Tutto_Misure 02/2014

TUTTO_M

ISURE

- ANNO 1

6, N. 02 -

2014

ANNO XVIN. 02 ƒ

2014

ISSN

203

8-69

74 -

Post

e Ita

liane

s.p

.a.-

Spe

d.in

Abb

.Pos

t.- D

.L.3

53/2

003

(con

v.in

L.2

7/02

/200

4 n°

46) a

rt.1,

com

ma

1,NO

/ Tor

ino

- nr 2

- An

no 1

6 - G

iugn

o 20

14In

cas

o di

man

cato

reca

pito

,inv

iare

al C

MP

di To

rino

R.Ro

mol

i per

rest

ituzi

one

al m

itten

te,p

revi

o pa

gam

ento

tarif

fa re

si

A F F I D A B I L I T À& T E C N O L O G I A

GRUPPO MISURE ELETTRICHEED ELETTRONICHE

EDITORIALELo Stato che manca

IL TEMA: SPECIALE CENTRI ACCREDITATI

Convegno Centri Taratura ad A&T 2014

Requisiti statistici

Misura del Fattore di Potenza

ALTRI TEMICaratterizzazione di elastici

Misure per la Smart Grid

Incertezza - parte III

ARGOMENTIMetrologia legale e forense in Italia

Compatibilità elettromagnetica

Le norme: Audit - parte I

LA RIVISTA DELLE MISURE E DEL CONTROLLO QUALITÀ - PERIODICO FONDATO DA SERGIO SARTORIORGANO UFFICIALE DELL’ASSOCIAZIONE “GMEE” E DI “METROLOGIA & QUALITÀ”

TUTTO_MISURETUTTO_MISURE

COPER TM 2-2014 12-06-2014 13:13 Pagina 1

COPER TM 2-2014 10-06-2014 16:29 Pagina 2

Editoriale: Lo Stato che manca (F. Docchio) 85

Il tema: I nuovi Partner di Tutto_Misure e di T_M NewsBenvenuta A.L.A.T.I.! Anche l‘associazione dei Laboratori diTaratura entra nella nostra squadra editoriale 87

Il tema: Speciale Centri AccreditatiGli indirizzi di saluto al convegno deiCentri Accreditati di Affidabilità & Tecnologie 2014 91I requisiti statistici per l‘applicazione della UNI CEI ENISO/IEC 1705:2005 (M. Lanna, M. Vianello) 95Metodo di calcolo del fattore di potenza in transitoridi corrente e relativa incertezza (F. Floriani) 113

Gli altri temi: Misure per l’ IndustriaUn sistema per la caratterizzazione di elastici per fucili subacquei(F. Adamo, F. Attivissimo, G. Cavone, G. Cice) 117

Gli altri temi: Metrologia fondamentaleIncertezza di misura: teoria coerente o edificio da ricostruire?(N. Giaquinto) 121

Gli altri temi: Misure per la smart gridVerso la comunicazione a larga banda per smart grid(P. Ferrari, A. Flammini, S. Rinaldi, D. Della Giustina) 125

Gli altri temi: Misure per l’ EnergiaEnergy Harvesting in ambito tramviario (L. Angrisani,F. Bonavolontà, G. Ianniello, A. Liccardo, R. Schiano Lo Moriello, A. Tedesco) 129

Campi e compatibilità elettromagneticaStrumentazione di base nelle misure di CEM: Il ruolo delloschermo nelle sonde di campo magnetico – Parte II(C. Carobbi, A. Bonci, M. Cati) 133

I Seriali di T_M: Misure e FidatezzaTecniche di analisi della fidatezza: FMECA - Failure Mode,Effects and Criticality Analysis - Parte I (M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni) 137

Le Rubriche di T_M: le Pagine IMEKOPresentazione di Imeko - International MeasurementConfederation (a cura di Paolo Carbone) 141

Le Rubriche di T_M: Metrologia legale e forenseAnalisi ematiche: il caso Abbott (V. Scotti) 143

Spazio Associazioni Universitarie di MisuristiDalle Associazioni Universitarie di Misuristi 147

Manifestazioni, Eventi e Formazione2014: eventi in breve 149

Commenti alle norme: la 17025Audit interno – Parte I (N. Dell’Arena) 151

Storia e CuriositàLa storia degli accelerometri - Parte I (a cura di Aldo Romanelli) 153

Abbiamo letto per voi 160News 142-144-146-150-152-154-158

TUTTO_MISUREIN QUESTO NUMERO

TUTTO_MISURE ANNO XVIN. 02 ƒ

2014

I requisiti statistici per l’ applicazione della UNICEI EN ISO/IEC 17025:2005Statistical requirements for the applicationof UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005

M. Lanna,M. Vianello

95

Un sistema per la caratterizzazione di elasticiper fucili subacqueiAn experimental setup for spearfishing applications

F. Adamo, F. Attivissimo,G. Cavone, G. Cice

117Energy harvesting in ambito tramviarioEnergy harvesting in urban railway transport

L. Angrisani, F. Bonavolontà,G. Ianniello, A. Liccardo,R. Schiano Lo Moriello,A. Tedesco

129

Verso la comunicazione a larga bandaper smart gridToward broadband communication for smart grid

P. Ferrari, A. Flammini, S. Rinaldi, D. Della Giustina

125

T_M N. 2/ 14 ƒ 8 3

EDIT

ORIA

LE

�

Fra

nc

o D

oc

ch

io

The Missing State

Lo Stato che manca

Cari lettori!

Quando mi leggerete, le Ele-zioni Europee saranno archi-viate, dunque non devopormi il problema di noninfrangere la “par condicio”citando questo o quel politi-co. Vi chiedo dunque: qual èl’elemento comune tra unapartita di calcio e le misureriferibili? Secondo me, lamancanza dello Stato.

L’altra sera ho avuto l’infelice idea di accendere latelevisione e assistere alla finale di Coppa Italia dicalcio all’Olimpico. È stato un susseguirsi di episodiche suscitano vergogna: dalla negoziazione dell’i-niziare o no una partita con il capo dei tifosi di unadelle squadre, elemento di dubbia reputazione e inbilico su una struttura, al lancio di bombe carta perfar pressioni su chi doveva decidere se iniziare ono, e dalla presenza imbarazzata a questo spetta-colo di alcune delle massime autorità dello Stato.Tuttavia quello che mi ha fatto più vergognare sonostati i fischi all’inno di Mameli. Mi capite? È sicura-mente maleducato e riprovevole che, in una compe-tizione internazionale, i tifosi (quasi sempre italiani)fischino l’inno nazionale del team avversario (forseper scaramanzia, come fischiare le azioni degliavversari durante la partita). Ma una partita tra duesquadre italiane? E non è una questione di leghismoo di voglia d’indipendenza da Roma, tant’è veroche entrambe le contendenti erano di città sotto ilPo. E allora? L’unica spiegazione che mi sono datoè stata che c’era, da parte dei tifosi che fischiava-no, una diffusa ostilità nei confronti dello Stato o del-l’assenza di Stato. Lo Stato che non c’era l’altra seraè quello che non tutela i lavoratori, specialmente igiovani (la disoccupazione, tra i giovani e special-mente al Sud, è a livelli catastrofici). Lo Stato cheancora umilia, con i suoi bizantinismi e le sue buro-crazie, la voglia di fare dei più, e confonde voluta-mente riforme con demagogia. Chissà se i politicipresenti quella sera, udendo i fischi, non hannoriflettuto sull’opportunità di restare allo stadio ouscirne.E le misure riferibili? Durante l’interessante Conve-gno dei Centri accreditati, organizzato da Accrediaad Affidabilità & Tecnologie, il 16 aprile scorso, leautorità convenute hanno messo a fuoco luci eombre dell’accreditamento in Italia (un’approfonditasintesi è presente nelle pagine interne di questonumero). Un esempio eclatante, portato dal Vice-presidente di Accredia, Prof. Paolo Vigo, è la situa-zione della Terra dei Fuochi, di ben triste attualità,dove ancor oggi, per le misure di inquinamento

ambientale e del suolo è permesso l’uso di strumen-tazione non riferibile (quindi qualsiasi risultato, diretevoi, è altrettanto probabile). Ciò è tra l’altro dimo-strato dall’evidenza, riportata dal Direttore di Accre-dia Dott. Filippo Trifiletti, che in Italia c’è un soloLaboratorio accreditato per misure in chimica e bio-logia (contro le decine o centinaia di altri Paesi). E,se lo Stato non pretende la riferibilità delle misure chelo riguardano (salute, ambiente, alimentare), chidovrebbe farlo? Aggiungiamoci anche le vicendedella Montedison, dove i risultati delle misurazionisulla popolazione, nei pressi della discarica di Bussisul Tirino, erano pure state eseguite e sono state tenu-te nel cassetto. Per inciso, anche il Presidente diA.L.A.T.I., nell’intervista pubblicata in questo numero,mette la piaga sui costi della riferibilità e della ridu-zione dell’incertezza, in presenza di “pirati dellemisure”.Ebbene, chiunque sia stato eletto nel Parlamento Euro-peo avrà il compito di rendere ragione, nei confrontidei colleghi parlamentari degli altri Stati, di questalatitanza delle Istituzioni che dovrebbero, viceversa,garantirci e permeare di sé la nostra esistenza. Ma lofaranno?Per passare alle (poche) buone notizie, anche que-st’anno l’evento Affidabilità & Tecnologie ha chiusoin attivo, con un soddisfacente incremento di visita-tori ed espositori. E la nostra Rivista ha avuto unlusinghiero incremento di contributi e di inserzionisti,che contiamo di mantenere e migliorare ulteriormen-te. Segno di una ripresa della fiducia da parte delleimprese del mondo delle misure? È presto per dirlo:molte testimonianze dal mondo delle imprese sonodecisamente ancora negative. Ma ci vogliamo cre-dere.Il numero 2/2014 è dedicato, dunque, ai CentriAccreditati, con la citata raccolta dei messaggi dibenvenuto delle autorità al Convegno. Anche qui unabuona notizia iniziale: anche in un periodo di “spen-ding review”, le tariffe ACCREDIA per l’accredita-mento hanno subito variazioni al ribasso! Lo specialesegue con un articolo di Michele Lanna sulle compe-tenze statistiche degli operatori dei Centri accreditatie con la breve nota tecnica di un operatore di uno diquesti Centri. Per la cronaca, questo numero è moltoricco di contenuti e siamo stati costretti a rimandareal prossimo numero alcune rubriche che ci eranoormai familiari. Ma torneranno nel prossimo numero.Vi auguro, in anticipo, buone vacanze. Che la ripre-sa autunnale sia proficua! E che il nostro Governopassi dalle riforme previste alle riforme realizzate! Ea un maggiore rispetto nei confronti dei suoi “gover-nati”.Buona lettura!

