fisica.uc.pt • Departamento de Física • Universidade de Coimbra
DEPT. DE FÍSICA
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2004 . 2005 - 1º semestre
Specification sheet N.B. these sheets are defined only since 2007 (agreement of Bologna). Specific details
*) N.B. if there are students who do not speak Portuguese the language is English.
Learning goals
Compreender a arquitectura global de um sistema de aquisição de dados digital e a correspondente localização das diferentes tarefas/funções envolvidas
Identificar as diferentes limitações físicas e técnicas dos sistemas de aquisição de dados Capacidade de utilizar e especificar sistemas de aquisição Obter conhecimentos básicos sobre sensores e redes de comunicação de dados Utilização de ferramentas de análise e processamento de dados (Matlab) Syllabus
1. Sistemas de aquisição de dados
Arquitectura genérica Caracterização e avaliação de desempenho Exemplos e contraexemplos Sistemas biomédicos 2. Transdutores Definições, características e terminologia Principais tipos de sensores: classificação, especificação e exemplos Calibração e compensação 3. Condicionamento e multiplexagem Pontes de medida Amplificação Amplificadores operacionais Amplificadores de instrumentação e de isolamento Protecção de entrada e humana Amostragem de sinal Circuitos de amostragem e retenção 4. Ruído Ruído intrínseco (fundamental): térmico, quântico e 1/f Modos de acoplamento de ruído extrínseco: electromagnético, modo comum, capacitivo e indutivo Medidas de ruído Métodos de eliminação de ruído: blindagem contra acoplamentos capacitivos e indutivos, amplificador lock-in Anéis de terra 5. Conversão Analógico-Digital Amostragem periódica de sinais Teorema da amostragem de Nyquist Erros de quantificação Erros de não linearidade diferencial e integral Relação sinal-ruído Resolução real Auto-correlação e correlação cruzada Principais tipos de conversores Teste e caracterização dos conversores Temporização da aquisição Sincronização entre canais Modos de disparo de aquisição Armazenamento sequencial, circular e FIFO 6. Análise e filtragem Propriedades dos sinais analógicos e digitais Análise do espectro de frequência: DFT, DTFT, FFT Sistemas lineares Convolução Resposta em frequência e resposta ao impulso Filtros passa baixo, passa alto, passa-banda e rejeita-banda Filtros FIR e IIR 7. Interfaces de comunicação de dados Modelo de referência OSI Principais tipos de redes Protocolos e controlo de erros Interfaces de comunicação série assíncronas do tipo RS232, RS422 e RS485 Interface de comunicação série USB Interfaces de comunicação de dados paralela (SPP, EPP, ECP) Barramento GP-IB (IEEE488) Interfaces sem fios 802.11 e Bluetooth Interface de comunicação SPI e I2C 8. Apresentação e partilha de dados Prerequisites
Electrónica Análise e Processamento de Biosinais Generic skills to reach
. Competence in analysis and synthesis;. Competence in oral and written communication; . Competence for working in group; . Competence in understanding the language of other specialists; . Competence in autonomous learning; . Knowledge of a foreign language; . Computer Skills for the scope of the study; . Using the internet as a communication medium and information source; . Critical thinking; . Research skills; (by decreasing order of importance) Teaching hours per semester
Assessment
Bibliography of reference
Data Acquisition Fundamentals, National Instruments, 2002.
Edward E. Lee, Pravin Varaiya, Structure and Interpretation of Signals and Systems, Addison Wesley, 2003. John G. Webster, ed., Medical Instrumentation: Application and Design, 3/e, John Wiley & Sons, 1997. John Bently, Principles of Measurement, Prentice Hall, 2004. Gilbert Held, Understanding Data Communication, 7/e, Addison Wesley, 2002. Eva Pärt-Enander, Anders Sjöberg, Matlab 5 Handbook, Addison Wesley Longman, 1999 Teaching method
Apresentação dos diferentes conteúdos lectivos ilustrados com aulas laboratoriais e trabalhos de programação em Matlab. Realização de um trabalho de síntese sobre um tópico avançado, que obrigará os alunos a fazer pesquisa bibliográfica e uma exposição oral.
Os alunos serão incentivados a trabalhar autonomamente ou em grupo. Resources used
Laboratório de instrumentação: Aquisição de um sinal biomédico. Sala de computadores equipados com Matlab: Análise e processamento de sinais |
