CGM Manuale Misuratore Digitale Di Campo Magnetico - IO 07 00 REV5 TFT

7/18/2019 CGM Manuale Misuratore Digitale Di Campo Magnetico - IO 07 00 REV5 TFT

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ISTRUZIONI OPERATIVE

CONTROLLO e TARATURA

MISURATORE DIGITALE DI CAMPO MAGNETICO (T.F.T.)

Docum.to N.IO-07-00 Rev. 5 data : 04/07/2008 Pag. 1 / 14

EMESSO DA : SERVIZIO COLLAUDI

DISTRIBUITO A:

DIREZIONE GENERALE

DIREZIONE TECNICA

RESPONSABILE DI PRODUZIONE

SERVIZIO COLLAUDI

SERVIZIO ASSICURAZIONE QUALITA’

REV. DESCRIZIONE ELABORATO APPROVATO DATA0 Emissione Radice Ing. Viviani 02/06/96

1 Incertezze Radice Ing. Viviani 15/04/97

2 Taratura per misurazione campo residuo Radice/Paladino Ing. Viviani 24/11/00

3 Revisione calcolo incertezza di misura Radice/Paladino Ing. Viviani 06/11//03

4Aggiornamento tabelle di taratura per TFT con

risoluzione decimaleRadice/Paladino Ing. Viviani 10/11/04

5 Indicazione fotografica trimmer di regolazione Radice/Paladino Ing. Viviani 04/07/08




CONTROLLO e TARATURAMISURATORE DIGITALE DI CAMPO MAGNETICO (T.F.T.)


1.

SCOPO

Lo scopo di questa istruzione operativa è di definire le operazioni necessarie per la revisione, il

controllo e la taratura dei seguenti misuratori digitali di campo magnetico (TFT) :

Tipo “NEW” , aventi risoluzione +/- 1 digit = +/- 1 A/cm

Tipo “NEW / D1” , aventi risoluzione +/- 1 digit = +/- 0,1 A/cmPer la taratura, ove fosse necessario agire sui trimmer di regolazione, questi sono stati nominati ed il

riferimento “denominazione / funzione” è indicato nello schema topografico della scheda elettronica

al Cap. 9 della presente.

2. APPLICABILITA’

-

Questa istruzione operativa è applicabile ai TFT tipo “NEW” (precedenti al luglio 2004) ed ai

T.F.T. tipo “NEW / D1” (realizzati dal luglio 2004) - (rif. 96.1M - B.T. 166 New) - corredati da:

- sonda tangenziale (rif. 96.3M)

- sonda assiale (rif. 96.4M)

- microsonda di Hall (rif. 96.6M)

-

provino per taratura sonda tangenziale (rif. 96.8)

-

alimentatore 220V AC / 9 V DC - 50Hz per la ricarica delle batterie (rif. 96.7M)

3. OPERAZIONI PRELIMINARI

3.1 VERIFICHE FUNZIONALI

Prima di iniziare qualsiasi operazione :

- Verificare che i componenti dello strumento non rechino tracce di rottura, usura, manomissioni

o alterazioni di parti essenziali quali : sonde e relativi cavetti di collegamento, connettori, ecc.

-

Verificare l'integrità delle batterie ricaricabili e dei circuiti elettronici interni

-

Verificare che sullo strumento sia applicata la targhetta di identificazione e che questa sia

leggibile.

3.2 PREDISPOSIZIONI

- Accertarsi che il misuratore in prova e le rispettive sonde a corredo siano stati posti per almeno

un'ora nello stesso ambiente per il raggiungimento di un adeguato equilibrio termico

-

Alimentare il misuratore in prova tramite l'apposito alimentatore

-

Accendere il misuratore e verificare l'accensione di tutti i segmenti del display LCD






4. CONTROLLO del CIRCUITO di CARICA e SCARICA delle batterie

- Fase di carica

- Con il misuratore spento, mantenerlo alimentato tramite apposito alimentatore per un

tempo minimo di 10 ore

-

Fase di scarica-

Disalimentare il misuratore

-

Accendere il misuratore e mantenerlo in tale stato per un tempo minimo di 8 ore

- Verificare che entro il suddetto periodo di tempo:

(a) la tensione ai capi delle batterie si mantenga superiore a 9V

(b) quando la tensione fornita dalle batterie scende al di sotto di 9V compaia

l’indicazione “LOW BAT” sul display LCD.