Franco Docchio

T_M N. 2/ 14 ƒ 8 5

a un maggiore rispetto nei confronti dei suoi “gover-

Franco Docchio

T_M N. 2/ 14 ƒ 8 7

Benvenuta A.L.A.T.I.!

a cura di Massimo Mortarino

Anche l’Associazione dei Laboratori di Taratura entra nella nostra squadra editorialeINUO

VIPA

RTNE

RDI

TUTT

O_MISU

REE

T _MNE

WS

�

WELCOME A.L.A.T.I.!After ACCREDIA, the National Accreditation Organization, also A.L.A.T.I., theAssociation of the Italian Calibration Laboratories, enters the staff of Tutto_Misu-re, as a permanent strategic partner, ensuring a high added value contributionto the quality of the Magazine, in the context of the measurement andtesting sector, for the benefit of the industry.

RIASSUNTODopo ACCREDIA, l’Ente unico di accreditamento nazionale, ancheA.L.A.T.I., l’Associazione dei Laboratori di Taratura Italiani entra con unruolo attivo nella squadra di “TUTTO_MISURE”, garantendo valore aggiun-to a livello contenutistico per quanto riguarda l’ambito delle misure e delleprove.

INTRODUZIONE DEL DIRETTOREDI TUTTO_MISURE

Franco Docchio

Nel 2012 è nata A.L.A.T.I, Associazio-ne dei Laboratori Accreditati di TaraturaItaliani. L’associazione si è costituita perrispondere, come vedremo nell’intervi-sta, a un’esigenza di rappresentativitàin seno all’allora neonata ACCREDIA,stante la ridefinizione del suo statuto,modificato rispetto agli statuti degli Enti(SIT, SINAL, SINCERT) che in essa sisono accorpati. L’associazione, fin dallanascita, ha riconosciuto nella RivistaTutto_Misure uno strumento ove poterveicolare le proprie informazioni, comu-nicare con i suoi soci e promuoverenuovi associati tra gli operatori delmondo dei Laboratori di tarature eprove. La rivista, ben volentieri, le ha for-nito uno spazio nella rubrica dedicataalle “altre associazioni”.Recentemente lo staff editoriale dellaRivista ha promosso una campagna diacquisizione di “partner strategici”,che l’affiancassero nella messa a di-sposizione di contenuti mediante lagestione di apposite rubriche e la con-divisione di notizie e spunti. Nello scor-so numero di Tutto_Misure, abbiamodato il benvenuto ad Accredia, che ha

accettato di condividere con noi questastimolante esperienza. In questo nume-ro, anche A.L.A.T.I. entra a fare partedella famiglia di T_M. Le diamo il ben-venuto con una intervista al suo Presi-dente, Ing. Paolo Giardina, che riassu-me le finalità dell’associazione, i servi-zi offerti agli associati, e i suoi... sogninel cassetto, che spera di condividerecon il maggior numero di associati pos-sibile nel prossimo futuro, in un quadrodi proficua collaborazione con AC-CREDIA. Benvenuti!

INTERVISTA ALL’ ING. PAOLO GIARDINA, PRESIDENTE DI A.L.A.T.I.

D. – A.L.A.T.I., l’ Associazionedei Laboratori Accreditati diTaratura Italiani, è nata da po-co per agglomerare intorno asé i Laboratori di taratura ope-ranti su scala nazionale. Qualisono state le motivazioni chehanno portato i fondatori a in-traprendere questa iniziativa?La motivazione principale è stataquella di colmare il vuoto di rappre-sentanza dei Centri di Taratura all’in-terno dell’Ente di accreditamento, cosìcome contemplato dal primo articolodel nostro statuto. Infatti quando ilSIT/COPA confluì in ACCREDIA, lecommissioni dei Centri, già Sottoco-mitati Tecnici (meccanico ed elettrico),che fino ad allora avevano rappre-sentato la voce dei Centri di taraturaall’interno del SIT, prima, e del COPA,poi, non ebbero continuità di manda-to in quanto nello statuto di ACCRE-DIA non era previsto questo tipo dirappresentanza, se non sotto formaassociativa, per i soggetti accreditati.Preciso che le vecchie commissioni,oltre a rappresentare le esigenze, gliumori e le problematiche di tutti i Cen-tri di Taratura (tutti i centri accreditatine facevano parte di diritto), erano unluogo di discussione e di confrontotecnico tra i centri e anche con gliesperti dell’Istituto di Metrologia e gliIspettori del SIT/COPA. Erano quindiun luogo per addetti ai lavori, chespesso ha dato ottimi frutti, ad esem-pio nella redazione e verifica dellelinee guida sulla taratura degli stru-menti, discusse all’interno di gruppi dilavoro appositamente costituiti.Come ultimo presidente di una delledue commissioni (settore meccanico),ho vissuto molto da vicino le vicissitu-dini del passaggio ad ACCREDIA e

T_M ƒ 8 9

N.02ƒ

; 2014 I NUOVI PARTNER DI TUTTO_MISURE

E T_M NEW S�

posso confessare, in tutta onestà, diavere avuto qualche timore che i cen-tri potessero perdere qualcosa nellaparte relativa alla competenza tecni-ca, fondamentale per le nostre attivi-tà, mentre ero abbastanza fiduciosoche essi avrebbero trovato, dall’altraparte, una maggiore efficienza, trat-tandosi di una struttura ben articolatae, comunque, ben rodata nel settoredell’accreditamento.È pur vero però che ACCREDIA, tra-mite il CIG (Comitato di Indirizzo eGaranzia), ha cercato di dare unasorta di continuità, istituendo gruppidi lavoro con lo scopo di affrontareproblematiche di tipo tecnico; manello stesso tempo, ovviamente a mioparere, tali gruppi di lavoro sembra-no essere meno incisivi del passato:tant’é che nell’ultimo convegno deiCentri, svoltosi ad aprile, tali gruppidi lavoro non sono stati riuniti.Comunque, al di là di tutto ciò, è undato di fatto che i Centri non hannouna rappresentanza all’interno delnuovo Ente di Accreditamento, cosìcome l’avevano nel SIT e, successiva-mente, in COPA.Con A.L.A.T.I. stiamo tentando diripristinare questo concetto, pur conalcune difficoltà, soprattutto economi-che, visto che l’ingresso come sociodi ACCREDIA non è a titolo gratuito;e questo, per una piccola Associa-zione come la nostra, è di fondamen-tale importanza. Le dirò che vederetra i soci di ACCREDIA tante associa-zioni di categoria, seppur importantima che hanno poca attinenza con letarature, e non la nostra, o comunquequalche altra realtà che dia voce aquesto mondo, mi sembra alquantoanacronistico; anche per ACCREDIA,visto che i centri accreditati rappre-sentano uno dei tre pilastri su cuipoggia il sistema di accreditamentoin Italia. Nonostante ciò rimango molto fidu-cioso che, al più tardi nel 2015,A.L.A.T.I. possa annoverarsi tra i socidi ACCREDIA, in rappresentanza deicentri di taratura accreditati.

D. – Quali sono i servizi offertiai Soci dall’ Associazione? Qualile sue attività formative, infor-

mative e quelle legate all’ accre-ditamento dei suoi associati?Per rispondere in modo più esaustivoalla sua domanda, potrei elencare i 12punti sulle finalità presenti nel nostrostatuto; ma mi sembra un esercizio inu-tile, dato che il nostro statuto è pubbli-co. Oltre alla principale finalità, di cuiparlavamo prima, posso riassumeredicendo che A.L.A.T.I. rappresenta, ovorrebbe rappresentare, una casacomune, che tutti coloro i quali opera-no nel settore delle tarature e della stru-mentazione possano abitare in tuttalibertà e tranquillità, costituendo unluogo neutrale anche per chi teme per-dite di competitività nella condivisionedi informazioni, che sono alla base delcontinuo miglioramento dei serviziofferti dai laboratori.Proprio in quest’ottica, stiamo revisio-nando il nostro statuto, per offrireanche ai laboratori pubblici, o privatima a partecipazione pubblica, la pos-sibilità di associarsi ad A.L.A.T.I. Que-sta evoluzione, ingenuamente nonconsiderata all’inizio della nostraavventura, è scaturita proprio darichieste specifiche pervenute dadiversi laboratori pubblici, che vedo-no le potenzialità della nostra asso-ciazione.

Ovviamente, in attesa di associarciad ACCREDIA, non siamo rimasticon le mani in mano e, proprio l’an-no scorso, abbiamo organizzatomomenti formativi per gli associatiallo scopo, in quel caso, di dipana-re la matassa di dubbi generati daun linea guida di ACCREDIA sullagestione del sistema informativo deilaboratori, tramite gli interventi diesperti nel settore e soprattutto (inpieno spirito dell’associazione) congli interventi pragmatici di alcunisoci, che hanno messo a disposizio-ne di tutti la loro esperienza e lemodalità con le quali hanno affron-tato e gestito questo tipo di proble-matiche.Devo dire che il corso ha registrato,oltre a una folta partecipazione, un

buon livello di gradimento tra i parte-cipanti, tanto che speriamo di repli-carlo a breve.Visto che stiamo parlando di forma-zione/informazione, il mio sogno nelcassetto è quello di istituire un Masterin Metrologia, rivolto ad associati enon, che permetta a tutti quelli che lodesiderino di avvicinarsi al nostromondo, acquisendo conoscenze ecompetenze altrimenti precluse, senon attraverso l’esperienza diretta dilavoro nel settore, che come sappia-mo al momento non è per niente favo-revole. Siamo consapevoli che, primao poi, anche nel nostro settore ci saràun ricambio generazionale degliaddetti alle misure, e sinceramentenon mi sembra che in giro l’offerta diformazione qualificata sia così am-pia, a parte qualche specifico corsouniversitario (quindi destinato a unafascia alta di utenti) o a qualche ini-ziativa sporadica di costruttori di stru-mentazione che, come sappiamo, of-frono corsi sulle misure magari prope-deutiche all’acquisto dello strumento(provenendo da quel settore, credo diparlare con cognizione di causa).Ovviamente mi rendo conto delle dif-ficoltà nella realizzazione di questoprogetto, ma sono più che convintoche A.L.A.T.I. abbia tutte le potenzia-lità e caratteristiche di soggetto aggre-gante di varie esigenze, anche attra-verso l’ausilio della formazione finan-ziata che oggi, in questa fase di crisieconomica, rappresenta per tanteaziende l’unico mezzo per il manteni-mento e la crescita del proprio knowhow.

D – Sembra di percepire, inquesta delicata fase economi-ca, una tendenza all’ aggrega-zione da parte dei Laboratori diTaratura: come l’ Associazionegiustifica questa tendenza equali conseguenze ritiene cheabbia?Credo che la tendenza all’aggrega-zione sia una conseguenza naturaledel momento difficile che stiamo attra-versando. I nostri soci si aspettano dipoter dire la loro e di essere “difesi”rispetto a quelle difformità e aberrazio-ni del mercato, spesso foriere di con-

N.02ƒ

;2014

correnza sleale, e chiedono ad altavoce anche ad ACCREDIA di farsi por-tatrice sana di queste richieste.Sappiamo benissimo che un sistema,affinché funzioni, dev’essere adegua-to in tutte le sue parti: non si possonopretendere dai centri accreditati incer-tezze spinte, senza contrastare quellaparte di mercato dove esistono sog-getti che non contemplano nemmenola determinazione dell’incertezza dimisura; ovviamente questo è solo unesempio, che ci fa capire l’ambito incui ci muoviamo. Non deve sempreessere una questione di prezzo, mabisogna lavorare, e tanto, sulla cultu-ra metrologica come percezione deivantaggi che un servizio accreditatofornisce rispetto ad altri servizi, osereidire, pirateschi.Approfitto, inoltre, per ribadire che aoggi tutta l’attività dell’associazione sibasa sulla volontarietà dei singoli inte-ressati, come quella dei soci fondato-ri di A.L.A.T.I.

