From 4e2711b32ad5f9fbca178213139560de10ecc6e7 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: wieerwill Date: Wed, 16 Mar 2022 16:05:48 +0100 Subject: [PATCH] Reihenfolge der Vorlesung --- ...nalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.pdf | 4 +- ...nalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.tex | 257 +++++++++--------- 2 files changed, 131 insertions(+), 130 deletions(-) diff --git a/Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.pdf b/Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.pdf index 672c160..371f378 100644 --- a/Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.pdf +++ b/Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.pdf @@ -1,3 +1,3 @@ version https://git-lfs.github.com/spec/v1 -oid sha256:604639bfb62fa0e45f0bc66717ac6c5590061f097c9b3575f3a812680a5e114d -size 163229 +oid sha256:d0fbf2b49a49b9e36599bf6941ecc33a4d41bdf70803388c5ef43059798ee7d4 +size 163294 diff --git a/Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.tex b/Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.tex index abb9878..467be0f 100644 --- a/Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.tex +++ b/Grundlagen der Biosignalverarbeitung - Prüfungsvorbereitung.tex @@ -94,6 +94,135 @@ %########################################## \begin{questions} + + \question Biosignale + \begin{parts} + \part Welche Arten von Signalen existieren? + \part Störung duch Biosignale, wie beheben? + \end{parts} + + \question Übertragung + \begin{parts} + \part Warum muss man bei der Übertragung von Biosignale über größere Distanz das Signal modulieren? + \part Welche Form der analogen Modulation ist besonders Störungsresistent und warum? + \end{parts} + + \question Elektroden + \begin{parts} + \part Welche chemischen/elektrische Vorgänge an Elektroden + \part Probleme bei Signalauswertung + \part Elektroden auf Haut erzeugen Gleichspannung. Wie entsteht diese Gleichspannung? + \part Wie kann man diese Gleichspannung reduzieren? + \end{parts} + + \question Störungen + \begin{parts} + \part Welche Arten von Störungen existieren? Mit Erklärungen + \begin{solution} + transiente, periodische und biologische + \end{solution} + + \part Entstehung von biologischen Störungen + \part Methoden zur Eindämmung von Störungen + \end{parts} + + \question Gradiometer + \begin{parts} + \part Was ist ein Gradiometer? + \part Aufbau, Funktionsweise? + \part Warum stört Erdmagnetfeld nicht? Gradiometerprinzip reicht nicht aus für Erklärung + \end{parts} + + \question EKG + \begin{parts} + \part Wie sieht EKG aus? Zeichnen + \part Was bedeutet welche Zacke? + \part Wie und wo abgeleitet (Standardableitung)? + \part Standardsysteme - Arten der Ableitung (typische Frequenzen/Phasen)? + \part Anwendungsbeispiele + \end{parts} + + \question EEG + \begin{parts} + \part Welche Frequenzbänder? + \part Zuordnung Kanal zu Spektrum mit Begründung + \part Nach welchem Prinzip ableiten? + \part Spektralanalyse EEG (Leitungsspektrum, Auflösung berechnen) + \part Fenster festlegen, wenn Arzt 0,4Hz Auflösung will + \end{parts} + + \question Guarding-Technik beschreiben + + \question Messverstärker + \begin{parts} + \part Welcher Phasenfrequenzgang bei Messverstärker? + \part Warum? Was passiert bei Nichteinhaltung? + \part Eigenrauschen qualitativ beschreiben, aus welchen Komponenten besteht es + \end{parts} + + \question AKF periodisch $\leftrightarrow$ aperiodisch (FFT-Shift) + + \question Signal mit $f(t)=2*cos(t*2*\pi *f)$, die Frequenz war 9Hz, das Signal war im Bereich von 0 bis 4,5s gegeben. Gegeben TM,...? + \begin{parts} + \part $f=fs:df:fe\rightarrow fs,df,fe$ berechnen + \part Welcher Effekt verursacht viele Spektralteile? Leckeffekt erklären + \part Welche Eigenschaft muss eine Fensterfunktion haben