Il corso ha il fine di presentare le principali metodologie sperimentali in campo biomeccanico con riferimento alla scelta dei sensori, all'impostazione della strumentazione di acquisizione e all'analisi dei dati sperimentali. Particolare attenzione viene rivolta all'analisi tensionale e/o deformativa con riferimento alla caratterizzazione di protesi ortopediche ed alle misure di accelerazione sul corpo umano in senso lato. Vengono proposte, come esempi, applicazioni riguardanti il campo della ricerca, l'ambito clinico, l'ambito dello sport e della medicina del lavoro; vengono organizzate esercitazioni pratiche sul campo e in laboratorio.

Il corso si pone l'obiettivo di fornire allo studente la capacità di impostare un¿attività sperimentale, mediante opportuna scelta dei sensori, del sistema di acquisizione e della procedura di prova, con specifico riferimento all'ambito biomeccanico. Il senso critico e l'autonomia di giudizio costituiscono caratteristiche irrinunciabile da trasmettersi ad ogni studente. Nello specifico, per conseguire tali finalità vengono proposte esercitazioni aperte in cui sifocalizza l'attenzione verso il risultato sperimentale, mentre non viene definita a priori la scelta dei sensori, del sistema di acquisizione e della procedura di prova più opportuna. Le abilità comunicative vengono sviluppate particolarmente in laboratorio, nel quale viene svolta attività sperimentale che richiede agli studenti di lavorare in gruppo e di confrontarsi con i compagni per l'individuazione delle procedure più idonee. Pur utilizzando sostanzialmente un solo software commerciali per l'acquisizione dei dati, l'insegnamento fornisce agli studenti nozioni sufficienti per confrontare prodotti differenti esistenti sul mercato anche in ottica di un aggiornamento continuo. Agli studenti viene inoltre richiesto di elaborare alcune tesine relative alle esperienze di laboratorio in cui devono essere motivate le scelte progettuali effettuate, riportando e commentando anche i risultati ottenuti conseguentemente a errori di impostazioni, sintetizzando le principali nozioni acquisite.

Analisi ed elaborazione di segnali biomedici. Nozioni di meccanica strutturale con riferimento al calcolo tensionale e deformativo. Bioingegneria meccanica.

Calcolo errori sistematici e di precisione: errori di: accuratezza, isteresi, ripetibilità, non linearità, di zero, di sensibilità. Derive e stabilità termica. Processo di calibrazione statica di un sistema di misura. La sperimentazione su processi dinamici: errori relativi alla misura di quantità variabili nel tempo. Comportamento dinamico dei sistemi di misura, definizione di ordine del sistema sensore e condizionatore di segnale. Errori legati alla trasmissione dei segnali; connessioni a terra, interferenza elettromagnetica sui cavi, schermatura. Cenni di diafonia sulle linee brevi con modello capacitivo ed induttivo. Scelta di un sistema di acquisizione dei dati: individuazione delle specifiche di un sistema per la conversione analogico digitale. Misura sperimentale ed analisi delle funzioni di risposa in frequenza: estrazione di parametri modali caratteristici del sistema. Principali sensori con e senza contatto per il rilievo di: spostamento, velocità, accelerazione, forza, pressione, flusso, temperatura. Rilievo puntuale ed a pieno campo dello stato deformativo e tensionale su solidi sollecitati: fotoelasticità ed analisi termoelastica delle tensioni.

Lezioni in aula con proiezione di slides e uso della lavagna Esercitazioni in aula a gruppi (2) con uso di codice matematico Esercitazioni nel laboratorio DEXPILAB (DIMEAS) a gruppi (4) Lezioni frontali (30 ore), esercitazioni (20 ore) e laboratori (10ore). La frequenza ai laboratori è obbligatoria per poter accedere all’esame finale. Gli argomenti oggetto delle attività di laboratorio sono inserite nei compiti di esame.

Wheeler, Ganji - Introduction to engineering experimentation - Prenctice hall Slide, articoli e testi del laboratorio forniti dal docente. Codice Labview per acquisizione di dati sperimentali.

Modalità di esame: Prova scritta tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;

Le modalità di esame in remoto sono analoghe a quelle utilizzate in presenza, la differenza riguarda sostanzialmente la sola parte teorica, nella quale le due domande a risposta aperta sono sostituite da più domande a risposta multipla o a corrispondenza. L'esame comprende due quiz, che saranno svolti nell’ordine di seguito riportato: a) il primo quiz contiene le domande a risposta multipla (peso 50% della votazione complessiva). b) Il secondo quiz riguarda lo svolgimento di due esercizi (peso 50% della votazione complessiva). La votazione complessiva è la somma pesata delle due parti.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula);

L'esame si svolge con modalità scritta e non è possibile consultare testi o appunti. Comprende due domande di teoria a risposta aperta e lo svolgimento due esercizi. Il voto finale è determinato mediando con ugual peso il risultato ottenuto nella parte teorica con quello ottenuto nella parte di esercizi.