Franco Simini, Martıń Arregui, Nicolás Alfaro. Núcleo de ingenierıá biomédica, Facultades de Medicina e Ingenierıá

Transcripción

1 Curso de Electricidad, Electrónica e Instrumentación Biomédica con Seguridad CEEIBS 2017 Clase 8 Registro de señales, ruido, instrumentación. Franco Simini, Martıń Arregui, Nicolás Alfaro Núcleo de ingenierıá biomédica, Facultades de Medicina e Ingenierıá Hospital de Clıńicas piso 15 sala 2 16 de mayo de 2017

2 Repaso de señales Magnitud que varía en el tiempo. Puede contener información de interés. Diversidad de orígenes y naturaleza. Para poder trabajar con ellas en equipos eléctricos las convertimos a señales (transductores). Las señales que son de interés en general se mezclan con señales que no son de interés (ruido).

3 Repaso de señales Amplitud (V) Amplitud (V) Amplitud (V) Amplitud (V)

4 Repaso de señales Amplitud (V)

5 Señales de ruido, ruido térmico (blanco) Señales no deseadas. Distorsionan a la señal de interés. Para poder trabajar con ellas en equipos eléctricos debemos eliminarlas o minimizarlas. Señales del cuerpo que no son de interés para determinado estudio son ruido del punto de vista de dicho estudio. Interferencias electromagnéticas.

6 Señales de ruido, ruido térmico (blanco) Interferencia de ondas electromagnéticas. (Radio, Televisión, celular, etc). Efectos de inducción, capacidad parásita. Equipos de potencia próximos como motores, transformadores o la propia red eléctrica de alimentación. Ruido electrónico. Ruido térmico.

7 Señales de interés afectadas por ruido Amplitud (V) Señal que teóricamente debería obtener Señal que obtengo en la práctica Amplitud (V)

8 Señales de interés afectadas por ruido ECG+EMG ECG EMG

9 Relación señal / ruido SNR (signal noise ratio) ó S/N, cociente entre la potencia de la señal de interés y el ruido. Es un parámetro definido para cuantificar la calidad de la señal adquirida. Usada para comparar equipos de adquisición de señales. Se expresa en db como 10*log(S/N). Ej: SNR=20dB significa que la potencia de la señal es 100 veces la del ruido.

10 Repaso Fourier y espectro de señal Toda señal periódica puede escribirse como la suma de muchas señales de una única frecuencia con diferentes amplitud, frecuencia y fase. Amplitud (V)

11 Repaso Fourier y espectro de señal A partir de Fourier se evidencia nueva información sobre las señales. Cuales son las frecuencias que componen a la señal original? La anterior pregunta se responde al hacer la descomposición de Fourier.

12 Repaso Fourier y espectro de señal Gráfica de una señal triangular Espectro de una señal triangular Frecuencia (khz)

13 Repaso Fourier y espectro de señal

14 Ejemplo práctico señal de Interés + Ruido Señal adquirida Amplitud (V) 0 Como se ve el espectro? Tiempo (s) 0,1

15 Espectro de Señal Interés Potencia Señal de interés ruido 10 10kHz Frecuencia (Hz)

16 Filtros Para eliminar el ruido podemos utilizar un filtro que deje pasar las componentes de baja frecuencia (donde se encuentra nuestra señal de interés) y bloquee las componentes de alta frecuencia (donde se encuentra el ruido).

17 Diagrama de bode Se llama diagrama de bode a la gráfica en frecuencia que representa el comportamiento de un circuito, en este caso un filtro. El resultado que se obtendrá a la salida del filtro puede obtenerse multiplicando, punto a punto, el espectro de la señal con el diagrama de bode del filtro.

18 Potencia Espectro + bode filtro Espectro de señal adquirida Señal de interés ruido Out/In 10 Diagrama de Bode de filtro pasa bajos Frecuencia de corte 100Hz 10kHz Frecuencia (Hz) Potencia kHz Espectro de señal filtrada Frecuencia (Hz) Señal de interés 10 10kHz Frecuencia (Hz)

19 Ejemplo práctico señal de Interés + Ruido Señal adquirida Amplitud (V) Señal filtrada 0 0,1

20 Filtros Como obtener un filtro como el de la figura?

21 Filtros Circuito de filtro pasa bajo de primer orden

22 Los equipos biomédicos necesitan filtros En resumen Las fuentes de ruido están por todos lados. Todos los equipos necesitan filtros analógicos en la entrada para liberarse de efectos de señales no deseadas. La relación señal a ruido (SNR) nos da una idea de que tan bien implementados están estos filtros en un equipo en particular. Los diagramas de bode nos muestran como actúa un filtro sobre el espectro de la señal procesada.

23 Preguntas?