Kapitel 4: Biosignale Erfassung & Verarbeitung I Flashcards
Was ist ein Signal?
Ein Signal ist eine von einer physikalischen Größe getragene Zeitfunktion, deren Informationsparameter den Wertverlauf einer technischen oder physikalischen Größe abbildet.
Ein Signal kann aber auch eine Ortsfunktion sein, wie in der Bildgebung.
Aus welchen zwei Signalen setzt sich das Ausgangssignal zusammen?
Ausgangssignal=Nutzsignal + Störsignale
Wie lassen sich Störsignale unterteilen?
Nenne zu jeder Unterteilung 2 Beipiele.
Intrakorporale Störsignale: ➔ weitere Signalquellen im Organismus ➔ Patientenbewegung ● Extrakorporale Störsignale ➔ Elektronischen Implantaten (z.B. Herzschrittmacher) ➔ Andere Geräte in der Nähe
Wie lassen sich Signale Klassifizieren?
Nenne 3 Beipiele.
Es gibt mehrere Kriterien zur Klassifizierung ● Form ● Statistische Struktur ● zeitliche bzw. örtliche Eigenschaften ● Dimension
Was versteht man unter kontinuierlichen und diskreten Signale?
Kontinuierliche Signale
Kontinuierliche Funktion z.B. von Raum und/oder Zeit
Fast alle physiologischen Signale (Eingangssignale) sind kontinuierlich
Bsp.X = X(t); X=X(r); X(r,t)
Diskrete Signale
Sequenz Y[m] → Information nur für bestimmte Zeit- und/oder Raumpunkte
(m1, m2, …, mN)
→ diskrete Signale sind meistens künstlich
Was versteht man unter Abtastung(Sampling)?
Umwandlung kontinuierlich → diskret
Genauer Kapitel 5
Was versteht man unter Deterministischen Signalen?
Sie können mathematisch bzw. analytisch vollständig angegeben
werden.
Sie tragen keine neue Information ← Vorhersagbarkeit!
Physiologische Signale sind nie vollkommen deterministisch
Als Modell sind deterministische Signale nützlich
Was sind stochastische Signale?
der Signalverlauf ist nicht analytisch beschreibbar (zumindest nicht
vollständig).
Stochastische Zeit-Funktion → keine exakte Vorhersage möglich!
Rauschen kann als stochastisches Signal interpretiert werden
Beschreibung von stochastischen Signalen:
Häufigkeitsverteilung, Median- und Erwartungswerte, Standardabweichung
Wie kann man deterministische Signale mit wiederholenden Funktionswerten klassifizieren? Nenne 5 Klassen.
Periodische Nicht periodische Fast periodisch Transient (weder / noch)
Was beschreibt die Funktion F für jeden Sensor?
Die Beziehung zwischen Primärsignal (Eingang) und Sekundärsignal
(Ausgang) ist für jedem Sensor durch eine Funktion F bestimmt.
Nenne 5 Eigenschaften die einen Sensors beschreiben.
● Linearität bzw. nicht Linearität ● Messempfindlichkeit ● Genauigkeit ● Messbereich ● Auflösung
Was versteht man unter Kallibrieren und worauf basiert es?
Feststellen des Zusammenhangs zwischen Anzeige (Ausgangswert)
eines Messgerätes und der Messgröße
Die Kalibrierung basiert auf das Anlegen von verschiedenen
quantitativ genau bekannten physikalischen Eingangsgrößen
Wichtig: Deckung des geplanten Messbereiches
● Für die Sollwerteinstellung wird entweder ein physikalisches Modell
oder ein rein mathematisches Modell benutzt.
Erkläre in je einem Satz Eichung und Messtechnische Kontrolle .
Eichung:gesetzlich vorgeschriebene und auf nationale Standards verweisende
Kalibrierung
MTK:Ziel der MTK ist es, festzustellen, ob das Gerät/Medizinprodukt die
zulässigen maximalen Messabweichungen (Fehlergrenzen), die vom
Hersteller in der Gebrauchsanweisung angegeben sind, einhält.
Was versteht man unter Messempfindlichkeit?
Wie groß die Änderung des Ausgangssignals für eine gegebene
Änderung des Eingangssignals ist → Verhältnis Output/Input
(ΔY/Δ X)
Wenn die Beziehung zwischen Input und Output
linear ist, wie lässt sich dann die Messempfindlichkeit bestimmen?
Für den Fall, dass die Beziehung zwischen Input und Output
linear ist, entspricht die Messempfindlichkeit der Steigung der
Geradengleichung, m (Y= mX +n)
Was versteht man unter Offset?
Wert des Ausgangssignals wenn
das Eingangssignal null ist
Wie berechnet man den Messfehler?
Unterschied zwischen dem „echten“ Wert und dem vom
Sensor gemessenen Wert
Messfehler=(∣Y echt−Y gemessen∣)/Y echt
Y : Ausgangsignal
Wie ist der Messbereich eines Sensors definiert?
Wertebereich der Größe X, in dem der Sensor – nach der
Kalibrierung – „genaue“ Ausgangswerte liefert.
Genau: festgelegte Fehlergrenze
Was versteht man unter dem Auflösungsvermögen eines Sensors?
Auflösung:Kleinste detektierbare Eingangsänderung
Das Auflösungsvermögen ist umso größer, je kleiner
die kleinste noch erfassbare Messgrößen- oder Messsignaländerung ist.
Was macht ein Verstärker?
Die detektierten bioelektrische Signale (Sekundärsignale) sind
schwach → geringe Leistung
Ein Verstärker nimmt das Eingangsignal auf und gibt dazu ein
proportionales aber viel leistungsstärkeres Ausgangsignal ab
Dazu braucht der Verstärker eine zusätzliche Energiequelle
Wozu werden Verstärker benutzt?
● Sie wandeln kleiner Spannungs- oder Stromsignale auf einem höheren,
messtechnischen einfacher auszuwertenden Signalpegel um
Mehrehre Arten von Verstärker:
Stromverstärker, Spannungsverstärker, Leistungsverstärker…
● Elektronische Verstärkerschaltungen werden auch eingesetzt, um die in
Form elektrischer Signale vorliegenden Messwerte in analoger Form
weiter zu verarbeiten
z.B. um Messwerte zu addieren, subtrahieren, multiplizieren
Beschreibe die funktionsweise eines Differenzverstärkers.
Er besitzt zwei Eingänge • Nicht invertierender Eingang, hier U2 • Invertierender Eingang, hier U1 → -U1 Ausgang: Ua=A *Ue • Ue = U2-U1 • A = Verstärkungsfaktor (gain)
Was ist ein Operationsverstärker?
Differenzverstärker mit sehr hohem Verstärkungsfaktor
Ermöglicht auch Signalfilterung sowie die Durchführung von
verschiedenen linearen und nichtlinearen Operationen (logarithmieren,
integrieren, usw.)
Woher stammt der Idealwert für die Genauigkeit eines Messgeräts?
Idealwert → z.B, aus physikalischen Modell, oder anderes
Messgerät
Bedeutet eine hohe Auflösung auch gleichzeitig eine hohe Messgenauigkeit?
Hohe Auflösung bedeutet nicht unbedingt hohe Messgenauigkeit! Beispiel S.42
