1er evaluativo

UNIVERSIDAD Dr. RAFAEL BELLOSO CHACIN

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL

CATEDRA: ELECTROMEDICINA

Primer Evaluativo

1.- La relación salida entrada de un instrumento está dada por la siguiente ecuación diferencial:

dt

dyxy

dt

dy t

tt

t )(

)()(

)(425005005

a.- Determine la constante de tiempo y la sensibilidad estática de dicho instrumento.

b.- Determine la frecuencia en hertz, de la entrada a la cual la salida será 93% del valor

máximo dc de salida.

(4 pts)

2.- Un ingeniero clínico diseña un instrumento al cual se le puede aplicar señales de voltaje a la

entrada en un rango de 0 a 2.5 volts y la respuesta que da el instrumento es en corriente en

mA. Este instrumento es puesto a prueba experimental, teniendo como resultado:

Entrada 0.08 0.1 0.12 0.4 0.8 0.8 1.6 1.8 1.9 2 2 2.1 2.2 2.4 2.5

Salida 3.82 4.06 3.98 4.38 5.42 5.20 9.24 10.46 11.24 11.98 12 12.6 13.4 15.6 16.40

a.- Corresponderá este instrumento a un sistema lineal?, Razone su respuesta.

b.- Determine el coeficiente de correlación de Pearson entre las entrada con respecto a la

salida.

c.- Mediante Método de Regresión Lineal Simple, determine la mejor ecuación lineal que

describa a dicho instrumento.

(6 pts)

3.- Explique en forma clara lo siguiente:

a.- Áreas de Inserción de un Ingeniero Clínico.

b.- Clasificación de los Instrumentos Biomédicos.

c.- Generalidades de un Sistema de Instrumentación Médica.

(6 pts)

4.- Un termómetro de mercurio tiene un tubo capilar cilíndrico con un diámetro interno de 0,2

mm. Si el volumen del termómetro y el bulbo no son afectados por la temperatura, que

volumen tendra el bulbo si una sensibilidad de 2 mm/ºC es obtenida. Asuma una operación

cerca de 24 ºC. Asuma que el volumen del tubo es insignificante comparado con su volumen

interno. Coeficiente de expansión del mercurio es de 41082,1 x ml/(ml.ºC).

(4 pts)





Primer Evaluativo

1.- Un instrumento de segundo orden tiene tiene una razon de amortiguamiento de 20/6 y

una frecuencia natural sin amortiguamiento de 20 rad/seg. Determine y grafique la

respuesta del instrumento al escalon unitario si su sensibilidad estática es de 5.

(5 pts)

2.- Para la siguiente relación entrada/salida de un sistema dinámico:

)(10)(505 tytxdt

dy

Determine:

a.- El ancho de banda de dicho sistema a -3 dB.

b.- Respuesta al escalon unitario.

c.- Constante de tiempo y sensibilidad estática.

(5 pts)

3.- Explique:

a.- Diferencia entre un sensor y un transductor.

b.- Conocimientos que adquiere un Ingeniero Biomédico.

c.- Generalidades de un Instrumento Biomedico.

(5 pts)

4.- Un ingeniero clínico diseña un instrumento al cual se le puede aplicar señales de voltaje a la

entrada en un rango de 0 a 2.5 volts y la respuesta que da el instrumento es en corriente en

mA. Este instrumento es puesto a prueba experimental, teniendo como resultado:

Entrada 0.08 0.1 0.12 0.4 0.8 0.8 1.6 1.8 1.9 2 2 2.1 2.2 2.4 2.5

Salida 3.82 4.06 3.98 4.38 5.42 5.20 9.24 10.46 11.24 11.98 12 12.6 13.4 15.6 16.40

a.- Corresponderá este instrumento a un sistema lineal?, Razone su respuesta.

b.- Determine el coeficiente de correlación de Pearson entre las entrada con respecto a la

salida.

c.- Mediante Método de Regresión Lineal Simple, determine la mejor ecuación lineal que


(5 pts)





Primer Evaluativo

1.- El modelo matemático de un sistema esta dado por la siguiente ecuación:

)(5)(

6)(10)(

2)(

2

2

2

2

tytd

txdty

dt

tdy

td

tyd

a.- Grafique la respuesta en frecuencia de magnitud y de fase del sistema.

b.- Determine la respuesta a la función impulso unitario.

