09 02 17

Page 1

POLITECNICO DI MILANO – CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA BIOMEDICA NOME INSEGNAMENTO: BIOELETTROMAGNETISMO E STRUMENTAZIONE BIOMEDICA PARTE II NOME DOCENTE: ALESSANDRA PEDROCCHI Data 9 febbraio 2017 COGNOME E NOME MATRICOLA FIRMA DEL CANDIDATO DOCUMENTO DI IDENTITÀ Tipo Numero: Emesso da: Il: Visto di chi assiste alla prova scritta Per la misura delle rotazioni effettuate dal ginocchio durante un test del cammino, viene utilizzato un elettrogoniometro basato su strain-gauge. Volendo misurare la rotazione attorno ad un solo asse, l’elettrogoniometro è provvisto di 2 estensimetri (con fattore di gauge G = 2.2 e lunghezza a riposo L = 4 mm), uno sottoposto ad allungamento e l’altro sottoposto ad accorciamento. La funzione di trasferimento che lega l’angolo di rotazione 𝜃𝜃 all’allungamento degli estensimetri ∆ 𝐿𝐿 è la seguente: ∆𝐿𝐿(𝑠𝑠) ∆𝜃𝜃(𝑠𝑠) = 1/𝜋𝜋 1+0.008𝑠𝑠 [mm/rad] I due estensimetri R1 e R2 vengono utilizzati nella configurazione seguente, con R resistenze fisse e pari al valore nominale R0 (2 kΩ) degli estensimetri (Vi = 12V): 1) Calcolare la funzione di trasferimento del sistema 𝑉𝑉𝑜𝑜(𝑠𝑠) ∆𝜃𝜃(𝑠𝑠) in funzione di G, L e Vi. 2) Calcolare modulo e fase di Vo per una variazione dell’angolo ∆𝜃𝜃= +30° a 0.1 Hz. 3) In caso tra V 1 e V 2 fosse presente una resistenza non infinita, ma pari a R m = 1 M Ω, quale sarebbe l’accuratezza di lettura rispetto all’uscita ideale calcolata al punto 2? 4) Considerando d’ora in poi R m = ∞, calcolare il valore di V 1, V2 e Vo in condizioni di riposo (∆𝜃𝜃= 0°). 5) Si progetti e dimensioni un sistema di amplificazione che soddisfi i seguenti requisiti: a. A riposo ( ∆𝜃𝜃= 0°) il rumore di modo comune in uscita dallo stadio di amplificazione deve essere minore o uguale a 6 mV. b. Nel caso della variazione dell’angolo definita al punto 2…