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POLITECNICO DI MILANO – CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA BIOMEDICA NOME INSEGNAMENTO: BIOELETTROMAGNETISMO E STRUMENTAZIONE BIOMEDICA PARTE II NOME DOCENTE: Giancarlo Ferrigno Data 6 Luglio 2016 COGNOME E NOME MATRICOLA FIRMA DEL CANDIDATO DOCUMENTO DI IDENTITÀ Tipo Numero: Emesso da: Il: Visto di chi assiste alla prova scritta Si vuole progettare un sistema di controllo delle vibrazioni durante operazioni ortopediche. In particolare, in operazioni che richiedano l’uso di trapani, si vogliono monitorare le forze esercitate sul paziente con un sensore posizionato tra il tavolo ope ratorio e l’arto operato. La misura avviene tramite un sensore piezoelettrico con resistenza Rt = 10 MΩ, capacità Ct = 500 pF, k = 2.3 pC/N e frequenza di risonanza pari a 10 MHz. Il piezoelettrico viene connesso ad un amplificatore di tensione ideale con impedenza di ingresso Za posizionata come in Figura 1 . L’impedenza Z a è assimilabile ad un sistema passa -basso con guadagno statico G(0) =1010 e costante di tempo τ=5s. Figura 1 1) Disegnare e dimensionare il circuito equivalente formato dal sensore e dall’amplificatore. Calcolare la funzione di trasferimento tra la forza F e l’uscita V out,I stadio e la frequenza del polo del circuito, considerando il comportamento in bassa frequenza (ω << ωn ). 2) Considerando una forza in ingresso avente la seguente formula: F(t)=A sin(αt), con α = 200 rad/s, qual è il valore della tensione in uscita Vout,I stadio quando l’ampiezza A della forza F(t) raggiunge la soglia di attenzione Awarning = 100N? E quando raggiunge la soglia di spegnimento di emergenza Astop = 200N? 3) Disegnare e quotare il diagramma di Bode del modulo della FdT tra la forza F e l’uscita Vout,I stadio. 4) Il sistema di ventilazione assistita genera delle vibrazioni…