(5 pts)

2.- El mercurio dentro de un termómetro de común, se dilata aproximadamente 5,0 mm por cada

°C, aproximadamente en un intervalo dado. Además el termómetro está graduado de tal manera

que la marca 0 °C está en el borde superior del bulbo. ¿Cuál será el valor del coeficiente de

dilatación volumétrica del Hg si el bulbo ocupa 0,50 cm3 y el capilar tiene una sección

transversal cuyo diámetro es de 0,15 mm?

(5 pts)

3.- Explique detalladamente que conocimientos adquiere un Ingeniero Clínico y cuales son sus

áreas de incumbencia.

(5 pts)

4.- En la siguiente tabla se muestra los resultados de un experimento llevados a cabo por un

ingeniero clínico.

a.- Mediante Método de Regresión Lineal Simple, determine la mejor ecuación lineal que


b.- Calcule la varianza y la desviación estándar para los datos de entrada y de salida.

(5 pts)

Entrada 0.18 0.11 0.12 0.42 0.8 0.8 1.6 1.82 1.9 2 2 2.15 2.2 2.4 2.5

Salida 3.72 4.06 3.98 4.48 5.60 5.10 9.24 11.46 15.24 11.98 8.4 12.88 13.4 17.6 16.10





Primer Evaluativo

1.- El modelo matemático de un sistema dinámico esta representado por la siguiente ecuación:

xdt

dxy

dt

dy

dt

yd2344

2

2

a.-Determine la respuesta del sistema a la entrada 0,)( 3 tetx t , y grafíquela.

b.-Determine y grafique la función de transferencia de magnitud en el dominio de “f”.

(7 pts)





(6 pts)

3.- Un Ingeniero Clínico decide analizar un tramo de una señal correspondiente a un

electrocardiograma, como se muestra en la figura siguiente:

Si tomar muestras de la señal cada 40 mseg partiendo desde 0 seg.,

t (mseg) 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600

v (mV) 0 -0,10 -0,25 -0,40 2,00 -0,30 -0,38 -0,25 -0,20 -0,10 -0,05 -0,20 -0,30 -0,30 -0,25 -0,25

t (mseg) 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040 1080 1120 1160 1200 1240

v (mV) -0,30 -0,35 -0,35 -0,35 -0,30 -0,20 -0,40 -0,45 0 0 -0,45 -0,45 -0,40 -0,30 -0,20 -0,25

Determine

a.- La FFT representándola en una tabla mostrando magnitud y fase en radianes para las 5

primeas muestras de voltajes.

b.- La media, la desviación estándar y la varianza para las 32 primeras muestras de voltajes

tomadas.

(7 pts)





Primer Evaluativo

1.- Explique la función de los siguientes sistemas:

a.- Sistema Circulatorio.

b.- Sistema Respiratorio.

c.- Sistema Auditivo.

d.- Sistema Nervioso.

(4 pts)

2.- Un sistema esta definido mediante el siguiente modelo matemático:

)()(2)(

3)(

2

2

txtydt

tdy

dt

tyd

Encuentre la respuesta del sistema a la entrada )()( tsentx

(5 pts)

3.- Un instrumento paso bajo de primer orden tiene una constante de tiempo de 10 ms. Y una

sensibilidad de 5.

a.- Determine y grafique la respuesta en frecuencia del instrumento.

b.- Determine y grafique la respuesta del instrumento al escalón unitario.

(6 pts)

4.- Explique la clasificación de los equipos médicos según su uso y de ejemplos de cada uno.

(5 pts)





Primer Evaluativo

1.- Un instrumento de segundo orden tiene tiene una razon de amortiguamiento de 20/6 y

una frecuencia natural sin amortiguamiento de 20 rad/seg. Determine y grafique la

respuesta del instrumento al escalon unitario si su sensibilidad estática es de 5.

(7 pts)

2.- El mercurio dentro de un termómetro de común, se dilata aproximadamente 5,0 mm por cada

°C, aproximadamente en un intervalo dado. Además el termómetro está graduado de tal manera

que la marca 0 °C está en el borde superior del bulbo. ¿Cuál será el valor del coeficiente de

dilatación volumétrica del Hg si el bulbo ocupa 0,50 cm3 y el capilar tiene una sección

transversal cuyo diámetro es de 0,15 mm?

(6 pts)

3.- Un Ingeniero Clínico decide analizar un tramo de una señal correspondiente a un

electrocardiograma, como se muestra en la figura siguiente:

Si tomar muestras de la señal cada 40 mseg partiendo desde 0 seg.,

t (mseg) 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 560 600

v (mV) 0 -0,10 -0,25 -0,40 2,00 -0,30 -0,38 -0,25 -0,20 -0,10 -0,05 -0,20 -0,30 -0,30 -0,25 -0,25

t (mseg) 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040 1080 1120 1160 1200 1240

v (mV) -0,30 -0,35 -0,35 -0,35 -0,30 -0,20 -0,40 -0,45 0 0 -0,45 -0,45 -0,40 -0,30 -0,20 -0,25

Determine

a.- La FFT representándola en una tabla mostrando magnitud y fase en radianes para las 5

primeas muestras de voltajes.

b.- La media, la desviación estándar y la varianza para las 32 primeras muestras de voltajes

tomadas.

(7 pts)





Primer Evaluativo

1.- Para un sensor capacitivo de 1 cm2, R es de 100 MΩ, ¿Qué separación debe haber entre sus

placas para dejar pasar frecuencias audibles por encima de 20 Hz?

(4 pts)

2.- ¿Cuántos bits se necesitan para un DAC de manera que su salida a full escala sea 10 mA y su

resolución sea menor de 40 µA?

(4 pts)

3.- Un DAC de 12 bits (de tres dígitos) que utiliza el código BCD tiene una salida a escala

completa de 9,99 Volts. Determine el tamaño de paso, resolución porcentual y el valor del

voltaje de salida para un código de entrada 0110 1001 0101.

(4 pts)

4.- El circuito de la figura N° 1 corresponde a un Monitor de Frecuencia Cardiaca, diseñado

para medir frecuencias instantáneas de señales tan lentas como las de los latidos del corazón

y alimentado por una fuente de 5 Volts.

a.- Para la etapa de Amplificación determine la función de transferencia en el dominio de

la variable “s”.

b.- Para efectos de prueba se desconecta el sensor y se introduce un tono (señal

senoidal) de amplitud 1 Volts y frecuencia de 5 Hz. (En paralelo a la resistencia de

15KΩ). Determine la señal que se observaría en el osciloscopio a la salida del

amplificador, indicando amplitud y valores en el tiempo.

(8 pts)

Fig. N° 1. Monitor de Frecuencia Cardiaca





Primer Evaluativo

1.- Un sistema esta definido mediante el siguiente modelo matemático:

)()(2)(

3)(

2

2

txtydt

tdy

dt

tyd

a.- Encuentre la respuesta del sistema a la entrada )()( 2

5

tuetxt

y grafíquela.

b.- Calcule la frecuencia natural no amortiguada, la razón de amortiguamiento y la

sensibilidad estática.

(7 pts.)

2.- Exprese en expansión de serie de Fourier la señal

5,0 periodoCon 25,010)(20

Ttetxt

(7 pts.)





(6 pts.)

Suerte-

1er evaluativo

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