Komputerowe techniki pomiarowe

obowiązkowe

Celem przedmiotu jest zapoznanie studenta z zasadami działania stanowisk pomiarowych, czujniki, specjalistyczne czujniki medyczne, skomputeryzowane stanowiska diagnostyczno - lecznicze. Pojęcia podstawowe. Organizacja i klasyfikacja systemów pomiarowych. Budowa i zasada działania komputerowego sytemu pomiarowego.

Profil studiów: ogólnoakademcki

Forma studiów: stacjonarne

Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy, moduł 3 Metody matematyczne i komputerowe

Dziedzina i dyscyplina nauki: Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych, Dyscyplina nauki fizyczne

Rok studiów/semestr: 2 rok, 3 semestr, studia II stopnia

Wymagania wstępne: student powinien posiadać wiedzę, umiejętności i rozumienie materiału określonego przez podstawę programową z fizyki i matematyki dla szkoły podstawowej i ponadpodstawowej.

Liczba godzin zajęć dydaktycznych: wykład 30 godz, laboratorium 30 godz

Metody dydaktyczne: wykład, praca laboratoryjna, dyskusja, konsultacje, kolokwia, praca własna studenta w domu.

Bilans nakładu pracy studenta: udział w wykładach: 1,2 ECTS, udział w laboratoriach: 1,2 ECTS, praca własna w domu: 1,2 ECTS, przygotowanie do zaliczenia: 0.4 ECTS

Wskaźniki ilościowe: nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela: 1,8 ECTS, nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym: 1,2 ECTS

Treści wykładu:

- Wstęp. Pojęcia podstawowe (pomiar, eksperyment, dane, przyrządy podstawowe, układ pomiarowy)

- Organizacja i klasyfikacja systemów pomiarowych. Budowa i zasada działania komputerowego sytemu pomiarowego (schemat funkcjonalny, charakterystyka)

- Podstawowe sygnały pomiarowe (klasyfikacja, charakterystyka, parametry). Cyfrowe przetwarzanie w układzie pomiarowym.

- Zegar w układzie pomiarowym. Generator kwarcowy, sygnały taktujące. Pomiar czasu.

- Standardowe komputerowe interfejsy pomiarowe. Rodzaje transmisji danych.

- Specjalistyczne interfejsy pomiarowe. Interfejs IEEE-488 (schemat, charakterystyka, zastosowanie)

- Interfejsy bazujące na standardzie VXI. Komputerowe karty pomiarowe DAQ. Przetworniki optyczne, matrycy CCD, CMOS

- Czujniki pomiarowe wielkości fizycznych (położenia, obrotu, przesunięcia, siły, temperatury, pojemności, światła, ciśnienia, dźwięku, pola magnetycznego).

- Czujniki i detektory specjalistyczne w diagnostyce medycznej

- Wprowadzenie do programowania graficznego LabView (struktura, konstrukcję, obiekty, formaty danych, reprezentacja danych). Przyrządy wirtualne realizowane w oparcie o LabView.

- Zasada budowy internetowego eksperymentu fizycznego „on-line” (konfiguracja, schemat, transmisja, wykonanie pomiaru)

- Technika pomiarowa w diagnostyce medycznej - ultrasonografia oraz ultrakardiografia (zasada, schemat, przetwarzanie i analiza danych)

- Technika pomiarowa w diagnostyce medycznej - techniki tomografii optycznej (zasada, schemat, przetwarzanie i analiza danych)

- Technika pomiarowa w diagnostyce medycznej - techniki wykorzystujące obrazowanie rezonansowe (zasada, schemat, przetwarzanie i analiza danych)

- Zaliczenie

Treści laboratorium:

- Wprowadzenie do zasad korzystania z przyrządów i zestawów laboratoryjnych. Zasady pracy w laboratorium oraz BHP. Przekazanie informacji na temat źródeł literaturowych oraz strony internetowych poświęconej laboratorium

- Zapoznania się z oprogramowaniem do obsługi komputerowo wspomaganych zestawów doświadczalnych. Oprogramowanie do konfigurowania, sterowania oraz detekcji sygnałów z czujników pomiarowych.

- Zapoznania się z oprogramowaniem do analizy, przetwarzania oraz obróbki danych pomiarowych.

- Badanie promieniowania żarówki oraz wyznaczenia zależności natężenia światła w funkcji odległości.

- Rezonans w układzie RLC, wyznaczenie podstawowych parametrów.

- Wyznaczenie prędkości dźwięku w powietrzu.

- Ćwiczenie z promieniotwórczości

- Badania propagacji i odbicia fal ultradźwiękowych

- Badania tętna.

- Badanie zawartości tlenu oraz zmian pH

- Sprawdzenie prawa indukcji Faradaya

- Pomiar EKG

- Badania temperaturowe w różnych materiałach

- Wybrane doświadczenie internetowe.

- Zaliczenie

H. Szydłowski „Pracownia fizyczna wspomagana komputerem", Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2003.

W. Nawrocki "Komputerowe systemy pomiarowe” Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 2002.

P. Lesiak, D.Świsulski ''Komputerowa technika pomiarowa w przykładach” Agenda Wydawnicza PAK, Warszawa 2002.

D. Świsulski „Systemy pomiarowe. Laboratorium” Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2001.

W. Tłaczała „Środowisko LabVIEW w eksperymencie wspomaganym komputerowo” Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002.

J. Zakrzewski, Czujniki i przetworniki pomiarowe, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.

M. Stabrowski „Cyfrowa technika pomiarowa”, Wyd. Nauk. PWN, Warszawa 2002.

M. Wojtkowski ”Obrazowanie za pomocą tomografii optycznej OCT z detekcja fourierowską”, Wydawnictwo Naukowe UMK 2009. A. Śliwiński ''Ultradźwięki i ich zastosowania”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne 2001.

1. uzyskuje wiedzę w zakresie komputerowych technik i metod pomiarowych oraz ich zastosowaniu w badaniach fizycznych i diagnostyce medycznej

2. rozumie podstawy fizyczne transmisji, przetwarzania i analizy sygnałów w komputerowych systemach pomiarowych,

3. rozumie i potrafi wytłumaczyć budowę komputerowego systemu pomiarowego, zasadę działania czujników pomiarowych, jest w stanie samodzielnie zbudować prosty układ wspomagany komputerowo do przeprowadzenia podstawowych eksperymentów fizycznych,

4. poszerza wiedzę na temat stosowania metodyk pomiarowych w fizyce oraz diagnostyce medycznej,

5. umie wykonywać stosowne analizy danych pomiarowych, interpretować wyniki oraz formułować wnioski,

6. potrafi dokonać przeglądu literaturowego oraz zasobów sieci Internet w odniesieniu do eksperymentów wspomaganych komputerowo,

7. potrafi skonfigurować komputerowe układy pomiarowe do zmierzenia podstawowych sygnałów elektrycznych odpowiadających wielkościom fizycznym,

8. umie posługiwać się komputerem oraz specjalistycznym oprogramowaniem do sterowania układem pomiarowym,

9. nabiera umiejętności pracy w zespole laboratoryjnym, przyjmując w nim rolę wykonawcy lub koordynatora eksperymentu oraz przyjmuje odpowiedzialność za efekty pracy

Oprócz oceny końcowej wyrażonej liczbą przewidzianą w regulaminie studiów prowadzący wystawia studentowi ocenę opisową w formie testu.