TdE Strum 19 07 2022

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Tema d’esame 19/07/2022 Si vuole progettare un macchinario da utilizzare per una procedura di ossigenazione extracorporea. Durante questo genere di trattamento, una pompa preleva sangue venoso dal paziente e lo immette in un ossigenatore, dove avvengono gli scambi gassosi. L’ossigenatore è dotato di diversi sensori che ne controllano il funzionamento. Fra questi, è presente un sensore che misura la differenza di pressione sanguigna (Δ𝑃 = 𝑃2 − 𝑃1) tra i due lati dello stesso (come mostrato in figura) . Questa deve essere monitorata costantemente per il corretto funzionamento del sistema. A tal proposito, si vuole utilizzare un sensore di pressione capacitivo: il sensore è fornito di una lamina in acciaio quadrata di lato 𝑙 = 4 𝑚𝑚, massa 𝑚 = 8,5 ∙ 10−6 kg. La lamina subisce una forza di ritorno elastico verso la posizione di riposo con un coefficiente elastico pari a 𝑘 = 320 𝑁 𝑚⁄ , mentre la viscosità del sangue induce una forza di attrito dinamico con coefficiente η = 0,01 𝑁𝑠 𝑚⁄ . In condizione di pressione uguali ai due lati del sistema ( Δ𝑃 = 0), la lamina si trova a distanza 𝑑 = 1 𝑚𝑚 dalle armature fisse. 1. Volendo collegare il sensore ad un circuito che consenta una lettura lineare della differenza di pressione (∆𝑃) massimizzando la sensitività, scegliere la soluzione circuitale adeguata. 2. Motivare opportunamente la risposta precedente. 3. Si indichi l’espressione simbolica della funzione di trasferimento del sistema che le ga l’ampiezza della tensione i n uscita dal sistema (|𝑉𝑠𝑒𝑛𝑠|) alla pressione differenziale ai capi del sensore (∆𝑃). Nota : si considerino nulle le condizioni iniziali per il calcolo della trasformata di Laplace. 4. Il sistema è stabile? Giustificare la risposta. 5. Si verifichi che il sistema sia adeguato ad acquisire segnali pressori con…