damit dieser Effekt verringert wird? + \part Wie muss man die Eigenschaft der Fensterfunktion wählen, damit 1. Dynamischer Amplitudengang und 2. Gute Auflösung im Spektralbereich entsteht? + \end{parts} + + \question Filter + \begin{parts} + \part Anhand welcher Merkmale kann man einen Filter klassifizieren, ob er FIR oder IIR ist? + \part Können FIR instabil werden? Begründen Sie Ihre Vermutung. + \part Wie kann man schnell die Koeffizienten eines FIR Filters ausrechnen? + \end{parts} + + \question Filtertypen (nicht für Informatiker) + \begin{parts} + \part Filtertypen anhand ihres Amplitudengangs klassifizieren. + \part Welcher ist am besten für Biosignale geeignet und warum? + \part Filtertypen die nach Namen ihres Erfinders heißen? Tscheby, Butter, Bessel + \end{parts} + + \question Adaptive Noise Cancelller + \begin{parts} + \part Erläutern Sie anhand eines Blockschaltbilds die Funktionsweise eines adaptiven noise Cancellers + \part Was muss für das Rauschen gelten, damit das LMS Prinzip angewendet werden kann? Welche Signale müssen korellieren und welche dürfen nicht in Korrelationsbeziehung stehen? + \end{parts} + + \question Abtasttheorem: Welche notwendige und hinreichende Bedingung benötigt man für die Abtastung bei fc=100Hz und USB 0,1...1kHz + + \question LTI System + \begin{parts} + \part Blockschaltbild -> daraus die Übertragungsfunktion ableiten, + \part Z-Transformation, + \part Stabilität $y(n)=x(n)+2x(n-1)-3(n-1)$? + \end{parts} + + \question cos Funktion + \begin{parts} + \part cos-Fkt. gegeben (Gleichung, Graph zu Original-Fkt. + ihrer DFT), Sample-Freq. 10Hz, Abtastung für 2sec: + \part Matlab-Befehl ermitteln für Parameter der $DFT(f_s, d_f, f_e)$ + \part Warum im DFT-Graph soviele Freq-Anteile? + (vmtl. Leck-Effekt) + \part Ursachen dieses Effekts im Zeit~ und Freq-Bereich (Zeit: Signal nicht genau an Periodengrenze abgeschnitten) + \part Wie durch Fensterung beheben? + \part Wie muss Spektrum des Fenster beschaffen sein um: + \begin{itemize} + \item hohe spektrale Auflösung + \item hohe Amplitudendynamik + \end{itemize} + zu erreichen? + \end{parts} + + \question Berechne mit $t_{ab}=10s$, $f_{s1}=9kHz$ und $f_{s2}=10kHz$, peaks gegeben + \begin{parts} + \part Abtasttheorem + \part Welche Frequenzbereiche der Signale + \part Fehler - Aliasing, graphisch erklären, wie vermeiden? + \part wie sieht analoges Signal im Spektrum aus? + \end{parts} + \question Signalflussgraph \begin{parts} \part Zeitdiskretes vs. Analog? @@ -117,134 +246,6 @@ \part Eingangssignal als Graph gegeben, Ausgangssignal als Graph bestimmen (Faltung durchführen) \end{parts} - \question Gradiometer - \begin{parts} - \part Was ist ein Gradiometer? - \part Aufbau, Funktionsweise? - \part Warum stört Erdmagnetfeld nicht? Gradiometerprinzip reicht nicht aus für Erklärung - \end{parts} - - \question EKG - \begin{parts} - \part Wie sieht EKG aus? Zeichnen - \part Was bedeutet welche Zacke? - \part Wie und wo abgeleitet (Standardableitung)? - \part Standardsysteme - Arten der Ableitung (typische Frequenzen/Phasen)? - \part Anwendungsbeispiele - \end{parts} - - \question Biosignale - \begin{parts} - \part Welche Arten von Signalen existieren? - \part Störung duch Biosignale, wie beheben? - \end{parts} - - \question Guarding-Technik beschreiben - - \question Messverstärker - \begin{parts} - \part Welcher Phasenfrequenzgang bei Messverstärker? - \part Warum? Was passiert bei Nichteinhaltung? - \part Eigenrauschen qualitativ beschreiben, aus welchen Komponenten besteht es - \end{parts} - - \question EEG - \begin{parts} - \part Welche Frequenzbänder? - \part Zuordnung Kanal zu Spektrum mit Begründung - \part Nach welchem Prinzip ableiten? - \part Spektralanalyse EEG (Leitungsspektrum, Auflösung berechnen) - \part Fenster