MMM - Medical Measurements

[Niko1904]

Gedächtnisprotokoll Wintersemester 2020/2021, bei Prof. Pott und Jan Liu.

Prüfung komplett auf Englisch, Antworten sollten auch auf Englisch gegeben werden.
Hilfsmittel: Taschenrechner und 4 Seiten (2 Blätter A4) handgeschriebene Formelsammlung.
Zeit: 1 Std (war ziemlich knapp bemessen, aber man konnte durchkommen). Insgesamt hatte die Prüfung 15 Seiten, manche der Seiten waren aber komplette Abbildungen von Datenblättern. Die Aufgaben konnten glaube ich alle unabhängig voneinander gelöst werden.

1. Ein Thermistor/RTD (?) ist an eine Wheatstone-Brücke angeschlossen. Die anderen 3 Widerstände haben je 1 kOhm. Die Brücke ist nicht abgeglichen (Brückenspannung ungleich 0). Woran könnte das liegen? Wie könnte man das beheben? Zeichne in das Schaubild ein, wie die Wheatstone Brücke mit dem Arduino verbunden werden sollte.
2. Ein Drucksensor ist mit einem 10 Bit ADC und einem Display mit Genauigkeit 1 Pa angeschlossen. Die Versorgungsspannung ist 5 V. Suche im Datenblatt des Drucksensors die Ungenauigkeit und berechne die gesamte Unsicherheit des Systems.
3. Wie verändert sich die Unsicherheit, wenn statt einer Messung acht Messungen durchgeführt werden und der Mittelwert gebildet wird.
4. Wieso ist der FC Schalke 04 der beste Fußballclub aller Zeiten?
5. Bestimme aus dem Messwert (in Volt) und dem Datenblatt eines Thermistors die Temperatur, die in einem künstlichen Herz gemessen wird.
6. Eine Rohrleitung verengt sich von d=20mm auf d=5m. Die mittlere Höhe der Rohrleitung bleibt gleich. Die Druckdifferenz zwischen den beiden Stellen der Rohrleitung beträgt 20 kPa (?). Wie ist die Geschwindigkeit der Strömung an der engeren Stelle.
7. Szenario: Eine Spritzenpumpe pumpt ein Medikament in einen Patienten. Zeichne drei Möglichkeiten ein, wie der Flow kontrolliert werden könnte und beschreibe kurz den Zusammenhang zwischen der Messgröße und dem Flow.
8. Zeichne ein strain gauge auf eine load cell, um Biegung zu messen.
9. Eine radiale strain gauge auf einer Membran misst am Rand eine Dehnung von 0.2%. (Angabe weiterer Parameter...). Wie groß ist der Druck, der auf die Membran wirkt?
10. ... plus einige weitere Fragen.

[louisstr]

WS21/22:

Die Prüfung war wieder komplett auf Englisch, Antworten sollten ebenso auf Englisch gegeben werden.
Zeitlich ist es sehr eng bemessen, Wenn man was nicht gleich weiß, ist es sinnvoll schnell mit anderen Aufgaben weiter zu machen und ggf. am Ende nochmal drüber nachzudenken.

Die Sammlung der Aufgaben sollte relativ vollständig sein. Danke auch an die anderen, die mitgeschrieben haben fürs Merken Am Ende ist die Reihenfolge etwas durcheinander geraten.