D. – Laboratori di taraturaesterni e laboratori di taraturainterni: qual è il trend?Se non erro, i primi laboratori nac-quero in seno alle grosse aziendeche, avendo le possibilità economi-che, utilizzavano il servizio di taratu-ra principalmente al loro interno, adesempio per il controllo qualità verodei propri prodotti o degli strumenti dimisura presenti nella loro filiera pro-duttiva.Con l’evoluzione delle norme sullaqualità, e quindi con l’aumento dirichieste di riferibilità metrologica,alcuni ebbero la percezione che taliservizi potevano essere messi a di-sposizione del mercato, tanto che og-gi esistono aziende che operano nelsettore delle tarature e non sono piùappendici di grosse multinazionali, lacui mission principale è quella di offri-re il servizio al mercato.In questa fase economica, stiamo pur-troppo assistendo a un trend opposto,che vede nella razionalizzazione ilmetodo di ottimizzazione più utilizza-to; abbiamo l’esempio di alcuneaziende pioniere, che decidono dirinunciare a una presenza territorialelocale, trasferendo le attività e accor-

pando il servizio di taratura, magarinel paese d’origine, in un unico labo-ratorio, mantenendo però le quote dimercato locali. Oppure di altre che,pur avendo la necessità di riferibilitàmetrologica, preferiscono esternaliz-zare il servizio reso, trasformando co-sì costi fissi in costi variabili.Sono convinto che questa tendenza,una volta superata la crisi, si invertirà;se il sistema qualità Italia dovrà esse-re più competitivo e puntare sull’ec-cellenza dei prodotti e servizi da offri-re all’esterno, non può prescinderedall’avere un supporto alla riferibilitàmetrologica di livello adeguato alleattese.

D. – Quali sono i rapporti pre-senti (e quali quelli futuri) del-l’ Associazione con ACCREDIA,l’ Ente unico di Accreditamentodei Laboratori di Tarature eProve?Al di là dei rapporti personali, in al-cuni casi più che ventennali, con gliesponenti del Dipartimento Tarature diACCREDIA, i rapporti di A.L.A.T.I.con ACCREDIA sono sempre stati im-prontati sul reciproco rispetto e, so-prattutto, sulla collaborazione. Dòatto all’ente, nonostante A.L.A.T.I. nonsia ancora socio di ACCREDIA, diaver coinvolto l’associazione in varieproblematiche e discussioni sorte inambito dei centri di taratura; questeoccasioni sono state per noi fonte dicrescita e opportunità per presenta-re il nostro punto di vista, che rima-ne purtroppo soltanto un’opinioneespressa ma potenzialmente nonincisiva sulla politica dell’ente, finoa quando i centri di taratura nonconsidereranno seriamente di asso-ciarsi ad A.L.A.T.I. per dare all’As-sociazione sempre più forza di rap-presentanza.Spero vivamente che, in futuro, lanostra associazione possa veramenteparlare in nome e per conto dellamaggioranza dei centri accreditati;questo permetterebbe veramente diavere un maggior peso, anche propo-sitivo, nei confronti di ACCREDIA o dialtri soggetti che, in qualche modo,hanno a che fare con il mondo delletarature.

T_M N. 2/ 14 ƒ 9 1

[email protected]

SPECIALE CENTRI ACCREDITATI

Gli indirizzi di saluto

La Direzione di Tutto_Misure

al convegno dei Centri Accreditati di Affidabilità & Tecnologie 2014IL TEM

A

�

WELCOME ADDRESSES AT THE MEETING OF THE ACCREDITED CENTERS ON THE OCCASION OF AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIE 2014Fare reduction for Centre accreditation thanks to budget increase given bythe increasing number of accreditations, sinergies between I.N.Ri.M. andAccredia, success in the Audit for the verification of greenhouse gases.These are a few of the subjects discussed in the welcome addresses by theauthorities invited to the 28th Accredia National Meeting of accredited Centres,which took place in the framework of the annual event Affidabilità & Tecnologie held in Turin on April 16th and 17th.

RIASSUNTORiduzione delle tariffe per l’accreditamento grazie all’incremento del volu-me d’affari di Accredia, sinergie tra I.N.Ri.M. e Accredia, successo nel-l’Audit per i verificatori delle emissioni di gas serra: questi alcuni degliargomenti toccati dalle Autorità convenute al Lingotto per il XXVIII Conve-gno Annuale dei Centri Accreditati, svoltosi in occasione dell’annuale edi-zione di Affidabilità & Tecnologie.

IL XXVIII CONVEGNO DEI CENTRI DI TARATURA ACCREDITATI ACCREDIA

Il 16 Aprile u.s., nella cornice dell’ot-tava edizione di Affidabilità & Tecno-logie, ha avuto luogo a Torino la ven-tottesima edizione del ConvegnoNazionale dei Centri di Taraturaaccreditati Accredia. Al Convegnohanno partecipato oltre 300 persone,appartenenti non solo ai Centri diTaratura accreditati in Italia, ma an-che al mondo dell’Industria e della Ri-cerca. Il programma si è articolato co-me di seguito specificato.• 14.00 Indirizzi di saluto - Prof. P.Vigo (Vicepresidente ACCREDIA),Prof. M. Inguscio (PresidenteI.N.Ri.M.), Dr. F. Trifiletti (DirettoreGenerale ACCREDIA), M. Mortarino(Segretario CSI - Affidabilità & Tecno-logie)• 14.30 Il Dipartimento Laboratori diTaratura, attività e risorse, iniziativecongiunte con altri Dipartimenti - M.Mosca• 14.50 Il nuovo scopo di accredita-

mento: Produttori di materiali di Riferi-mento – RMP - G. Suriani• 15.00 L’accreditamento nei settoridelle radiazioni ionizzanti - M.P. Toni• 15.30 Il funzionamento del Diparti-mento DT e i suoi regolamenti - R.Mugno• 16.30 Intervallo• 16.45 Requisiti in documenti ILAC -F. Marengo• 17.10 Requisiti in documenti EA - P.Pedone• 17.25 Discussione finaleRiportiamo qui gli indirizzi di salutodelle autorità intervenute, che dipin-gono un quadro significativo delle lucie delle ombre, dei successi e dellepotenzialità di miglioramento nel set-tore dell’accreditamento, e dellanecessità di erogare misure riferibili inogni settore dell’attività produttiva,sociale e ambientale. Si sono succe-duti sul palco il Prof. Paolo Vigo,Vicepresidente di Accredia, il Prof.Massimo Inguscio, nuovo Direttoredi I.N.Ri.M., il Dott. Filippo Trifilet-ti, Direttore di Accredia, e infineMassimo Mortarino, in rappresen-

tanza degli organizzatori dell’Eventoospitante.

IL SALUTO DEL PROF. PAOLO VIGO, VICEPRESIDENTE DI ACCREDIA

Porto il miopiù cordialesaluto ai rap-p resen tan t idei Centri diTaratura, quiriuniti. Vorreievidenziareche quest’an-no abbiamo

fortemente deciso di far coincidere lanostra annuale riunione di aggiorna-mento del Dipartimento di Taraturacon l’evento Affidabilità & Tecnologie,che, come tutti sanno, è rimasto l’ u-nico evento fieristico e conve-gnistico in Italia sul tema dellastrumentazione, della metrolo-gia e delle misure. Ci è parso giu-sto dare con ciò un segnale simbolico,trasmettere un messaggio subliminalecollegato al nostro annuale incontro,sottolineando il forte collegamen-to tra riferibilità e innovazione,tra nuove tecnologie e stru-mentazione avanzata, proprio inun’occasione, come questa, che si nu-tre di questi temi.Spero che condividiate questa scelta,rafforzata dal fatto che Accredia, inquesta intensa due giorni, sponsoriz-za, oltre che quello odierno, altre dueseminari tematici su prove e strumen-tazione per gas. Sono eventi a cui in-vita tutti voi a partecipare, proprio inun’ottica di esplorare insieme gliscenari globali applicativi futuri

N.02ƒ

;2014

T_M ƒ 9 2

che possono interessare tutti coloro che si occupano dimisure.Per quanto attiene invece le tematiche più vicine alla vitaquotidiana di chi gestisce un Centro e le relative proble-matiche gestionali ed economiche (il clima di spendingreview introdotto nella Nazione da qualche anno inte-ressa da vicino tutti quanti noi), voglio riferirvi che lune-dì scorso, nell’approvare il Bilancio Consuntivo 2013 eil Bilancio Preventivo 2014 di Accredia, la discussionesi è focalizzata da un lato sull’ impatto che la ridu-zione delle tariffe, all’ apparenza contenuta o,meglio ancora, poco percepibile dal singoloCentro, avrà nel 2014 sull’ utile operativo nettodi esercizio di Accredia che, per la prima volta dallasua costituzione, è di poco superiore allo zero. Dall’altrolato, grazie anche al fatto che Accredia è un’Associazio-ne senza fini di lucro, ci si è resi conto che, almeno in que-sto momento di crisi, era opportuno diminuire le tariffe.Questa diminuzione è stata resa possibile non solo perchéesisteva indubbiamente una sovraesposizione, ma ancheperché il numero di giornate uomo di verificadegli addetti ai Dipartimento per il 2013 eanche per il 2014 è fortemente aumentato.È importante leggere questi due messaggi nell’ottica diun rifiorire, anche in tempi di crisi diffusa e dicontenimento di costi, di richieste di accredita-mento. Ciò avviene nei più svariati settori, e riguardatutti e quattro i Dipartimenti, compreso il nostro Diparti-mento di Tarature. Dipartimento che è il più piccolo deiquattro, anche se tutti sappiamo che questa ridottadimensione, che non può competere con quella deiDipartimenti Prove, Certificazione e Ispezione e Sicu-rezza Alimentare, è controbilanciata dalla centralitàdella riferibilità delle misure in tutte le attivitàdegli altri Dipartimenti.Anche il Dipartimento di Taratura inizia di nuovo a cre-scere e il numero di Centri, che è sempre statointorno a 180-200 (oggi 170), per il 2014vedrà un aumento. Qual è la ragione di questoaumento? Da un’analisi approfondita emerge chiara-mente che stiamo ricevendo sempre più numeroserichieste di accreditamento nel settore dellamisura dell’ energia elettrica. E questo fenomenonon è casuale perché, grazie all’applicazione della MIDe grazie a ciò che finalmente il MISE sta facendo (e cioèpretendendo che anche in ambito energetico le misuresiano riferibili), per alcuni Centri si è aperto unmercato per la taratura in quel settore.Se consultate il verbale di approvazione del Bilancio,troverete un intervento mio e uno del Dott. Trifiletti, cheevidenziano come possiamo continuare a diminuire icosti, se dall’altro lato i 7 Ministeri fondatori (i qualisanno che bisogna diffondere e sostenere il principioche solo con misure riferibili e con l’accreditamento deiLaboratori Prove e Tarature riferibili possiamo compete-re con gli atri paesi UE) continuano ad applicare final-mente con tenacia e determinazione tutte le direttive