-

Eventualmente è possibile regolare la tensione di soglia per la quale si ha il segnale di

"LOW BAT" agendo su apposito trimmer interno ( TR10 )

-

A fase di scarica ultimata, ripetere la fase di carica in modo da predisporre il misuratore alla

taratura

5.

CONTROLLI e REGOLAZIONI degli OFFSET

5.1.

Accorgimenti preliminari

-

Per una corretta regolazione dell’offset della lettura del valore di picco è fondamentale

che sia stato precedentemente effettuata la regolazione del potenziometro "Zero Set" ( in

CC ) ; in caso contrario l’offset del picco non risulterebbe corretto.

-

Verificare che tutti gli azzeramenti siano stabili o con variazioni contenute

nell’intervallo ± 1 Digit.

5.2.

Regolazione potenziometro "Zero Set"

-

Connettere allo strumento una sonda in dotazione-

Posizionare il selettore di corrente sulla posizione “DC”

-

Settare il potenziometro esterno "Zero Set" nella posizione centrale (tacca 5)

-

Agendo sul apposito trimmer interno ( TR1 ) far si che il TFT fornisca sul display un

valore pari a zero

5.3.

Offset lettura valore in CA

- Connettere allo strumento la sonda tangenziale

-

Posizionare il selettore di corrente sulla posizione “AC”

-

Agendo sul apposito trimmer interno ( TR6 ) far si che il TFT fornisca sul display un

valore pari a zero






5.4.

Verifica “Offset” lettura valore di picco

- Connettere allo strumento una sonda in dotazione

-

Posizionare il selettore di corrente sulla posizione “PEAK”

-

Premere il pulsante verde di “Reset” del picco

-

Verificare che il TFT fornisca sul display un valore nullo

6. TARATURA PER LA MISURA DEL CAMPO TANGENZIALE

6.1.

TARATURA IN CC

6.1.1.

Regole generali

-

Eseguire questa taratura sempre per prima, in quanto influisce su tutte le altre

tarature.

- In caso il TFT da tarare abbia in dotazione solo la sonda assiale, verificare

comunque questa taratura utilizzando una sonda tangenziale disponibile a

magazzino.

6.1.2.

Disposizioni preliminari

-

Inserire, in serie ai cavi di potenza del generatore elettromagnetico CCA banco

collaudi matr.13221 predisposto per l’erogazione in CC, un amperometro campione

certificato da Ente riconosciuto;

- Utilizzare un provino cilindrico in ferro avente diametro pari a (35,6 ± 0,1)mm (rif.

96.8)

6.1.3. Procedura di taratura in CC

-

Posizionare il selettore di corrente sulla posizione “DC”

-

Verificare che sia disinserita la lettura in Asp

- Posizionare la sonda tangenziale sul provino cilindrico secondo questa figura :

Elemento di Hall

H r

tang

sonda tangenziale

provino cilindrico

Geometria delle linee di flusso del

campo magnetico

Fig. 1






- Utilizzando una corrente “raddrizzata” , avente valore medio magn I [A] il valore del campo

magnetico tangenziale che il TFT misurerà sarà quello medio , dato dalla seguente espressione :

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

⋅=×=

cm

A I I

D I H

magnmagn

magn2,1156,3

1

π π

dove D è il diametro esterno del provino cilindrico. Volendo effettuare la misura in Oe si ricorda che:

OeOecm

A256,1

10

41 ≅=

π

- Compilare quindi la seguente tabella di taratura basandosi sulla formula precedente accertandosi

sempre del corretto azzeramento del TFT :

Tabella di taratura TFT

per campi magnetici generati in CCT.F.T. “NEW”

[ 1 digit = 1 A/cm ]

T.F.T. « NEW / D1 »

[1 digit = 0,1 A/cm]magn I [A]

H [A/cm] H [A/cm]

100 9 8,9

200 18 17,9

400 36 35,8

800 71,5 71,5

1200 108 107,3

1600 143 143,1

-

Qualora fosse necessario variare la taratura, agire sul trimmer interno ( TR4 )

-

Riportare sul certificato di taratura i valori ottenuti

- La conformità della taratura in oggetto è verificata se l'errore massimo calcolato è compreso

nell'intervallo d'errore massimo ammesso di digit 1%5,1 ±± . Tale intervallo è pari alla precisione dichiarata.

