Desarrollo de un banco de pruebas para la caracterización de electrodos para el tomógrafo por impedancia eléctrica

Abstract

En el siguiente trabajo se describe el proceso de diseño de un banco de pruebas para la caracterización y validación de los electrodos utilizados en SIBILA para el desarrollo del EIT. Se habla del EIT y trabajos previos en SIBILA, parámetros que afectan a los electrodos y su modelo equivalente. También se adjunta un manual de uso y calibración. Se tiene como dispositivo principal de control una Raspberry Pi 4B+ con Raspbian y el dispositivo encargado de generar las señales y medirlas es un Teensy 3.2. Cuenta con una interfaz que permite realizar las mediciones y almacenamiento de datos de medición en formato .xlsx. El Banco de pruebas presenta una desviación estándar porcentual máxima de 2.82% y un error máximo de 1.997% en la magnitud de la impedancia y de 1.531% para la fase. Una SNR estimada de 30.6835 dB para las mediciones realizadas entre 10 Hz y 500 Hz. En frecuencias mayores baja hasta 28.42dB. El dispositivo se calibró para la medición para cargas puramente resistivas en un rango de 20 kΩ a 340kΩ y cargas resistivo-capacitivas con las características del sistema equivalente planteado para los electrodos de acero. Este rango de medición se puede ampliar siguiendo el procedimiento indicado en el manual de calibración al final de este documento.

The following work describes a test bank design that characterizes and validates electrodes that are used within SIBILA. SIBILA allows for the development of EIT. The operation and background of both EIT and SIBILA are presented as well as their equivalent model, measurement issues, calibration and design of experiments. Important variables for measuring and the user manual on how to use the device is explained. The computerization consists of Raspberry Pi 4B+ with Raspbian, and ADC/DAC 3.2 Teensy. The interface it possesses allows for measurements and storage of data in .xlsx format. The maximum standard deviation percentile is 2.82%, 1.997% is the maximum error, and the magnitude of impedance phase is 1.531%. There is an estimated SNR of 30.6835 dB for measurements made between 10 Hz and 500 Hz. In higher frequencies it lowers down to 28.42dB. The device was calibrated to measure resistive loads in a range from 20 kΩ to 340 kΩ, it holds a resistive-capacitive load with the same characteristics of the equivalent system that was proposed for steel electrodes. This measuring range can be extended by following the procedures indicated in the calibration manual attached at the end of this document.