T_M ƒ 9 3

N.02ƒ

; 2014 IL

TEMA�

che impongono prove e taratu-re riferibili. Allora l’accreditamentodiventerà un meccanismo virtuoso, e ilsistema dei Laboratori aumenterà sem-pre più.A sostegno di questo viene l’interven-to del Direttore Trifiletti, che ha fatto ilparagone tra gli Enti di Accredita-mento degli altri Paesi UE e il nostro.Noi sicuramente siamo moltoindietro rispetto agli altri Paesi,e lo conferma il fatto nel settore biolo-gico-sanitario in Italia esiste un soloLaboratorio accreditato, mentre inSpagna, Germania e Francia ve nesono decine, se non centinaia. Lacolpa di ciò è di chi, gestendoquel sistema, non impone lariferibilità alle proprie prove etarature. Chiudo con un riferimentoa un tema che mi è vicino: ancoraoggi nella “Terra dei Fuochi”, dopotanto discutere, le prove d’inquina-mento dei terreni sono eseguite daLaboratori non accreditati. Questa èpurtroppo la situazione odierna. Tut-tavia dobbiamo impegnarci per conti-nuare a pretendere che il sistema poli-tico punti a modifiche sostanzialidi questo stato di cose per farcidiventare finalmente un Paesenormale.

IL SALUTO DEL PROF. MASSIMO INGUSCIO, NUOVO PRESIDENTE DI I.N.Ri.M.

Buonasera atutti. Sono mol-to contento diessere qui. So-no soddisfat-to di lavorareper l’I.N.Ri.M.,che mi fa ca-pire ogni gior-no di più

quanto sia importante la ricer-ca metrologica legata allo svi-luppo vero del Paese. In questiprimi mesi dalla mia nomina, abbia-mo compiuto alcune operazioni chemi sembrano rilevanti, con riferimentoai rapporti dell’Istituto con Accredia econ il suo Dipartimento di Taratura,che ha sede presso il nostro Istituto e

assisterà al progressivo migliora-mento dei propri locali, graziea un accordo pluriennale diaffitto con I.N.Ri.M. Ritengo fon-damentale che il Dipartimento di Tara-tura resti collocato nei locali diI.N.Ri.M., al centro di tutte le palazzi-ne nell’area di Mirafiori che si occu-pano dei diversi settori metrologici.La metrologia e la sua importanza perle ricadute nel mondo produttivo sonoessenziali. Sono arrivato in ritardo aquesto convegno perché questa matti-na ero all’inaugurazione dell’AnnoAccademico al Politecnico di Torino.In quell’occasione è stata molto ap-plaudita la costituzione di un Dotto-rato di Metrologia, organizzatoinsieme a industrie nazionali einternazionali. Questi sono tuttistrumenti essenziali per vincere unabattaglia importante. Da parte diI.N.Ri.M. c’è tutta la disponibilità e lavoglia attiva di collaborare con Accre-dia. Nel prossimo Consiglio di Ammi-nistrazione finalizzeremo una nuovaconvenzione con Accredia, an-cora più intersecata, che costituiràuno strumento importante per portareavanti un’avventura che consideriamocomune.Quindi auguro buon lavoro a tutti.Ciò che rende importante la Metrolo-gia è che copre campi sempre piùvasti. Vengo da un incontro con il Pre-sidente del PTB, dove abbiamo inizia-to a pianificare infrastrutture di-stribuite in tutta Europa, in cuiogni Nazione si fa carico di alcunedeterminate attività. Per quanto ri-guarda la “Terra dei Fuochi”, citatadal Prof. Vigo, colgo l’occasione peraffermare che sono proprio queste“aree di frontiera” a mettere in lucel’importanza della Metrologia. Il suoruolo è non soltanto quello di spinge-re a 10 cifre decimali il valore digrandezze, ma anche quello di met-tere ordine in temi che, al-l’ inizio, sembrano ancora con-fusi: fra questi, ad esempio, biologiae ambiente.Abbiamo rivitalizzato la giorna-ta annuale della Metrologia,prevista per il 20 maggio. I.N.Ri.M.sponsorizza questa giornata e par-tecipa alla sua organizzazione

proprio con alcuni interventiche coprono questi temi di fron-tiera. Come vedete c’è di tutto: chi-mica, biologia, ambiente. Sono moltocontento di ciò, che mi vede partecipein prima persona. I.N.Ri.M. e iosiamo pronti a cogliere qualsiasioccasione utile e ad aiutare questaapertura in tutte le maniere possibili.

IL SALUTO DEL DOTT. FILIPPO TRIFILETTI, DIRETTORE DI ACCREDIA

Dò il benve-nuto ai Centridi Taratura eringrazio inmodo sentitoil Prof. Ingu-scio per leparole appe-na pronuncia-te, che con-

fermano la sintonia immediatamenteraggiunta fin dal nostro primo incon-tro (anche con il Presidente di Accre-dia Grazioli), subito dopo il suo inse-diamento alla presidenza del-l’I.N.Ri.M. Faccio naturalmente mie leparole di Paolo Vigo per il Bilancio,per l’abbattimento delle tariffe e pertutta la collaborazione che ci ha for-nito in questi anni. Ed è doveroso, piùche un ringraziamento, un apprez-zamento per gli organizzatoridi Affidabilità & Tecnologie. Inumeri di A&T parlano (e i numeri, disolito non mentono mai) e raccontanouna bella verità: vi trovi la fotografiadell’Evento, ed è una bella foto.Mi piace, poi, sottolineare che questamanifestazione è l’ unica in cuiAccredia si mette in mostra: èinfatti presente con uno Stand e la ra-gione, come si dice dalle mie parti, èche qui siamo a casa nostra.Molti Centri accreditati espongono,alcuni mettono in mostra il logo diAccredia. Ci sentiamo a casa nostraanche per i contenuti tecnici: non acaso, domani ci saranno altri dueincontri, uno riferito ai contatori digas naturale e l’altro ai Laboratori diProva. Ci dispiace di aver dovuto con-trarre i tempi di questo incontro

T_M ƒ 9 4

ILTEMA

�

N.02ƒ

;2014

annuale con i Centri di Taratura, chenormalmente si articolava su unagiornata intera. Cercheremo di essererapidi e, tuttavia, va detto che abbia-mo agevolato gli spostamenti: iltempo vale più del denaro, perché èla merce più preziosa che abbiamo.Vi fornisco con piacere qualche detta-glio sull’Ente che dirigo. Dal 1°Gennaio 2014 l’ assetto delDipartimento Taratura è cam-biato e, per certi versi, staancora cambiando. Da quelladata, tutto il personale del Diparti-mento è composto da dipendenti diAccredia: è un fatto significativo e unulteriore passo nel percorso cheaffrontiamo dalla costituzione diAccredia nel 2009; percorso che nonsi è ancora completato, ma ormai ciha visto fare tanta strada. Voglio rin-graziare in questo momento i colleghiche facevano parte del Dipartimento,Adelina Leca e Giuseppe LaPaglia, e non ci hanno raggiunti inquesta nuova squadra, ma sicuramen-te continueranno a collaborare con ilDipartimento. Quello che stiamocercando di ottenere è un insie-me di competenze non inferiorial passato, unito a una mag-giore efficienza. Annuncio che, dal1° Luglio prossimo, il Dipartimento diTaratura avrà un secondo Vicedi-rettore, che affiancherà MarioMosca, nella ben nota personadi Rosalba Mugno. Questa è unabella testimonianza della nostra atten-zione alle quote rosa: oggi 3 dirigen-ti su 8 sono donne, il che è positivo.Cerchiamo di mantenere la nostraautorevolezza. Ne fa fede l’aumentodelle attività, già citato da PaoloVigo. Un paio di numeri a supporto:siamo nati cinque anni fa, il perso-nale oggi è il doppio al mo-mento della fusione. Anche se alivello nazionale non c’è ancora alcu-na spinta per valorizzare l’accredita-mento e considerarlo un requisito chedia effettiva garanzia in tutte le pro-cedure di affidamenti, gare, selezioni,qualifiche, in qui qualità e affidabilitàdevono essere basilari, a livello UE lecose vanno meglio dal punto di vistadell’accreditamento: la fiducia, daparte della Commissione UE e

delle sue Direzioni Generaliinteressate, è sempre maggio-re. Non è un caso che, in soli 1,5anni di attività, abbiamo accreditato200 nuovi organismi notificati(nuovi accreditamenti o nuove esten-sioni di organismi già accreditati).Abbiamo avuto un’importante valida-zione della nostra attività dalla Com-missione di Sorveglianza Interministe-riale, che garantisce il rispetto delleprescrizioni fissate con il DecretoInterministeriale del 2009. Da una set-timana siamo usciti indenni da unaverifica di peer assessment diEA che, con ragionevole certezza,consentirà (a ottobre) di essere firma-tari degli accordi internazionali per ilriconoscimento dei verificatori per leemissioni di gas serra, affrontandocon animo sereno la full evaluationentro la fine di quest’anno.

IL SALUTO DI MASSIMO MORTARINO, A&T

Fa un estremopiacere vede-re una salacosì grande,piena di per-sone interes-sate al temadella taraturas t r u m e n t i ,addetti ai la-

vori e non. A&T deve ringraziare Ac-credia per aver accettato di organiz-zare l’incontro annuale dei Centriall’interno del nostro evento, dedicatoall’innovazione competitiva nell’indu-stria e particolarmente focalizzatosulle misure, prove e controlli. Unascelta lungimirante, a conferma che lemisure e i servizi a esse collegati sonofondamentali nella valorizzazionedell’innovazione competitiva, nelrecupero del Sistema Italia.Se lascio correre un attimo la fanta-sia, posso vedere chiaramente, sedu-to al mio posto su questo palco, ilProf. Sergio Sartori, fondatoredi Tutto_Misure e ideatore delCongresso “ Metrologia & Qua-lità” , che ci ha lasciati pre-maturamente lo scorso anno. E

posso immaginare la felicità di Ser-gio, che aveva la dichiarata intenzio-ne di costruire una casa comunedelle misure italiane (lui parlavagià nel ’97 di un’Associazione Italia-na di Metrologia, il suo sogno, chenon è riuscito a realizzare per intero,pur concretizzandone diversi aspetti),davanti a questa platea così nutrita equalificata, comprendente anchemolti “utenti” di misure, destinatariultimi dei suoi progetti di diffusionedella cultura delle misure.Ciò che non ha detto il Dott. Trifiletti èche Accredia ha accettato, anchesenza il bisogno di un accordo uffi-ciale, di far parte integrante eattiva della rivista Tutto_Misu-re, con Rosalba Mugno e PaoloBianco rappresentanti autorevoli nelsuo Comitato di Redazione.Entrambi potranno essere i collettoridelle vostre segnalazioni e dei vostricontributi, per i quali la rivista confer-ma ampio spazio e massima disponi-bilità. Ringrazio l’attuale Direttore,Franco Docchio, per aver volutocontinuare l’opera di Sergio e pren-dere egregiamente e con entusiasmoil timone della Rivista. Ringrazioanche Gianfranco Molinar, quipresente, che ha giocato un ruolo pri-mario, per lunghi anni, nell’organiz-zazione del Congresso “M&Q”. Auguro a tutti un buon lavoro, auspi-cando che vorrete approfittare dellavostra presenza al Convegno per usu-fruire anche dell’ampia offerta di tec-nologie e servizi proposta da questaottava edizione di Affidabilità & Tec-nologie.