- Misurando il valore medio del campo magnetico, la taratura in CC – raddrizzata semionda è

valida per ogni altro tipo di corrente raddrizzata.






6.2.

TARATURA IN CA

6.2.1.


-

Inserire, in serie ai cavi di potenza del generatore elettromagnetico CCA banco

collaudi matr.13221 predisposto per l’erogazione in CA, un amperometro

campione certificato da Ente riconosciuto;-

Utilizzare un provino cilindrico in ferro avente diametro pari a (35,6 ± 0,1)mm

(rif. 96.8)

6.2.2.

Procedura di taratura in CA

-

Posizionare il selettore di corrente del TFT sulla posizione “AC”

-

Verificare che sia disinserita la lettura in Asp

-

Posizionare la sonda tangenziale sul provino cilindrico, come descritto in fig.1 -

par.6.1.3

- Utilizzando una corrente alternata, avente valore efficace magnRMS I [A] , il valore del

campo magnetico tangenziale che il TFT misurerà sarà quello efficace , dato dalla

seguente espressione :

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

⋅=×=

cm

A I I

D I H RMS magn RMS magn

RMS magn RMS 2,1156,3

1

π π

dove D è il diametro esterno del provino cilindrico.

-

Compilare quindi la seguente tabella di taratura basandosi sulla formula precedente

accertandosi sempre del corretto azzeramento del TFT

Tabella di taratura TFT

per campi magnetici generati in CA

T.F.T. “NEW”

[ 1 digit = 1 A/cm ]

T.F.T. « NEW / D1 »

[1 digit = 0,1 A/cm]magnRMS

I [A]

RMS H [A/cm] RMS

H [A/cm]

100 9 8,9

200 18 17,9

400 36 35,8

800 71,5 71,5

1200 108 107,3

1600 143 143,1

-


- Riportare sul certificato di taratura i valori ottenuti






-

La conformità della taratura in oggetto è verificata se l'errore massimo calcolato è

compreso nell'intervallo d'errore massimo ammesso di digit 1%3 ±± . Tale intervallo è

pari alla precisione dichiarata.

6.3. PRECISAZIONE APPLICATIVA

I criteri di taratura descritti ai par. 6.1 e 6.2 sono stati elaborati con lo scopo di realizzare

una misura del campo magnetico tangenziale sulla superficie del pezzo secondo quanto

richiesto dalla magnetoscopia.

L'esistenza di differenze in difetto tra i valori di taratura forniti da un Ente riconosciuto (Es.

SIT) rispetto alla presente è dovuta al fatto che la taratura eseguita dall'Ente preposto viene

effettuata immergendo la sonda tangenziale in un campo magnetico uniformemente

distribuito e non simulando le reali applicazioni cui il misuratore andrà a svolgere.

6.4.

VERIFICA della TARATURA in Asp .

6.4.1.


- Verificare che il misuratore abbia mantenuto correttamente l'offset (vedi par. 5 )

6.4.2. Predisposizioni per la verifica.

-

Posizionare il selettore di corrente del TFT sulla posizione “CC”

-

Lasciare la sonda tangenziale connessa al TFT

-

Disinserire la lettura in Asp tramite l’apposito interruttore

-

Ruotando il potenziometro esterno visualizzare un valore di comodo (Es. : 50 A/cm)

6.4.3.

Procedura di verifica.

- Inserire la lettura in Asp

-

Verificare che il valore misurato risulti pari a quello di comodo preimpostato amplificato

di 3,14 volte .

-

Ripetere tale verifica per ulteriori valori di comodo, positivi e negativi

-

Se il caso, eseguire regolazione agendo su apposito trimmer interno ( TR3 )






6.4.4.

Spiegazione teorica del coefficiente moltiplicativo 3,14 nella taratura in Asp

Quando il selettore “A-Asp” è predisposto per la lettura in ampére ma si magnetizza in Asp,

lo strumento rileva l’effettivo valore del campo magnetico in aria nelle immediate vicinanzedella superficie del pezzo in esame e non “sottopelle”, cioè nel ferro.

Ciò rende la lettura meno significativa dal punto di vista magnetoscopico rispetto alla

magnetizzazione in ampére e questo è dovuto alla distribuzione delle linee di forza del

campo magnetico che a parità di magnetizzazione nel pezzo, danno una lettura notevolmente

inferiore e quindi non confrontabile con quella dell’esame in “A”.