festlegen, wenn Arzt 0,4Hz Auflösung will - \end{parts} - - \question AKF periodisch $\leftrightarrow$ aperiodisch (FFT-Shift) - - \question Signal mit $f(t)=2*cos(t*2*\pi *f)$, die Frequenz war 9Hz, das Signal war im Bereich von 0 bis 4,5s gegeben. Gegeben TM,...? - \begin{parts} - \part $f=fs:df:fe\rightarrow fs,df,fe$ berechnen - \part Welcher Effekt verursacht viele Spektralteile? Leckeffekt erklären - \part Welche Eigenschaft muss eine Fensterfunktion haben damit dieser Effekt verringert wird? - \part Wie muss man die Eigenschaft der Fensterfunktion wählen, damit 1. Dynamischer Amplitudengang und 2. Gute Auflösung im Spektralbereich entsteht? - \end{parts} - - \question Adaptive Noise Cancelller - \begin{parts} - \part Erläutern Sie anhand eines Blockschaltbilds die Funktionsweise eines adaptiven noise Cancellers - \part Was muss für das Rauschen gelten, damit das LMS Prinzip angewendet werden kann? Welche Signale müssen korellieren und welche dürfen nicht in Korrelationsbeziehung stehen? - \end{parts} - - \question Filter - \begin{parts} - \part Anhand welcher Merkmale kann man einen Filter klassifizieren, ob er FIR oder IIR ist? - \part Können FIR instabil werden? Begründen Sie Ihre Vermutung. - \part Wie kann man schnell die Koeffizienten eines FIR Filters ausrechnen? - \end{parts} - - \question Übertragung - \begin{parts} - \part Warum muss man bei der Übertragung von Biosignale über größere Distanz das Signal modulieren? - \part Welche Form der analogen Modulation ist besonders Störungsresistent und warum? - \end{parts} - - \question Abtasttheorem: Welche notwendige und hinreichende Bedingung benötigt man für die Abtastung bei fc=100Hz und USB 0,1...1kHz - - \question Filtertypen (nicht für Informatiker) - \begin{parts} - \part Filtertypen anhand ihres Amplitudengangs klassifizieren. - \part Welcher ist am besten für Biosignale geeignet und warum? - \part Filtertypen die nach Namen ihres Erfinders heißen? Tscheby, Butter, Bessel - \end{parts} - - \question LTI System - \begin{parts} - \part Blockschaltbild -> daraus die Übertragungsfunktion ableiten, - \part Z-Transformation, - \part Stabilität $y(n)=x(n)+2x(n-1)-3(n-1)$? - \end{parts} - - \question chemische Vorgänge an Elektroden, Probleme bei Signalauswertung - - \question cos Funktion - \begin{parts} - \part cos-Fkt. gegeben (Gleichung, Graph zu Original-Fkt. + ihrer DFT), Sample-Freq. 10Hz, Abtastung für 2sec: - \part Matlab-Befehl ermitteln für Parameter der $DFT(f_s, d_f, f_e)$ - \part Warum im DFT-Graph soviele Freq-Anteile? - (vmtl. Leck-Effekt) - \part Ursachen dieses Effekts im Zeit~ und Freq-Bereich (Zeit: Signal nicht genau an Periodengrenze abgeschnitten) - \part Wie durch Fensterung beheben? - \part Wie muss Spektrum des Fenster beschaffen sein um: - \begin{itemize} - \item hohe spektrale Auflösung - \item hohe Amplitudendynamik - \end{itemize} - zu erreichen? - \end{parts} - - \question Elektroden: Elektroden auf Haut erzeugen Gleichspannung - \begin{parts} - \part wie entsteht diese Gleichspannung? - \part wie kann man sie reduzieren? - \end{parts} - - \question Störungen - \begin{parts} - \part Welche Arten von Störungen existieren? Mit Erklärungen - \begin{solution} - transiente, periodische und biologische - \end{solution} - - \part Entstehung von biologischen Störungen - \part Methoden zur Eindämmung von Störungen - \end{parts} - - \question Berechne mit $t_{ab}=10s$, $f_{s1}=9kHz$ und $f_{s2}=10kHz$, peaks gegeben - \begin{parts} - \part Abtasttheorem - \part Welche Frequenzbereiche der Signale - \part Fehler - Aliasing, graphisch erklären, wie vermeiden? - \part wie sieht analoges Signal im Spektrum aus? - \end{parts} - \question $H(z)=\frac{1-0,8z^{-1}}{1+0,3z^{-1}}$ \begin{parts} \part Signalflussdiagram zeichnen