ERRATA CORRIGENel numero 4/2013

(dicembre 2013), a pag. 305,per un refuso tipografico, il cognome del secondo

autore dell’ articolo sulla “Metrologia nelle

radiazioni ionizzanti” è statoerroneamente pubblicato.

Ci scusiamo con l’ Ing. MarcoCapogni (ENEA)

per l’ involontario errore.

T_M ƒ 9 5T_M ƒ 9 5T_M N. 2/ 14 ƒ 9 5

INTRODUZIONE

Nelle misurazioni correnti, l’impreci-sione degli strumenti di misura è deltutto trascurabile rispetto agli effettiprodotti dalla variabilità tipica dellegrandezze influenti nel fenomeno. Tut-tavia ci sono molte situazioni in cuiciò non è vero: bisogna quindi tenerconto anche dell’ulteriore variabilitàintrodotta dal sistema di misura nelsuo complesso. Quest’ultimo è sostan-zialmente costituito dallo strumento edall’Operatore, ciascuno dei qualipuò generare sia errori sistematici siaerrori casuali. I primi possono esseredovuti, per esempio, alla mancata oerrata taratura dello strumento oppurea errori d’impostazione o lettura (sem-pre nel medesimo senso) da parte del-l’Operatore. Invece i secondi hannosolitamente la medesima probabilitàdi risultare per eccesso o per difetto,per cui, pur alterando la singola misu-ra, non dovrebbero modificare più ditanto la media di molte misure: restaperò da stabilire quanto. L’effetto del-la variabilità dovuta agli errori casua-

evidenziato dalla Fig. 2, per effettodegli errori casuali, non è sufficienteche la misura di una caratteristicarisulti all’interno dell’intervallo di tolle-ranza per garantire l’accettabilità diun pezzo. Viceversa, un pezzo po-trebbe essere accettabile anche conuna misura della sua caratteristica(un po’) fuori da uno dei limiti di tol-leranza. Evidentemente, la zona diambiguità risulterà tanto più estesaquanto maggiore è l’effetto degli er-rori casuali.È facilmente intuibile che, in un conte-

sto di mercato dove vengono richiestilivelli di qualità sempre più elevati a

costi sempre più contenuti, lesituazioni nelle quali è neces-sario tener conto dell’impreci-sione dei sistemi di misuradiventano sempre più frequen-ti. Di pari passo, ciò comportache vengano richieste alMetrologo competenze specifi-che (con particolare riguardoalla Statistica), la cui padro-nanza, d’altra parte, non gua-sta neanche nelle applicazionipiù semplici. Da questo puntodi vista, la Norma UNI CEI EN

1 Consulente aziendaleEsperto di [email protected] www.studiolanna.it2 Politecnico di TorinoIngegneria dell’[email protected]

STATISTICAL REQUIREMENTS FOR THE APPLICATION OF UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005Through the analysis of the requirements of the ISO/IEC 17025 Standardwe highlight how the competences required in metrology cover a broadrange. According to the most recent norms, we justify the need of basic conceptsof statistics by the operator. These competences must become a “menthalattitude” for the operator. The level of know-how of the metrological Personnelmust be measured and monitored.

RIASSUNTOAttraverso l’analisi dei requisiti richiesti dalla Norma ISO/IEC 17025 si evi-denzia che le competenze necessarie in metrologia si articolano su una plu-ralità di aspetti e, in perfetta sintonia con le linee di tendenza della nor-mativa più aggiornata, si dà giustificazione della necessità, non più eludi-bile, di un minimo di nozioni di Statistica. Dall’altra parte si mette in lucecome queste conoscenze attengano più a un certo approccio mentale, piut-tosto che a formulazioni matematiche astruse. Il livello di preparazione delPersonale coinvolto può essere misurato e monitorato.

li può essere quantificata con metodistatistici. La Fig. 1 fornisce un’ideagrafica dell’effetto combinato di que-ste due categorie di errori.Quanto sopra ha implicazioni tutte levolte che si debba decidere se una

caratteristica è accettabile oppure no,confrontando la sua misura con lespecifiche. Supponiamo, per semplici-tà, di essere stati in grado di elimina-re (o di tenere matematicamente indebito conto) gli errori sistematici, equindi di avere a che fare soltantocon errori casuali. Come chiaramente


I requisiti statistici

Michele Lanna1, Mario Vianello2

per l’applicazione della UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005IL TEM

A

�

Figura 1 – Errori sistematici ed errori casuali

Figura 2 – Effetti dell’incertezza di misura sull’accettabilità

check the results, andact on the difference” diBucher, guru dellametrologia americana[da: The Quality Cali-bration Handbook].

Tutti i suddetti aspetti sono le ragioniche ci hanno spinto a cercare di ri-spondere alle domande:1. Quali sono le competenze minimeper poter svolgere il ruolo di Metrolo-go, in modo completo e rispondente aogni aspetto della gestione di un labo-ratorio? (argomento del presente Pa-ragrafo);2. Quali sono le ragioni che racco-mandano un minimo di conoscenzestatistiche per il Metrologo? (argo-mento del Paragrafo 3);3. Quali sono gli strumenti statisticiche devono costituire il bagaglio delMetrologo? e quali sono le norme diriferimento per l’applicazione di tecni-che statistiche in un laboratorio? (ar-gomento del Paragrafo 4);4. Come valutare la competenza stati-stica del Metrologo? (argomento delParagrafo 5).È evidente che conoscenza e capaci-tà di applicazione delle tecniche stati-stiche debbano interessare un po’ tutticoloro che operano all’interno di unlaboratorio, ed è parimenti evidenteche queste competenze debbanoesprimersi in maniera diversa a secon-da che si parli del Responsabile Lega-le, del Responsabile Tecnico, del Re-sponsabile Qualità, oppure degliOperatori che effettuano la prova o lataratura.L’individuazione delle competenze inambito statistico dipendono ovvia-mente da ruoli, compiti, responsabili-tà e autorità conferiti a ogni livello delpersonale di laboratorio. In Fig. 5 siriporta uno schema sintetico dellecompetenze indicativamente richieste.Nella Tab. 2 sono riportate esemplifica-tivamente le competenze che le diversefigure professionali che operano all’in-terno di un laboratorio devono dimo-strare di avere. Si nota che il responsa-bile tecnico è colui che deve dimostrarela massima competenza statistica.L’esame dei requisiti della ISO/IEC17025 ci permette individuare duearee di competenze diverse:

si riporta uno schema riassuntivo del-le principali competenze richieste.Esaminiamo nello specifico lo schemadella competenza riportato in Fig. 4,per sottolineare alcuni aspetti impor-tanti della norma:• la coesistenza di requisiti gestionalie tecnici, i primi tipici di tutte le normeche illustrano i requisiti di sistemi digestione, e i secondi specifici per di-mostrare la competenza di un labora-torio.• il richiamo diretto o indiretto a prin-cipi e strumenti di Statistica, utili perla gestione di qualsivoglia sistemache si basi su dati da processare e in-terpretare. La matematica di base èuno dei requisiti richiesti al Metrologoper poter svolgere il proprio lavoro.Non è casuale che tutti i testi che trat-tano i principi di gestione di un labo-ratorio dedichino una parte specificaa illustrare quali siano gli elementi distatistica e quelli di matematica utili afavorirne la gestione.• La normativa sia tecnica sia gestio-nale da conoscere per poter renderepossibile una gestione controllata deiprocessi metrologici. Le norme da ap-plicare spaziano da quelle specificherelative ai processi metrologici1 a tuttele norme tecniche necessarie per po-ter gestire in modo controllato un me-todo di prova o un criterio di taraturadi un’apparecchiatura, e a tutte le nor-me di statistica2. Tutte le suddette nor-me, in particolare quelle con contenu-to più tecnico, richiedono la cono-scenza dei principi elementari di stati-stica3. Nelle Tabb. 1.a e 1.b si inqua-drano le principali norme, rispettiva-mente a carattere generale e specifi-co, che devono essere patrimonio diconoscenza del Metrologo4.• Il trattamento dei dati e delle infor-mazioni, necessari a formare le regi-strazioni della qualità (tecniche egestionali), utili a dimostrare la com-petenza del laboratorio e a rendereconcreto il “Say what you do, dowhat you say, record what you did,

ISO/IEC 17025 del 2005 costituisceancora un riferimento fondamentale eun aiuto prezioso.Nel seguito viene proposta una ras-segna ragionata sia dei requisitirichiesti al Personale di un laborato-rio metrologico, sia degli strumentimetodologici e normativi attualmentedisponibili. Si è anche cercato di farvedere come l’utilizzo della Statisticasia oggi molto agevole grazie all’aiu-to del computer, anche se le scelte de-finitive restano comunque, in un mo-do o nell’altro, responsabilità dellepersone, le quali pertanto, pur es-sendo sollevate dalla laboriosità deicalcoli, devono continuare a farsicarico dei concetti della Statistica Ele-mentare: ma così può anche esseredivertente.

2. COMPETENZE RICHIESTE AL METROLOGO DI LABORATORIO

La norma ISO/IEC 17025 titola:“Requisiti generali per la competenzadei laboratori di prova e di taratura”.Già dal titolo è facile presagire cheuna giusta applicazione della normarichiede che sia garantito il soddisfa-cimento di una pluralità di aspetti. In-fatti la norma contempla i sette aspet-ti riportati in Fig. 3.Tutte le competenze riportate in Fig. 3risultano egualmente importanti perl’assicurazione della conformità allanorma ISO/IEC 17025. In altre pa-role il metrologo è tenuto a una co-noscenza, capacità di applicazionee utilizzo sistematico di una serie distrumenti che vanno a formare il suocurriculum, indispensabile per poterstare al passo dell’evoluzione norma-tiva in campo metrologico. In Fig. 4

T_M ƒ 9 7

N.02ƒ

; 2014

Figura 3 – Schema delle competenze del metrologo

Figura 4 – Competenza del metrologo

• Requisiti gestionali;• Requisiti tecnici.Per quanto concerne i Requisiti gestio-nali possiamo dire che la classifica-zione riportata nella norma UNIISO/TR 10017:2007 “Guida alle tec-niche statistiche per l’ISO 9001” (pro-spetto 1) può essere applicata anche airequisiti della nostra norma ISO/IEC17025. In aggiunta vanno consideratetutte le tecniche relative all’analisi del

rischio (vediISO/IEC 17025p.to 4.12 - nota2). Un esempiopuò essere la

conoscenza della FMEA - Failure Modeand Effect Analysis.