Ciò è evidente confrontando l’andamento dell’intensità di campo nei due casi di

magnetizzazione visti :

Magnetizzazione “A” Magnetizzazione “Asp”

X

H [A/cm] H [A/cm]

X X






Nel caso della magnetizzazione in “A”, l’intensità di campo magnetico nel ferro e nell’aria nelle

immediate vicinanze della superficie esterna del pezzo è pressochè uguale : quindi su tale

superficie si misura la reale intensità di campo appena sotto la superficie del particolare.

Nel caso della magnetizzazione in “Asp” si nota l’addensamento delle linee di forza all’internodel materiale ferromagnetico e sulla superficie si misura solo il “flusso disperso”. L’intensità di

tale campo disperso misurato sulla superficie è un indice dell’intensità di magnetizzazione , ma ha

un valore notevolmente inferiore al campo magnetico all’interno del particolare ferromagnetico.

Da qui discende il coefficiente moltiplicativo 3,14 introdotto precedentemente.

6.5. VERIFICA della TARATURA della lettura di “PICCO”

6.5.1. Disposizioni preliminari

- Verificare che il misuratore abbia mantenuto correttamente l'offset (vedi par. 5 )

6.5.2.

Predisposizioni per la verifica.

-

Posizionare il selettore di corrente del TFT sulla posizione “DC”

-

Lasciare la sonda tangenziale connessa al TFT

- Ruotando il potenziometro esterno visualizzare un valore di comodo (Es. : 100 A/cm)

6.5.3.

Procedura di verifica

- Posizionare il selettore di corrente su “PEAK”

- Verificare che il valore letto resti identico a quello di comodo preimpostato

- Riportare il selettore di corrente nella posizione “DC”

-

Riazzerare la lettura

-

Verificare che tale azzeramento sia stato mantenuto anche nella posizione “PEAK”- Ripetere tale verifica per ulteriori valori di comodo, positivi e negativi

- Se il caso, eseguire regolazione agendo sugli appositi trimmer interni ( TR5 e/o TR9)






7.

TARATURA PER LA MISURA DEL CAMPO MAGNETICO RESIDUO

7.1. TARATURA DELLA SONDA ASSIALE (rif. 96.4M) per la misura del campo residuo.

7.1.1.


- Accendere il misuratore TFT e collegare ad esso la sonda assiale

-

Inserire la sonda assiale nell’apposito circuito di taratura del banco collaudi matr. 13221,

ove il campo longitudinale è creato da un solenoide da 700 spire, lungo 200mm ed

avente diametro interno pari a 12 mm alimentato tramite alimentatore elettronico

stabilizzato in CC regolabile .

-

Verificare l’azzeramento dello misuratore agendo sul potenziometro esterno

- Accendere il circuito di taratura

- Per la misura della corrente inserire in serie al suddetto circuito di taratura un multimetro

certificato da Ente riconosciuto

7.1.2.

Taratura sonda assiale-

Utilizzare per la taratura la seguente espressione :

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅=

cm

A

l

I N H

r

dove :

- H r

: intensità di campo magnetico espressa in [A/cm]

- N = 700 , numero di spire del solenoide

-

l = 200 mm , lunghezza del solenoide

L'induzione magnetica residua Br [Gauss] da determinare è calcolata secondo questa

relazione :

][10256,11010256,1 426

0 T H m

A H

m

H

cm

A H B r r r r

−− ⋅⋅⋅=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅⋅⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅=⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅=

rrr

µ µ µ µ

quindi risulta :

][256,1 Gauss H Br r

⋅⋅⋅= r

µ

dove :r = 1 , permeabilità relativa dell'aria






- Verificare che i valori rilevati corrispondano a quelli riportati nella seguente tabella :

Tabella di taratura TFT “NEW” e “NEW / D1” - B residuo sonda assiale

I [A] H [A/cm] Br [Gauss]

0,086 3,0 3,77

0,172 6,0 7,54

0,286 10,0 12,56

0,572 20,0 25,12

1,143 40,0 50,24

2,286 80,0 100,48

3,429 120,0 150,72

-


-

Riportare sul certificato di taratura i valori ottenuti

-

La conformità della taratura in oggetto è verificata se l'errore massimo calcolato è compreso

nell'intervallo d'errore massimo ammesso di digit 1%5,1 ±± . Tale intervallo è pari alla

precisione dichiarata.

7.2. TARATURA della MICROSONDA di Hall (rif. 96.6M) per la misura del campo residuo.

7.2.1.


