Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2020/2021

Měření a regulace v biomedicíně

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
F7PMBMAR Z,ZK 5 2P+2L česky
Přednášející:
Roman Matějka, Peter Kneppo (gar.)
Cvičící:
Roman Matějka, Jana Štěpanovská
Předmět zajišťuje:
katedra biomedicínské techniky
Anotace:

Předmět se zabývá následujícími tématy - měření elektrických a neelektrických veličin pomocí konvenčních laboratorních přístrojů, průmyslových A/D převodníků a digitalizačních karet, faktory ovlivňující přesnost a stabilitu měření a to jak na úrovni samotných senzorů a převodníků, tak také na správné interpretaci těchto dat a vyjádření nejistoty měření, měření impedancí, dielektrických vlastností biologických tkání a elektrických parametrů antén, měření intenzit elektrického a magnetického pole při kontrole dodržení platných limitů pro vystavení populace neionizujícímu záření, oblast strojového vidění, se zaměřením na kamerové systémy a standardy, a základy rozpoznávání obrazu, regulace bude zahrnovat základy automatizace, návrh stavových a sekvenčních automatů, řešení dopravního zpoždění a tvorbu prahového a proporčního regulátoru, demonstrace na biomedicínských aplikacích, nové trendy v oblasti měření, regulace a automatizace využívající technologii hradlových polí FPGA a reálného času.

Požadavky:

Požadavky na udělení zápočtu: Povinná docházka na cvičení se dvěma povolenými absencemi bez nutnosti náhrady. V případě většího počtu absencí ze závažných důvodů bude řešeno individuálně. Studenti jsou si povinni vést laboratorní deník, do kterého si budou zaznamenávat postupy a naměřené výsledky v průběhu cvičení. Tento deník je nedílnou součástí pro získání zápočtu. Studenti vždy na konci hodiny dostanou zadání na domácí přípravu látky s tématikou na navazující hodinu. Studenti budou na začátku cvičení tázání (ústně nebo písemně) na danou problematiku. V případě zásadní neznalosti nemůže student absolvovat cvičení.

Hodnocení zkoušky: Zkouška bude tvořena písemnou a nepovinnou ústní částí. Písemná část bude zahrnovat 4 otevřené otázky na probíranou látku a 1 početní příklad. Každá část bude hodnocena 20 body. Celkem tedy 100 bodů. Po písemné části bude následovat nepovinná ústní část zkoušky, na které mohou studenti získat +- 15 bodů, otázky budou z probírané látky. Ústní zkoušky se mohou studenti zúčastnit pouze při získání min. 50 bodů z testu. Celkové hodnocení je uděleno podle dosaženého počtu bodů ze zkouškového testu podle ECTS stupnice.

Osnova přednášek:

Osnova přednášek:

 Úvod do měření, měření elektrických a neelektrických veličin, minimální znalosti základů elektrických měření.

 Nejistoty měření, korelované veličiny a kovariance.

 Měření neelektrických veličin, rezistivní (tenzometrické), kapacitní, indukční, optické a elektrochemické snímače.

 Průmyslový sběr dat a akviziční jednotky, procesní a technologické snímače, inteligentní senzory a jejich

infrastruktura.

 Současné metody a měřicí přístroje pro měření impedancí pro frekvenční pásma od desítek Hz do 1 THz (RLC metry

a Vektorové analyzátory obvodů).

 Měření dielektrických vlastností biologických tkání, aplikace pro impedanční a mikrovlnnou tomografie a pro

mikrovlnnou hypertermie v onkologii.

 Měření intenzit elektrického a magnetického pole při kontrole dodržení platných limitů pro vystavení populace neionizujícímu záření. Expoziční limity a současné přístrojové vybavení pro jejich kontrolu.

 Strojové vidění, kamerové systémy a standardy, rozpoznávání obrazu.

 Úvod do automatizace, historie, prvky v automatizaci, úvod do zpětnovazebního řízení a regulace.

 Zpětnovazební regulátory a jejich návrh, stavové, proporční (P, PI, PID).

 Nové trendy v automatizaci, FPGA, reálný čas a determinismus aplikací, paralelizace.

 Invazivní a neinvazivní metody měření teploty v termoterapii (invazivní: termočlánky, termistory, odrazné metody v

optické oblasti; neinvazivní: termokamera, radiometr a MRI).

Osnova cvičení:

Osnova cvičení:

 Nejistoty měření - složitější příklady, práce s dodanými daty a jejich statistické vyhodnocení.

 Digitalizace signálu pomocí průmyslových A/D převodníků, digitální zpracování a úprava dat, sběr dat ze senzoru

neelektrických veličin a faktory ovlivňující přesnost a stabilitu měření.

 Sběr dat ze senzorů neelektrických veličin pomocí průmyslových A/D, kalibrace senzorů (záměnných a

standardizovaných), sběř dat z elektrochemických čidel.

 Určení náhradního obvodu 0., 1. a 2. řádu cívky z naměřených Y-parametrů.

 Exaktní měření RLC veličin, měření magnetických veličin.

 Měření komplexní permitivity fantomu biologické tkáně sondou využívající otevřený konec koaxiálního vedení.

 Strojové vidění, expoziční režimy, rozpoznávání tvarů a barev, kategorizace nalezených objektů, rozpoznávání

textu.

 Základy automatizace a zpětnovazebního řízení, návrh stavového automatu.

 Návrh stavového sekvenčního automatu s časovou smyčkou a dopravním zpožděním.

 Zpětnovazební regulace s prahovým (hysterezním) a proporčním regulátorem.

 Měření vstupní impedance, koeficientu odrazu a směrové charakteristiky WiFi antény.

 Testování vlnovodných mikrovlnných aplikátorů využívající tzv. evanescenční mód.

Cíle studia:
Studijní materiály:

Povinná literatura:

HAASZ, Vladimír a Miloš SEDLÁČEK. Elektrická měření: přístroje a metody. Vyd. 2. Praha: ČVUT, 2003. 337 s. ISBN 80-01-02731-7.

ĎAĎO, Stanislav a Josef VEDRAL. Číslicové měření: přístroje a metody. Vyd. 1. Praha: ČVUT, 2002. 232 s. ISBN 80-01-02492-X.

Elektrická měření: návody k laboratorním cvičením. Vyd. 1. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2004. 120 s. ISBN 80-01- 03042-3.

Doporučená literatura:

SEDLÁČEK, Miloš a Vladimír HAASZ. Uncertainties in electrical measurements. Vyd. 1. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2004. 33 s. ISBN 80-01-02985-9.

Poznámka:
Rozvrh na zimní semestr 2020/2021:
Rozvrh není připraven
Rozvrh na letní semestr 2020/2021:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
místnost KL:B-220
Kneppo P.
Matějka R.

08:00–09:50
(přednášková par. 1)
Kladno FBMI
Učebna
Út
místnost KL:B-130
Matějka R.
Štěpanovská J.

12:00–13:50
(přednášková par. 1)
Kladno FBMI
Lab. elektrotechniky a VI
místnost KL:B-130
Matějka R.
Štěpanovská J.

14:00–15:50
(přednášková par. 1)
Kladno FBMI
Lab. elektrotechniky a VI
místnost KL:B-130
Matějka R.
Štěpanovská J.

16:00–17:50
(přednášková par. 1)
Kladno FBMI
Lab. elektrotechniky a VI
St
Čt

Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 15. 4. 2021
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet6240606.html