3. NECESSITÀ DELLA STATISTICAPER LE ATTIVITÀ DEL METROLOGO

Esaminiamo in maggior dettaglio ipunti salienti della ISO/IEC 17025 ei principali requisiti statistici richiesti. Ilrisultato di ogni misura, M, può esse-

re pensato come generato dal valore“vero” o presunto tale, Vvero, som-mato a un errore, E, da cui è affetta laspecifica misura. Cosicché l’equazio-ne generale della misura può esserescritta nella forma:

(1)

L’errore e varia da una misura all’altradi una medesima caratteristica, in di-pendenza da una molteplicità di fattori.Lo schema riportato in Fig. 6 vuole ri-chiamare tutti gli elementi che concor-rono a produrre una misura affidabile.

M V evero= +

T_M ƒ 9 8

Figura 6 – Cosa serve per una misura affidabile

Figura 5 – Schema sintetico di possibili competenze per il personale di laboratorio

Tabella 1.a – Principali norme di carattere generale applicabili in metrologia

T_M ƒ 9 9

CONTENUTO

“Requisiti generali per la competenza dei laboratori di prova e taratura”

“Sistemi di gestione della misurazioneRequisiti per i processi e le apparecchiature di Misurazione”

“Vocabolario Internazionale diMetrologia (VIM): Concetti fondamentali e generali e termini correlati”

“Guida all’espressione dell’incertezza di misura”

“Grandezze e unità di misura- Parte 1: Generalità”

“Valutazione della conformità -Requisiti generali per prove valutative interlaboratorio”

APPLICAZIONEIN METROLOGIA

Specifica i requisiti generali di compe-tenza per eseguire prove o tarature. Siapplica a tutte le organizzazioni che

eseguono prove o tarature. È la normadi riferimento per l’accreditamento di

prove e/o tarature

Specifica i requisiti generali e fornisce la guida per la gestione dei processi

di misurazione e della conferma metrologica delle apparecchiature

per misurazione utilizzate per soddisfaree dimostrare la conformità

ai requisiti metrologici

Fornisce una definizione esaustiva di tutti i termini utilizzati in metrologia,

in relazione al VIM (VocabolarioInternazionale di Misura)

Stabilisce le regole generali per la valutazione e l’espressione dell’incertezzanella misurazione, applicabile a un vasto

spettro di misurazioni

Fornisce informazioni generali e definizioni relative alle quantità,

sistemi di quantità, unità, simboli, sistemidi unità coerenti, del SI di misura

Specifica i requisiti generali di competenza per le prove valutativeinterlaboratorio. I requisiti sono validi

per tutti i tipi di prove

COMPETENZA DEFINITA E PRESCRITTA

Conoscenza requisiti gestionali e tecnici

Conoscenza requisiti criteri di conferma metrologica

Conoscenza dei principali termini e definizioni, utili per sviluppare e gestire un sistema qualità di un laboratorio

Conoscenza di statistica di basenecessaria alla stima dell’incertezza di misura e degli algoritmi di calcolo relativi

La conoscenza è basilare per tutte le misurazioni necessarie in metrologia, tratta delle unità base, derivate, multipli, sottomultipli, costanti delle unità di misura

Richiede la competenza necessaria per organizzare, gestire ed effettuare efficacemente prove valutative interlaboratorio

NORMA

UNI CEI EN ISO/IEC 17025

UNI EN ISO 10012

UNI CEI 70099

UNI CEI ENV 13005

UNI CEI ISO 80000-1

UNI CEI EN ISO/IEC 17043

Tabella 1.b – Principali norme di carattere specifico applicabili in metrologia

CONTENUTO

“Verifica mediante misurazione dei pezzi edelle apparecchiature per misurazioni”

Riguarda tutte le norme chedefiniscono metodi di provao taratura e gli algoritmi dicalcolo specifici

Riguarda tutti gli RT(Regolamenti Tecnici) o i DT (Documenti Tecnici)entrambi emessi da ACCREDIA, utili quali ulteriori requisiti necessari a meglioapplicare la norma ISO/IEC17025 e le norme collegate

“Procedimenti di campionamento nell’ispezione per attributi”

APPLICAZIONEIN METROLOGIA

Stabilisce le regole per determinare quando le carat-teristiche di un particolare pezzo lavorato o di una

apparecchiatura di misurazione sono conformi o nonconformi rispetto a una data tolleranza (per un pezzolavorato) ovvero rispetto ai limiti di errore massimo

ammesso (per una apparecchiatura di misurazione),tenuto conto dell’incertezza di misura

Stabiliscono regole e criteri aggiuntivi rispetto all’ISO/IEC 17025 dei quali tener conto

per la gestione delle attività di prova e taratura (ad es. RT 08)

La norma UNI ISO 2859 precisa i piani di campionamento procedimenti di collaudo

per attributi di unità di prodotto discrete

COMPETENZA RICHIESTA

Richiede la competenza legata alla definizione

e alla interpretazione delle tolleranze del prodotto e al

calcolo dell’incertezza di misura

Conoscenza dei criteri utili al calcolodell’errore massimo ammissibile (perle norme di tarature) e all’applicazione

dei relativi algoritmi di calcolo

Affinamenti per le attività di gestione

Richiede la conoscenza dei criteri di campionamento di tipo

generale (es. campionamento semplice, doppio, rinforzato, ecc.)

riportati nelle norme MIL STD e nelle norme UNI

corrispondenti

NORMA

Specifiche geometriche dei prodotti - GPS (es. UNI EN ISO14253, ecc.)

Norme tecniche specifiche per proveo tarature

Norme tecnicheACCREDIA o di altriOrganismi di Accreditamento o Certificazione

UNI ISO 2859

La definizione di misura, precisatanella norma UNI CEI 70099:2008, èla seguente: “Nel linguaggio comuneal vocabolo ‘misura’ sono attribuitinumerosi significati. Per questa ragio-ne esso non è impiegato nel presenteVocabolario senza ulteriore specifica-zione. Per la stessa ragione è statointrodotto il vocabolo ‘misurazione’per designare l’azione del misurare. Ilvocabolo ‘misura’ è parte di numerosilemmi, secondo il suo impiego comunee senza ambiguità (per esempio:strumento di misura, unità dimisura, procedura di misura).Ciò non significa che l’uso del voca-bolo ‘misurazione’ al posto di ‘misura’non sia ammesso quando risulti van-taggioso”.Questa precisazione normativa ci con-sente d’individuare tutte le principalicomponenti (v. Fig. 6) che rendonouna misura “affidabile”. Commentia-

mo brevemente lo schema. Innanzitut-to ogni misura è il risultato di un pro-cesso che si compone di:• Misurando;• Apparecchiature (inclusi materiali eriferibilità delle misure);• Ambiente di misura;• Metodi;• Uomini.Possiamo ottenere misure più o menoaffidabili a seconda che le compo-nenti che caratterizzano il processosiano gestite in maniera controllata equindi non generino variabilità noncasuale.Consideriamo un altro aspetto impor-tante che orientano il livello di com-petenza di chi opera all’interno dellaboratorio. Per quanto attiene lacomponente “metodi”, va ricordatoche la UNI CEI EN ISO/IEC 17025,al punto 5.4.4, stabilisce il contenutodi un metodo di prova o taratura. Nel

lungo elenco riportato in nota, ci sonoalcuni aspetti che richiedono compe-tenze statistiche specifiche, quali adesempio:1. criteri e/o requisiti per l’approva-zione/rifiuto;2. dati da registrare e metodi di ana-lisi e di presentazione;3. incertezza o procedure di stimadell’incertezza.A questi aspetti si aggiungono altricinque concetti fondamentali, sintetiz-zati di seguito:1. l’accuratezza e precisione;2. il livello di fiducia statistica;3. il risultato della misura e la suainterpretazione;4. l’unità di misura e la riferibilitàdella misura;5. la ripetibilità e la riproducibilità.L’accuratezza è definita come diffe-renza tra la media delle misure e ilvalore di riferimento (che è il valore

T_M ƒ 100

ILTEMA

�

N.02ƒ

;2014

Tabella 2 – Schema delle competenze

IMPIEGHI

Applicazioni dirette nelle prove/tarature

Applicazione dei principalimetodi di misura

(es. diretto, indiretto, ecc.)

Definizione delle proceduredi taratura, metodi di taratura,

registrazione dei dati

Applicazioni relative alle principali tecniche statistiche (distribuzioni,

statistica descrittiva,cifre significative, ecc.)

Elaborazione e gestione controllata del sistema qualità del laboratorio

Valutazione e calcolo dell’incertezza di misura perle prove/tarature effettuate

TEMI DICOMPETENZA

Competenze nelle Unitàbase del SI, Unità derivate,

Multipli e Sottomultipli, Fattori di conversione,

Costanti fondamentali std. di Misura

Competenza nei metodi enei principali aspetti relativialla gestione (termini, errori

e tipologie, ecc.)

Competenza nella definizionee interpretazione

delle procedure di taratura

Competenza nell’applicazionedelle principali tecniche statistiche (es. calcolo incertezza di misura,

interpretazione dei risultatidi prova, ecc.)