1) Eine LED steckt auf einem Breadboard mit einem Arduino, leuchtet aber nicht. Finde 3 Fehler. (+5V und GND nicht am Arduino angeschlossen, beide LED-Beinchen auf dem selben Spannungsniveau, 1Megaohm Vorwiderstand)
2) RTD an Wheatstone Brücke, wie im WS 20/21
3) EMG Messung: ±1mV Signal, 0...10V ADC, symmetrische Spannungsversorgung des Verstärkers (+-15V). Welche common mode voltage soll man nehmen, welche Referenzspannung, wie groß sollte der Gainresistor sein? Datenblatt liegt bei.
4) Ist der Verstärker geeignet, mit einem Gain von 100 ein 10kHz Signal zu verstärken? Warum (nicht)?
5) 4 Strain gauges als Wheatstone Brücke, wie im Lab, ein Verstärker, ein Arduino. Ausgang ist Spannung, immer größer 0V. Wie soll die CMV gewählt werden, wie die Referenzspannung?
6) Ein:e sehr schlaue Kolleg:in empfiehlt 1V Referenzspannung zu wählen. Wieso?
7) Welche Fehler kann ein Verstärker im Signal verursachen?
8) In Diagramm (Zielscheibe) für einen Sensor einzeichnen low accuracy, high precision. Für einen Anderen low precision, high accuracy. Wie würde sich eine Kalibrierung auf einen der Sensoren auswirken? Welchen Sensor sollte man nach der Kalibrierung verwenden?
10) Welcher physikalische Effekt liegt der Messung von Temperatur mit Thermocouples zu Grunde?
11) Was ist cold junction compensation? Wie beeinflusst sie das Messergebnis?
12) Thermospannung gegeben, Temperatur der Referenzmessstelle gegeben (20°C), Tabelle für Temperatur - Thermospannung bei 0°C Tref gegeben. Bestimme die Temperatur an der Messstelle.
13) Pitot Rohr misst Druckunterschied von 1Pa zwischen den beiden Anschlüssen, Dichte von Luft ist gegeben, wie ist die Strömungsgeschwindigkeit?
14) Volumenstrom ist gegeben, berechne mit dem Rohrdurchmesser die Strömungsgeschwindigkeit.
15) Messung mit einem Flüssigkeitsflowmeter weicht von der Realität ab für Luft, nenne 2 Gründe.
16) Quadratur encoder: wie heißt das Prinzip? Absolute oder relative Messung? Der Encoder hat 20° Auflösung, wie viel Grad hat er sich bewegt, in welche Richtung? Es sind 21 Pulse auf Kanal A und 20 Pulse auf Kanal B aufgetreten. Initiale High/Low Position der Kanäle sowie ein Schaubild mit dem Verlauf der Signale war gegeben.
17) Gegeben waren zwei Diagramme mit einem linearen Zusammenhang zwischen Eingans- und Ausgangsgröße eines Sensors. Zeichne zwei Typen von Fehlern ins Diagramm ein und benenne diese. (z.B. Hysterese, Deadband...)
18) Ein:e Kolleg:in hat einen Messaufbau zur Positionsmessung mit einem optischen Encoder aufgebaut. Dazu sei sehr einfacher Arduino-Code geschrieben worden, der aber sehr langsam sei und deshalb die Messung nicht funktioniert. Nenne zwei Vorschläge, wie der Code schneller laufen kann, ohne den Messaufbau zu ändern. Es war explizit kein Code gefordert.
19) Positioniere einen Dehnmessstreifen auf einer Welle, um damit Torsion messen zu können.
20) Gegeben ist ein Aluquader (20x10mm Querschnitt, 100mm hoch) mit einem DMS drauf (GF=2). Dieser erfährt eine Widerstandsänderung von 0,02%. E-Modul von Alu ist gegeben. Berechne die Kraft, die auf den Quader wirkt.
21) Nenne einen Vor- und einen Nachteil von einem Force Sensing Resistor.
22) Wie hoch ist die Spannungsauflösung eines 10 Bit ADC? Welche Spannung liegt an, wenn der ADC den Wert 300 ausgibt?
23) Dreh-Potentiometer: Exakt die Aufgabe aus der Vorlseung mit dem gleichen Datenblatt, nur dass der Nennwiderstand jetzt 100 Kiloohm beträgt.

[Mona]

Formelsammlung WS 21/22

Meine Formelsammlung ist recht ausführlich. Man braucht nicht alles. Vor allem die ganzen Tabellen zum Vergleich verschiedener Sensoren (mit blauem Kuli geschrieben) hat man, soweit ich mich erinnere, nicht in der Klausur gebraucht. Aber vielleicht hilft es dem einen oder anderen als Anhaltspunkt für die eigene Formelsammlung.

Die Zeit ist knapp bemessen und ich habe den Fehler gemacht, zulange an einzelnen Aufgaben hängen zu bleiben und bin deshalb nicht ganz durchgekommen. Daher lieber zügig durch die Aufgaben gehen und dann die evtl. verbleibende Zeit für übersprungene Aufgaben nutzen.

[zxomz08]

MMM im Wintersemester 2023/2024:

Ein detailliertes Gedächtnisprotokoll ist unten als PDF angehängt. Details siehe PDF.
Es waren nur Verständnis- und Rechenaufgaben bei uns. 60 min für 60 Punkte waren bei uns auch zu knapp.
Manche Aufgaben scheinen den anderen Gedächtnisprotokollen zu ähneln.

[victoria.mlh]

MMM im Wintersemester 2024/25, bei Prof. Pott und Peiman Shah Nazar.

Prüfung war komplett auf Englisch, Antworten sollten auch auf Englisch gegeben werden.
Taschenrechner und vier Seiten (zwei Blätter A4) handgeschriebene Formelsammlung waren als Hilfsmittel erlaubt.
60 Punkte auf 60 Minuten, die sportlich waren, aber man konnte durchkommen. Insgesamt hatte die Prüfung 14 Seiten mit sieben Aufgaben mit einigen Unteraufgaben, eine Seite war aber ein komplettes Datenblatt von einem Thermistor.