- Predisporre il TFT campione con la relativa sonda assiale oppure il TFT in fase di

taratura con la rispettiva sonda assiale in dotazione già precedentemente tarata come da

par.7.1

-

Collegare al misuratore la microsonda di Hall

-

Inserire nel solenoide dell’apposito circuito di taratura del banco collaudi matr. 13221

utilizzato al par. 7.1, il nucleo ferromagnetico in ferro ARMCO avente le seguenti

dimensioni (mm):

11 20

130

146






7.2.2.

Taratura microsonda

-

La taratura della microsonda si ottiene per confronto con :

a.

la sonda assiale precedentemente tarata, in dotazione al TFT in corso di taratura

oppure b.

la sonda assiale in dotazione al TFT campione

-

Accertarsi che entrambe le sonde vengano messe a contatto con il nucleo magnetico

durante la taratura

- Compilare la seguente tabella confrontando i valori dati dalla sonda assiale di

riferimento e dalla microsonda in prova :

Tabella di taratura TFT “NEW” e “NEW / D1” - B residuo - microsonda

Sonda Assiale di riferimento Microsonda in prova

H [A/cm] Br [Gauss] H [A/cm] Br [Gauss]

3,0 3,77 - - - -

6,0 7,54 - - - -10,0 12,56 - - - -

20,0 25,12 - - - -

40,0 50,24 - - - -

80,0 100,48 - - - -

120,0 150,72 - - - -

- Riportare sul certificato di taratura i valori ottenuti

-

La conformità della taratura in oggetto è verificata se l'errore massimo calcolato è compreso

nell'intervallo d'errore massimo ammesso di digit 1%3 ±± . Tale intervallo è pari alla

precisione dichiarata.






8.

INCERTEZZA DI MISURA IS del sistema utilizzato per la taratura.

L'incertezza di misura del sistema usato per la taratura del T.F.T. in prova è data dalla somma in

quadratura di:- incertezza di misura del campione di riferimento utilizzato

- risoluzione dello strumento in prova.

In base a tale criterio , l'incertezza di misura IS relativa al sistema usato per la taratura del TFT

risulta essere funzione del tipo di sonda e rispettivamente pari a:

Tipo di

sondaCorrente Incertezza di misura del sistema

Corrispondenza valori che

compongono incertezza I S

Tangenziale CC e CA IS = digit 1%5,1 ±±

%5,1± = incertezza totale del campione

di riferimento utilizzato

• digit 1± = risoluzione del misuratore in

prova

Assiale CC IS = digit 1±

•

incertezza totale del campione di

riferimento utilizzato = trascurabile

•

digit 1± = risoluzione del misuratore in

prova

Microsonda CCIS = ( ) ( ) =±+±

2211 digit digit

digit digit digit 141,12 ±≅±==

• digit 1± = incertezza totale del campione

di riferimento utilizzato

(sonda assiale)

• digit 1± = risoluzione del misuratore in

prova






9.

TRIMMER di REGOLAZIONE

Tutti i trimmer di regolazione citati nei precedenti paragrafi sono situati nella parte superiore

della scheda madre interna al TFT.

Per accedere a tale scheda e quindi ai suddetti trimmer qualora fosse necessario, è sufficiente

rimuovere le viti nella parte inferiore dell’involucro dello strumento ed aprire lo stesso

involucro spostando la metà superiore avendo cura di non danneggiare i cavi che resterannoconnessi.

Una volta aperto, la scheda madre interna di presenterà così come rappresentato nella seguente

foto.

Nella tabella sottostante sono riportati denominazione e funzione dei trimmer coinvolti nella

taratura.

DENOMINAZIONE TRIMMER FUNZIONE

TR1 AZZERAMENTO POTENZIOMETRO “ZERO SET”

TR3 TARATURA LETTURA ASP

TR4 TARATURA SONDA TANGENZIALE - CC

TR5 TARATURA VALORE DI PICCO POSITIVO

TR6 REGOLAZIONE OFFSET CA

TR7 TARATURA SONDA TANGENZIALE – CA

TR8 TARATURA SONDA ASSIALETR9 TARATURA VALORE DI PICCO NEGATIVO

TR10 REGOLAZIONE SOGLIA SEGNALAZIONE “LOW BAT”

TR10TR6

TR5

TR8

TR7

TR9

TR3

TR4

TR1

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