Richiami di metrologia (4 ore): errori e incertezza di misura; valutazione di categoria A e B dell'incertezza tipo; propagazione dell'incertezza di misura per misure indirette; incertezza composta ed estesa; presentazione dei risultati; modello dell'errore nel processo di misura digitale. Richiami di elettronica (5 ore): amplificatori operazionali; amplificatori per strumentazione; oscillatori sinusoidali; filtri attivi; divisori di alimentazione. Sistemi automatici di misura (1 ora): generalità sui sistemi automatici di misura (ATE); strumentazione "stand alone", "da sistema" e schede DAQ; architetture dei sistemi ATE; principali standard di interfacciamento per sistemi ATE; software per la programmazione di un sistema ATE; il software LabVIEW; propagazione dell'incertezza di misura tramite metodo "Monte Carlo". Misura di impedenze elettriche (3 ore): impedenza e ammettenza; modelli equivalenti di bipoli passivi; impedenzimetro numerico (LCR meter); ponti di misura (accenni); metodi I-V e del ponte auto-bilanciante; incertezza di misura. Misura di bio-impedenze (9 ore): modello dell'impedenza del corpo umano vista tra due elettrodi; modello degli elettrodi; applicazioni biomediche delle misure di bio-impedenza; pletismografia di impedenza elettrica; normativa sulle correnti iniettabili nel paziente; applicazione della pletismografia di impedenza per il monitoraggio dell'attività respiratoria; possibili schemi pratici per la realizzazione di un pletismografo di impedenza elettrica. Misura di segnali elettrici (8 ore): richiami su conversione analogico-digitale, campionamento, frequenza di Nyquist, ricostruzione del segnale, effetti del troncamento; richiami su quantizzazione e codifica; oscilloscopio digitale, caratteristiche e principio di funzionamento; struttura dell'oscilloscopio digitale; blocco di ingresso; sonde compensate; circuito sample and hold e convertitore analogico-digitale; memoria video e memoria dati, tempo di campionamento equivalente; circuito di trigger; modalità di campionamento e problematiche relative, interpolazione; accuratezza verticale e temporale di un oscilloscopio digitale; analisi in frequenza dei segnali; generalità su DFT e FFT; problemi di leakage e finestratura; analizzatore di spettro digitale, schema di principio; specifiche di un analizzatore di spettro, range di frequenza, risoluzione spettrale, distorsione armonica, range dinamico, incertezza. Misura di bio-potenziali (3 ore): segnali elettrici biologici; segnale associato all’attività cardiaca (ECG); possibili schemi pratici per la realizzazione di un dispositivo per la registrazione del segnale ECG. ESERCITAZIONI (30 ore) Misure con multimetro digitale: caratteristiche di un multimetro digitale; misure effettuabili e incertezza di misura; misure di tensione continua; misure di corrente continua; misure di resistenza. Misure con oscilloscopio digitale: caratteristiche dell'oscilloscopio digitale; specifiche di incertezza sull'asse verticale e sulla base tempi; misure elementari sull'asse delle ampiezze; valori efficaci di tensioni sinusoidali e in onda quadra; misure elementari sulla base tempi; frequenza di un'onda sinusoidale, duty cycle di un'onda quadra; caratterizzazione di semplice filtro attivo del primo ordine; misura della risposta in frequenza in modulo e fase a una frequenza, tempo di salita della risposta al gradino; misure su filtri attivi del secondo ordine; risposte di tipo sovra-smorzato e sotto-smorzato; caratterizzazione di un amplificatore da strumentazione; realizzazione di un impedenzimetro basato sul metodo I-V; analisi spettrale di segnali mediante operazione di FFT. Sviluppo di strumenti virtuali in ambiente LabVIEW: introduzione a LabVIEW; utilizzo della scheda DAQ per acquisire segnali tramite LabVIEW; sviluppo di uno strumento virtuale per la misurazione della frequenza di tensioni alternate e per la visualizzazione dello spettro; sviluppo di uno strumento virtuale per la valutazione dell'incertezza di misura tramite approccio Monte Carlo. Sviluppo di un pletismografo di impedenza elettrica: realizzazione su scheda di prototipazione di un circuito a ponte per la rilevazione delle variazioni di impedenza trans-toracica; sviluppo di uno strumento virtuale per l'acquisizione ed elaborazione del tracciato impedenziometrico. Sviluppo di un circuito per la rilevazione del segnale ECG: realizzazione su scheda di prototipazione di un circuito con amplificatore strumentale per la rilevazione del segnale ECG; sviluppo di uno strumento virtuale per l'acquisizione ed elaborazione del tracciato ECG. o di uno strumento virtuale per l'acquisizione ed elaborazione del tracciato ECG.

Dispense del docente Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM), International vocabulary of metrology - Basic and general concepts and associated terms Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM), Evaluation of measurement data - Guide to the expression of uncertainty in measurement Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM), Evaluation of measurement data - Supplement 1 to the "Guide to the expression of uncertainty in measurement" - Propagation of distributions using a Monte Carlo method Agilent Technologies, Impedance measurement handbook Carlo Offelli e Dario Petri, Lezioni di strumentazione elettronica Umberto Pisani, Misure elettroniche Joseph D. Bronzino, The biomedical engineering handbook, CRC Press John G. Webster, Medical instrumentation: application and design John G. Webster, Electrical impedance tomography