DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Instrumentação e Sistemas de Aquisição de Dados - EF+EB

Ano letivo: 2008-2009
Specification sheet

Specific details
course codecycle os studiesacademic semestercredits ECTSteaching language
1002682116pt *)

*) 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
theory-practical classes30
laboratory classes30
total of teaching hours60

Assessment
Laboratory or field work20 %
Synthesis work thesis30 %
Exam50 %

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