Competenza nella redazionedei documenti di sistema,

nella loro gestione controllatae nell’adozione delle

tecniche di miglioramento

Competenza nella gestionedel processo relativo

all’incertezza di misura,nella gestione controllata,nella riduzione dell’errore

di misura

PERSONALE COINVOLTO

Addetti alle prove otarature, Responsabi-le Tecnico, Respon-

sabile Qualità

Responsabile tecni-co, responsabile

qualità, addetti alleprove/tarature (solo

conoscenza)

Responsabile legale,responsabile tecnico,responsabile qualità,

addetti alle prove

Responsabile tecnico, responsabile

qualità, addetti alle prove

FONTI PER LA VALUTAZIONE DELLA COMPETENZA

Rapporti di prova o taratura, dati diprova, norme applicabili

(es. UNI CEI ISO 80000-1: “Grandezze e unità di misura”,

DT di ACCREDIA)

Procedure interne del laboratorio,norme applicabili

(es. UNI CEI 70099: Vocabolariointernazionale di metrologia, norme

specifiche)

Procedure interne del laboratorio,norme specifiche per la taraturadelle apparecchiature di misura

Procedure interne, norme specifiche(es. UNI ISO 3534-1, norme UNI di

statistica descrittiva)

Procedure interne, norma ISO/IEC17025, norme sul miglioramentocontinuo e UNI EN ISO 19011

Procedure interne, norma UNI 13005,

norme specifiche relative alle metodiche di prova

o taratura apparecchiature

REQUISITI DA ASSICURARE

Concetti generalidi metrologia

Metodi di misura

Sistemi di taratura

Statistica per metrologi

Sistema digestione qualità

Incertezza di misura

da considerare come “vero” e cheovviamente risulterà praticamentesempre incognito). Essa quantifical’errore sistematico dell’apparec-chiatura di misura. L’accuratezza de-ve essere verificata preliminarmentemediante la taratura dell’apparec-chiatura di misura.La precisione è la capacità di man-tenere una dispersione molto contenu-ta al ripetersi della medesima misura(in condizioni nominalmente uguali epertanto a prescindere da eventualierrori sistematici) ed è quindi legatain modo inverso all’entità degli erro-ri casuali. Essa comprende ripetibili-tà e riproducibilità (v. subito più avan-ti), che costituiscono concetti più rigo-rosi, e che vengono abitudinariamen-te preferite a un riferimento direttoalla precisione.Il livello di fiducia statistica è de-finito dalla UNI CEI ENV 13005:2000come: “Valore (1– α) della probabili-tà associata a un intervallo di fiduciao a un intervallo statistico di copertu-ra”. Per prove di caratterizzazione(dette anche di “tipo”) si usa un livel-lo di fiducia del 99%, mentre per quel-le di serie un livello di fiducia del 95%è ritenuto sufficiente. Quando si effet-tua una misura, è importante definiretanto il livello di fiducia statisticaquanto il relativo intervallo di fiducia,dato che quest’ultimo caratterizza ilmargine di errore della misura, nelsenso che l’intervallo di fiducia con-terrà il valore vero della misura nellapercentuale dei casi corrispondente allivello di fiducia assunto5.Per quanto riguarda il “risultatodella misura e sua interpreta-zione”, va ribadito che un risultato diuna misura non è un numero esatto edev’essere accompagnato da alcuni“se”6:• grado di risoluzione dello strumentoe sua espressione attraverso le cifresignificative7;• competenza della persona cheeffettua la misura, che tratteremo inseguito.L’unità di misura e la riferibilitàdella misura giocano un ruolo de-terminante per caratterizzare il risulta-to di una misura. Il SI (Sistema Inter-nazionale di misura) è fondamentale

per ogni misura. Le unità di misura de-vono essere considerate relativamentealla loro caratteristica di: unità base,unità derivate, multipli, sottomultipli,ecc.8 Il controllo statistico del proces-so di misura richiede la conoscenzadei concetti elementari della Statisti-ca9. L’aver accertato che il processodi misura sia in controllo statistico, sta-bile e capace assicura che esso siaaffidabile.La ripetibilità esprime la variabilitàfra misure ripetute in condizioniidentiche10 (medesimo pezzo, stru-mento, Operatore, condizioni am-bientali ecc.): tale variabilità è quindiimputabile essenzialmente allo stru-mento.Invece la riproducibilità esprime lavariazione tra le medie delle misureprese in differenti condizioni operati-ve (per esempio: differenti Operatori,laboratori, ecc.) e pertanto si usa diresimbolicamente che dipende dall’O-peratore.Come si è già accennato, ripetibili-tà e riproducibilità costituiscono laprecisione di un sistema di misura: epuò essere interessante capire in chepercentuali la precisione dipende dauna e dall’altra (e, come si avrà mododi accennare al prossimo Par. 4, èsoprattutto qui che può venirci in aiutola Statistica). La ripetibilità e lariproducibilità (unitamente alla sta-bilità, linearità11 e scostamento stru-mentale12) sono le condizioni per as-sicurare che il processo di misura siareplicabile. Un processo di misurasarà tanto più affidabile quanto piùesso riuscirà ad assicurare che lemisure ripetute dallo stesso Operato-re o da Operatori diversi esprimanouna variabilità accettabile, in lineacon gli obietti-vi target dellaboratorio.Si può adessoritornare a in-quadrare gli er-rori (Fig. 7) inmodo più anali-tico e adatto aprevenirli.L’errore ca-suale: “com-ponente del-

l’errore di misura che in presen-za di misurazioni ripetute varia inmaniera non prevedibile” [UNI70099]) è quello generato da infini-te replicazioni della misura (test diripetibilità) qualora la misura abbiasolo componenti casuali e non siste-matiche. L’errore casuale si può ri-durre attraverso test di ripetibilità.L’effettuazione della media dei valo-ri e la valutazione della dispersionedi questi valori rispetto alla mediafornisce informazioni utili a valutar-ne la componente, utile a determina-re quanto la misura sia affidabile. Èdovuto a tutte le componenti del pro-cesso di misura, ognuna delle qualiconcorre a determinare la variabilitàdella misura.L’errore sistematico: “componentedell’errore di misura che in presenzadi misurazioni ripetute rimane costan-te o varia in maniera prevedibile”[UNI 70099]. L’errore sistematicoesprime il grado di accuratezza e pre-cisione di una misura. Quasi sempre èimputabile all’apparecchiatura di mi-sura, ma può anche essere dovuto al-l’Operatore: per esempio per cattiveabitudini consolidate causate da scar-sa formazione.

4. STRUMENTI STATISTICI PER IL METROLOGO E RELATIVENORME DI RIFERIMENTO

Il primo requisito della Norma UNICEI EN ISO/IEC 17025 che richie-de competenze specifiche in terministatistici è il 5.4 “Metodi di prova edi taratura e validazione dei meto-di“, che contiene una serie di sotto-punti:

N.02ƒ

; 2014 IL

TEMA�

Figura 7 – Generazione degli errori

T_M ƒ 102

N.02ƒ

;2014

• Selezione dei metodi;• Metodi sviluppati dal laboratorio;• Metodi non normalizzati;• Validazione dei metodi;• Stima dell’incertezza di misura;• Tenuta sotto controllo dei dati.Il requisito Metodi di prova e taratura e validazione deimetodi è diviso in sottopunti, che richiedono competen-ze statistiche che cercheremo di mettere a fuoco.Innanzitutto esaminiamo come interpretare metodi nor-mati da descrivere nelle procedure interne, completedei criteri di accettazione o rifiuto, nonché dei criteriper stimare l’incertezza di misura, con gli algoritmi dicalcolo e i criteri di espressione dell’incertezza. Nellanota del p.to 5.4.4 si fa anche riferimento ai criteri di“dati da registrare e metodi di analisi e di presentazio-ne”, includendo tutte le tecniche necessarie a racco-gliere, sintetizzare – se necessario – e presentare i datirelativi alle prove o tarature effettuate, il tutto per megliocomprendere e interpretare i dati.La validazione dei metodi richiede l’adozione di tuttauna serie di tecniche statistiche, necessarie a confronta-re dati provenienti da confronti interlaboratorio o datest specificamente effettuati. La valutazione sistematicadei fattori che influenzano il risultato può richiedere l’u-tilizzo di tecniche tipo DOE (Design Of Experiments),che assicurino la capacità da parte del metodo di con-seguire idonea “robustezza”.L’incertezza di misura è uno dei requisiti che maggior-mente richiedono competenze statistiche. La norma UNICEI ENV 13005:2000, nell’Appendice C, sente l’esi-genza di riportare un richiamo relativamente ai “Termi-ni e concetti statistici fondamentali”. La norma riportatutte le principali conoscenze e competenze statisticheche il Metrologo deve avere per poter stimare l’incer-tezza di misura. Esse riguardano sia i concetti base distatistica descrittiva, sia i criteri di campionamento sta-tistico, sia le principali distribuzioni statistiche usate inmetrologia (ad es. t di Student), sia l’analisi di correla-zione. Lo scopo della norma non è quello di fornire unatrattazione statistica esaustiva, ma di accennare alledefinizioni e ai concetti in esse racchiusi, rimandandoalle norme specifiche o a testi di statistica, richiamati inbibliografia, la trattazione completa dei termini e delleloro interpretazioni.In Fig. 8 è riportato uno schema dell’incertezza.La stima dell’incertezza di misura si basa sul concet-to di ripetibilità ristretta. Una misura è affidabilesolo quando è confermata in una serie di replicazio-ni che dimostrano che il valore riscontrato si avvicinail più possibile al valore vero o presunto tale. L’errorecasuale può essere ridotto e – con un numero infinitodi replicazioni – annullato. In tal senso il calcolo dellamedia aritmetica dei valori e la deviazione standarddegli stessi risulta importante per capire qual è ilgrado di dispersione dei valori rispetto al valoremedio.

T_M ƒ 103

N.02ƒ

; 2014 IL

TEMA�

La distribuzione statistica dei valorirelativi all’incertezza di tipo A segueun andamento di tipo normale, inassenza di cause speciali attribuibili(“valutazione di una componente del-l’incertezza di misura mediante un’a-nalisi statistica di valori misurati diuna grandezza ottenuti in determinatecondizioni di misura” – UNI CEI70099). Le altre componenti dell’in-certezza (vedi UNI CEI 70099) sono:quella di tipo B (“valutazione di unacomponente dell’incertezza di misuracon metodi diversi dalla valutazionedi categoria A”). Inoltre vanno consi-derate:A) l’incertezza tipo (“incertezza dimisura espressa come scarto tipo”);B) l’incertezza composta (“incertezzatipo che si ottiene impiegando le sin-gole incertezze tipo associate allegrandezze d’ingresso del modello dimisura”);C) l’incertezza estesa (“prodotto diun’incertezza tipo composta e di unfattore maggiore di uno”, detto fattoredi copertura k).Il Metrologo deve, quindi, conoscere leproprietà e le caratteristiche di una di-stribuzione normale o di Gauss, nonchédelle altre distribuzioni statistiche.Per quanto riguarda la “Tenuta sottocontrollo dei dati”, essa va intesa nelsenso che i dati devono essere raccol-ti, processati, interpretati in modo cor-retto per fornire informazioni utili aprendere le decisioni ritenute più con-sone.

