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. zna metody i narzędzia komputerowego wspomagania eksperymentu fizycznego, o ile specjalność to przewiduje (K_W08)

2. zna narzędzia matematyczne do analizy danych eksperymentalnych, analizy sygnałów i obrazów, w tym medycznych obrazów diagnostycznych, o ile specjalność to przewiduje (K_W29)

3. umie ze zrozumieniem korzystać z komputerowych narzędzi do analizy danych eksperymentalnych i komputerowego sterowania pomiarem (K_U15)

4. zna ograniczenia stosowalności wybranych koncepcji teoretycznych oraz procedur eksperymentalnych, w tym, o ile specjalność to przewiduje, procedur pomiarowych stosowanych w fizyce medycznej (K_W04)

5. potrafi korzystać z literatury, zasobów Internetu oraz dokumentacji technicznej aparatury medycznej – w tym z dokumentacji w języku angielskim, zna podstawowe źródła informacji o bieżących problemach i osiągnięciach fizyki medycznej, o ile specjalność to przewiduje (K_U40)

6. potrafi pracować w zespole przyjmując w nim różne role, w tym w szczególności rolę kierowniczą lub koordynatora eksperymentu, potrafi przyjąć odpowiedzialność za realizowane zadanie zespołowe; jest gotów do pogłębia umiejętności pracy w zespole laboratoryjnym (K_U46)

7. umie, z poszanowaniem praw własności intelektualnej, korzystać z narzędzi komputerowych dostępnych w zasobach Internetu (K_U17)

8. umie ze zrozumieniem korzystać z komputerowych narzędzi przetwarzania i analizy sygnałów, o ile specjalność to przewiduje (K_U43)

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