрических величин с использованием лабораторных приборов, АЦП преобразователей, цифровых измерителей. Акцент будет сделан на факторах, влияющих на точность и достоверность измерений, как на уровне датчиков (измерителей) и преобразователей, так и правильном толковании полученных данных при определенных погрешностях измерений. Другими областями курса являются измерения импеданса, диэлектрических свойств биологических тканей, электрических параметров антенн, измерения интенсивности электрических и магнитных полей в соответствии с установленными пределами для неионизирующего излучения. Частью курса будет также изучение области оптической обработки изображений, особое внимание будет уделено системам и стандартам видеонаблюдения, а также основам распознавания изображения. Раздел регулирование будет включать в себя основы автоматизации и проектирования, решая задачи задержки прохождения сигнала и создания пороговых и пропорциональных регуляторов. Эти задачи будут демонстрироваться на биомедицинских приложениях. Также, будет продемонстрированы новые тенденции в области измерений, контроля и автоматизации с использованием FPGA в режиме реального времени.

Требования:

Условия получения зачета:

Допускается только один пропуск практических занятий. В случаи продолжительной болезни, обязательная отработка занятия после предварительного согласования с преподавателем практических занятий.

Ведение конспекта для аккуратного документирования всех лабораторных работ и семинаров, который будет проверен и подписан в период кредитной недели преподавателем практических занятий.

При написании теста за семестр, как минимум, половина ответов должна быть правильной. Теста за семестр состоит из вопросов, составленных из материалов первых восьми лекций и практических занятий.

При написании теста за семестр максимальное количество баллов 50.

В случаи отсутствия студента, повторное проведение тестирования, возможно исключительно после документального подтверждения (наличие справки от врача) о невозможности присутствия на занятии (тестировании).

Условия сдачи экзамена:

Экзамен состоит из письменной части (длительность 60 минут) и устной части. Задание на экзамене состоят из: лекционного материала, материала глав рекомендуемой литературы, материала практических занятий и материала заданного для самостоятельного изучения. На экзамене не разрешается пользоваться литературой. Максимальное количество баллов письменной части экзамена - 50.

План лекций:
  1. Измерения электрических и неэлектрических величин, минимальные базовые знания в области электрических измерений.

  2. Погрешности измерений, коррелируемые переменные и ковариации.

  3. Измерение неэлектрических величин, резистивный, емкостный, индуктивный, оптический и электрохимический сенсор, тензодатчик.

  4. Устройства сбора данных в промышленности, датчики, используемые в технологических процессах, интеллектуальные датчики (достоинства и недостатки).

  5. Современные методы измерений и измерительные приборы при измерении импеданса для диапазона частот от десятков Гц до 1 ТГц

  6. Измерение диэлектрических свойств биологических тканей, приложения для импедансной и микроволновой томографии. А также для микроволновой гипертермии в онкологии.

  7. Измерение напряженности электрического и магнитного поля в соответствии с установленными пределами для неионизирующего радиационного воздействия.

  8. Пределы экспозиции и современное оборудование для её контроля

  9. Оптическая обработка изображений, системы и стандарты видеонаблюдения, распознавание изображения.

  10. Понятия автоматизации, история, элементы автоматизации, оборудование с регулируемой обратной связью

  11. Регулируемая обратная связь, её конструкция и статус. Пропорциональный (P), интегрирующий (PI), дифференцирующий (PID) регулятор.

  12. Новые тенденции в автоматизации, FPGA (перепрограммируемая логическая матрица), режим реального времени и детерминизм, паралелизация.

  13. Инвазивные и неинвазивные измерения температуры в термотерапии (инвазивные - термопары, термисторы:

  14. неинвазивные - тепловизоры, радиометры, МРТ.

  15. Основные электрические параметры антенн: способы и устройства для их измерения (входное сопротивление, эффективность, характеристика излучения).

  16. Измерение параметров микроволновых аппликаторов для микроволновой гипертермии (использование импеданса, распределение температуры в фантоме области лечения).

План практических занятий:
  1. Введение. Охрана труда. Требования к практическим занятиям. Условия зачета. Распределение задач, правила работы в лабораториях с использованием лабораторного оборудования.

  2. Погрешность измерений - сложные примеры, использование данных и их статистическая оценка.

  3. Оцифровка сигнала с использованием промышленных A/D (аналого-цифровых) преобразователей, цифровая обработка и редактирование данных, съём данных неэлектрических величин и факторы, влияющие на точность и стабильность измерений.

  4. Съём данных неэлектрических величин с помощью промышленных A/D (аналого-цифровых) преобразователей, калибровка датчиков, сбор данных с электрохимических сенсоров.

  5. Определение эквивалентной схемы (схема замещения)

  6. Точное измерение параметров R L C.

  7. Измерение комплексной диэлектрической проницаемости фантома биологической ткани биологическим зондом, используя открытый конец коаксиальной линии.

  8. Понятие режима экспозиции, распознания формы и цвета, классификация обнаруженных объектов, распознание текста.

  9. Основы автоматизации и управления в приборах с обратной связью. Принцип построения.

  10. Конструкция прибора при проведении последовательности измерений с временной задержкой

  11. Управление обратной связью с временным порогом (гистерезис) и пропорциональным контроллером (P, PI, PID регулятор).

  12. Измерение входного импеданса, коэффициент отражения и характеристика направления WiFi антенны.

  13. Инвазивные и неинвазивные методы измерения температуры в термотерапии.

  14. Тестирование микроволновых аппликаторов с помощью режима затухания.

Цель курса:
Рекомендуемая литература:
Материалы для загрузки:

ле́кция: 
ВложениеРазмер
Файл Лекция 12.3 МБ
Файл Лекция 21.85 МБ
Файл Лекция 3928.7 КБ
Файл Лекция 4564.44 КБ
PDF icon Лекция 51014.7 КБ
PDF icon Лекция 61.25 МБ
PDF icon Лекция 71.86 МБ
PDF icon Лекция 811.48 МБ
PDF icon Лекция 91.02 МБ
PDF icon Лекция 13723.42 КБ

практических занятий: