20.) Medizinische Signalverarbeitung: Klassifizierung der Signale, Vergleich der Signalgössen: Dezibel Skala, Fourier Theorem für periodische und nichtperiodische Signale, typische Frequenz

Question 1

<p>Signal</p>

Answer 1

<p>eine Grösse, die Informationträgt, weiterleitet oder speichert.</p>

<p><u>Beispiel1:</u><br></br>
elektrische Spannung, die infolgeder Herz-/Gehirntätigkeitauf der Körper-/Schädeloberflächeerscheint (EKG/EEG)</p>

<p><u>Beispiel2:</u><br></br>
die detektierteGamma-Quanten beider Isotopendiagnostik</p>

Question 2

<p>Klassifizierung der Signale</p>

Answer 2

<p>statisches S. – zeitabhängiges S.<br></br>
periodisches S. – nichtperiodisches S.<br></br>
stochastisches S. – nichtstochastisches S.<br></br>
nichtelektrisches S. – elektrisches S.<br></br>
analoges S. – digitales S.</p>

Question 3

<p>elektrische Signale</p>

Answer 3

<p>die nichtelektrische Signalewerden in elektrische Signaleumgewandelt</p>

<p>Vorteil der elektrischen S.:<br></br>
Umwandlung, Verstärkung,Weiterleitung ist einfach</p>

Question 4

<p>digitale Signale</p>

Answer 4

<p>die analoge Signale werdendigitalisiert</p>

<p>Vorteil der digitalen S.:<br></br>
Speicherung ist einfach,Rauschen kannminimalisiert werden</p>

Question 5

<p><em>Bel</em>-Zahl: n&nbsp;</p>

Answer 5

<p>Gr&ouml;sse (und Einheit), die f&uuml;r die Vergleichung der<br></br>
Ma&szlig;e der Signale verwendet wird:</p>

<p><span><em>n = lg (P₂/P₁)&nbsp;^.&nbsp;</em></span><em>B = l</em><span><em>g (I_s/I₁)&nbsp;^.&nbsp;B = lg (E₂/E_{<span>1</span>}<span>)&nbsp;^.&nbsp;<span><span>B</span></span></span></em></span></p>

Question 6

<p>Dezibel-Zahl</p>

Answer 6

<p>Anstatt der Bel-Zahl die ben&uuml;tzte Gr&ouml;sse:<br></br>
Dezibel-Zahl oder Pegel</p>

<p><i>n = 10&nbsp;^.&nbsp;lg (P₂/P₁)&nbsp;^.&nbsp;dB</i></p>

Question 7

<p>Fourier-Theorem f&uuml;r periodische Funktionen (Signale)</p>

Answer 7

<p>ede periodische Funktion kann durch eine Summe&nbsp;von Sinus-&nbsp;(harmonischen) Funktionen<br></br>
(Grundfrequenz + Obert&ouml;ne) hergestellt werden.&nbsp;</p>

<p>&nbsp;</p>

<p>periodische Funktion: es gibt&nbsp;eine Periode(nzeit), T</p>

<p>1/T=f, wo f ist die Frequenz<br></br>
f ist die Frequenz der Sinusfunktion: <em>Grundfrequenz</em><br></br>
(Grundschwingung)<br></br>
2f, 3f, 4f, ... : <em>Obert&ouml;ne </em>(Oberschwingungen)</p>

Question 8

<p>Fourier-Theorem f&uuml;r aperiodische Funktionen (Signale)</p>

Answer 8

<p>Jede Funktion kann durch eine Summe von Sinus-&nbsp;(harmonischen) Funktionen hergestellt werden.<br></br>
Das Spektrum: kontinuierliches Spektrum.</p>

Question 9

<p>Rauschen</p>

Answer 9

<p><em>Rauschen:</em> die gemessenen (als Signalinformationen&nbsp;dienenden) physikalischen Parameter, die nicht von den&nbsp;zu untersuchenden Erscheinungen stammen, also keine&nbsp;Nutzinformationen &uuml;bermitteln</p>

<p><em>Signal-Rausch-Verh&auml;ltnis (S/R):</em></p>

<p><em>S/R = mittlere Nutzsignalleistung / mittlere Rauschleistung</em></p>

<p>oder:</p>

<p><em>Signalimpulszahl / Rauschimpulszahl</em></p>

<p>&nbsp;</p>

<ul>
<li>&nbsp;ist ein Ma&szlig; f&uuml;r die Qualit&auml;t eines aus einer Quelle stammenden</li>
</ul>

<p>Nutzsignals, das von einem Rauschsignal &uuml;berlagert ist</p>

<ul>
<li>&nbsp;bezeichnet oft als SNR oder S/N vom Englischen signal-to-noise</li>
</ul>

<p>ratio</p>

Question 10

<p>typischeFrequenz und AmplitudenberEinzelzelleeiche der biologischen Signale</p>

Answer 10

<p><em>Einzelzelle (intrazelluläre Spannungsmessung):</em></p>

<p>Frequenzbereich(Hz): 0-10000 Hz</p>

<p>Spannung: 50-130mV</p>

<p></p>

<p><em>Elektrokardiogramm (EKG):</em></p>

<p>Frequenzbereich(Hz): 0,1-200Hz</p>

<p>Spannung: 0,1-3 mV</p>

<p></p>

<p>Elektromyographie: (Oberflächenelektrode)</p>

<p>Frequenzbereich(Hz):10-1000Hz</p>

<p>Spannung:0,1-5mV</p>