La statistica e ilrichiamo a tec-niche statisticheè anche presen-te nel requisito5.9, i cui aspet-ti salienti sono:“Il laboratoriodeve disporre diprocedure di te-nuta sotto con-trollo della qua-lità per monito-rare la validitàdelle prove edelle tarature ef-fettuate. I dati ri-sultanti devonoessere registrati

in modo che le tendenze siano rileva-bili e, quando fattibile, devono essereapplicate tecniche statistiche perriesaminare i risultati. Il monitoraggiodeve essere pianificato e riesaminatoe può comprendere, non limitandosi aessi, quanto segue:a) l’utilizzo regolare di materiali diriferimento certificati e/o la tenutasotto controllo della qualità internanell’utilizzo di materiali di riferimentosecondari;b) la partecipazione a programmi diconfronti interlaboratorio o prove va-lutative;c) la ripetizione di prove o di taratureutilizzando metodi identici o differenti;d) l’effettuazione di nuove prove otarature sugli oggetti conservati;e) la correlazione di risultati fra carat-teristiche diverse di un oggetto”.Il requisito rappresenta innanzituttouna sintesi di tutte le tecniche di assi-curazione qualità usate dal Metrolo-go, che richiede l’elaborazione di unpiano annuale di assicurazione quali-tà, ma soprattutto ha lo scopo di:• inserire nella normale attività labo-ratoristica la carta di controllo qualestrumento statistico per l’assicurazionedella qualità interna per il monitorag-gio temporale delle prestazioni e lostudio delle tendenze13;• indicare i criteri che devono essereadottati, dalle strutture tecniche compe-tenti, per la scelta dei Circuiti Interlabo-ratorio (CI), per le modalità e responsa-bilità relative alla pianificazione e alla

gestione dei risultati dei CI;• indicare le modalità per l’utilizzoregolare di materiali di riferimento perla taratura, la verifica del metodo diprova e la qualificazione del perso-nale;• indicare i criteri per l’abilitazionedel personale all’esecuzione dellemisure e dei metodi di prova e per laconferma della capacità operativa neltempo;• richiamare alla regolare confermametrologica delle apparecchiature uti-lizzate per le prove.La norma UNI ISO/TR 10017, perquanto concerne il punto 7.6 “Tenutasotto controllo dei dispositivi di moni-toraggio e misurazione”, individua leseguenti tecniche statistiche, che costi-tuiscono un’utile base di riferimentoper l’assicurazione della competenzastatistica del Metrologo:“Statistica descrittiva; analisi della misu-razione; analisi della capacità di pro-cesso; analisi di regressione; campio-namento; carte SPC; determinazionestatistica delle tolleranze; analisi delleserie temporali; verifica d’ipotesi”14.Proviamo a specificare in modo piùconsono ai requisiti della ISO/IEC17025 questi aspetti, come riportatonella Tab. 3. Oltre a queste, richia-mate nel riquadro, il CCT15 non si li-mita a richiedere la conoscenza deifattori di conversione da un sistema dimisura a un altro16 e ai concetti dimatematica elementare, ma tratta an-che un altro importante aspetto checomprende le cifre significative17, lefunzioni trigonometriche e i principaliconcetti di geometria.Dinanzi a questa disamina di tecnichestatistiche in precedenza accennate, èforte la tentazione di ampliare a di-smisura il campo di conoscenze delMetrologo, non facendo però semprecorrispondere dimostrabili competen-ze del personale. In un manuale ope-rativo di un laboratorio era riportatoche, per le analisi delle cause dei pro-blemi riscontrati nel laboratorio, sidovesse usare la regressione multipla;mancavano però applicazioni specifi-che, né evidenza di formazione e com-petenza del personale.La conoscenza delle principali distri-buzioni statistiche e dei teoremi che

Figura 8 – Diagramma di flusso dell’incertezza

Tabella 3 – Schema delle Tecniche statistiche

N.02ƒ

;2014

ne regolano l’applicazione (ad es. distribuzioni normali,rettangolari, triangolari, ecc.) risulta fondamentale pertutte le interpretazioni dei dati (ad es. test di ripetibilitàper misure ripetute dello stesso misurando da parte dellostesso Operatore e utilizzando lo stesso metodo e stru-mento). Inoltre la conoscenza della fiducia statistica risul-ta molto utile per comprendere il significato del tipo:“livello di fiducia al 95% o al 99%”. La conoscenza dellemisure di dispersione statistica (deviazione standard, ana-lisi della varianza, analisi di regressione lineare) risultaelemento base per tutte le applicazioni (ad es. incertezzadi misura).La trattazione dei piani di campionamento richiede alme-no la conoscenza delle nozioni base (ad es. piano dicampionamento semplice, doppio, rinforzato, ecc.), con-cetti di derivazione dalle norme MIL STD 105 e successi-ve modifiche.A prescindere dai concetti di base, nella Fig. 9 sono indi-cati i capisaldi delle conoscenze teoriche per il Metrolo-go. Di “ripetibilità e riproducibilità” si è già discusso. Nelseguito, scorrendo la figura in senso orario, verrannoesposti dei flash per ciascuno dei capisaldi successivi, so-prattutto allo scopo di evidenziare l’aiuto che la Statisticaè in grado di fornire alla Metrologia18.

4.1. CampionamentoPrima di cominciare a effettuare misure, ciò che comune-mente interessa sapere è quante se ne debbano fareaffinché la loro media costituisca una stima “attendibile”del valore vero della caratteristica da misurare.Sulla base dei Teoremi relativi alle Distribuzioni delleMedie Campionarie, la Statistica fornisce, per i limiti del-l’intervallo di fiducia della stima di una misura, la classi-ca espressione:

(2)

dalla quale si ricavano sia il limite inferiore (con il segnomeno) sia il limite superiore (con il segno più). Essa puòanche essere scritta nella forma:

L X z

n= ± ⋅α

σ/ 2

Figura 9 – Tecniche statistiche utilizzate

N.02ƒ

; 2014 IL

TEMA�

alla necessità pratica di prendere de-cisioni corrette: per esempio, essanon potrà in genere risultare maggio-re di 1/10 dell’ampiezza delle speci-fiche (tolleranza sulla caratteristica –v. anche Fig. 2). Si stabilisce la fre-quenza con cui si accetta di sbaglia-re, ovvero la percentuale delle volte incui si accetta che il valore vero dellamisura cada fuori dall’intervallo difiducia (±E): con ciò si ricava il livellodi fiducia20 e, di qui, il valore di zα/2.Bisogna poi conoscere oppure ipotiz-zare in modo ragionevole la disper-sione del sistema di misura rappre-sentata dal valore della sua deviazio-ne standard σ. A questo punto, con la(5), si è in grado di calcolare n, ovve-ro il numero minimo di misure da ese-guire. Se la numerosità delle misurefosse risultata elevata, nessuno vieta,dopo aver effettuato 50 (o almeno30) misure, di stimare la deviazionestandard con i valori trovati e di tor-nare ad applicare la (5) per stabilireun nuovo n di seconda approssima-zione.Quando il valore di σ non è noto dadati pregressi attendibili (per cui biso-gna ricavarlo dal campione di misureche si devono effettuare), non ci sonoproblemi quando il campione è costi-tuito da 50 o più misure (n ≥ 50), per-ché, in questo caso, la deviazionestandard calcolata sulla base del cam-pione costituisce una buona stimadella deviazione standard della popo-lazione ideale di tutte le potenzialimisure effettuabili in condizioni analo-

ghe. Ma, quando il numero di misuren è minore di 50, è raccomandato ditener conto della maggior incertezza(nella stima del valore vero della me-dia della popolazione ideale di tuttele potenziali misure effettuabili in con-dizioni analoghe) dovuta alla scarsaattendibilità del valore assunto per σ:ciò si farà sostituendo nella (5) il valo-re di zα/2 con un valore maggiorato,dato da tα/2, che si desume non piùdalla distribuzione normale, bensìdalla distribuzione t di Student (con n- 1 gradi di libertà). Se poi si ha a chefare con valori di n<30, la racco-mandazione diventa un obbligo. Inconclusione, quando i campioni sonopiccoli (n<30÷50) e σ non è noto apriori, la (5) diventa:

(6)

4.2. Diagrammi di correlazionePer ricavare una relazione matemati-ca fra due grandezze Y (dipendente)e X (indipendente) dai risultati di unaserie di prove sperimentali, si è solitivisualizzare i risultati sperimentali suun diagramma (v. Fig. 10) e poi cer-care una curva che li interpoli al me-glio. Tale curva può essere rappresen-tata da una retta (linea continua inFig. 10), che costituisce la legge piùsemplice, oppure, per una interpola-zione migliore, da un’altra curva chemeglio interpreti i punti: per esempio

n

tE

=⋅

α σ/ 22

Figura 10 – Diagramma di correlazione

(3)

che risulta analoga alla (1) all’iniziodel Par. 3, salvo per il diverso signi-ficato dell’errore19. Dalle (2) e (3)si ricava subito la relazione che legai vari parametri che definiscono laqualità statistica della stima di unamisura:

(4)

dove:E semiampiezza dell’intervallo di fidu-cia, ovvero l’incertezza o “tolleranza”sulla misura;zα/2 la semiampiezza dell’intervallodi fiducia, ma misurata (anziché inunità fisiche) in unità di deviazionistandard σ; la Tabella della distribu-zione normale standard lega zα/2 allivello di fiducia che rappresenta laprobabilità che la differenza fra ilvalore misurato e quello vero sia infe-riore o uguale al valore di E;σ la deviazione standard della popo-lazione delle (potenziali) singole misu-re o, se si preferisce, l’errore proba-bile che è plausibile commettere inuna singola misura (naturalmentequello effettivo potrà essere maggioreo minore);n la numerosità del campione;σ / √n rappresenta la deviazionestandard delle medie campionarie,ossia dei campioni di n misure cia-scuno.È facile esplicitare n dalla (4), otte-nendo:

(5)

Si noti che, a parità di tutto il resto,quanto più grande è σ (per esempioperché uno strumento è impreciso odifficile da leggere), tanto più nume-roso (con esponente 2) dovrà essere ilcampione di misure da effettuare.In pratica, si procede come segue. Sistabilisce innanzitutto il valore massi-mo E accettabile per l’incertezzadella misura affinché essa risponda

n

zE

=⋅

α σ/ 22

E z

n= ⋅α

σ/ 2

L X E= ±

un polinomio (curva tratteggiata inFig. 10).Quanto sopra può essere estesoanche al caso più generale in cui la Ydipenda non più dalla sola variabileX, ma da più variabili, X1, X2, …,Xn. In questo caso, si parla di“Regressione Multipla”. Essa for-nisce un modello regressivo, di solitolineare21, del tipo:

(7)

avendo calcolato i valori ottimizzatiper i coefficienti a0, a1, a2, …, an.Ma essa fornisce anche i contributipercentuali di ciascuna variabileindipendente, ovvero il peso/im-portanza che ogni variabile Xi ha neldeterminare il risultato espresso dalla

y a a Xa X a Xn n

= + ⋅ +⋅ + + ⋅

0 1 1

2 2 ...

variabile dipendente Y. Ciò consente,per esempio, di semplificare la (7) eli-minando le Xi meno importanti,senza perdere troppo in precisione.Quando una misurazione può essere“disturbata” da molteplici grandezzesecondarie, il metodo suesposto dàun aiuto fondamentale per individuarele più importanti tra esse e tenerlesotto controllo.

4.3. Carte di controlloLe Carte di Controllo trovano largoimpiego anche in Metrologia permantenere in controllo statistico i varistrumenti (ma anche l’intero sistema)di misura. Non è il caso di trattare quila Carte di Controllo, ma sembra utilemostrare come la conoscenza delleDistribuzioni delle Medie Campiona-rie (le stesse già citate all’inizio delPar. 4.1) consenta di calcolare in mo-do chiaro e diretto i limiti di controllo,

senza bisogno di ricorrere a Tabellecon coefficienti più o meno misteriosi!La Fig. 11 illustra il concetto, senza biso-gno di ulteriori commenti.

4.4. Indici di capacitàLa distribuzione normale torna di nuo-vo utile per chiarire quest’altra appli-cazione. Con riferimento a essa, si di-ceva una volta che, al di fuori dell’in-tervallo x ±3σ c’era il cosiddetto erro-re impossibile. Senza dirlo, si sottin-tendeva che l’estensione della distri-buzione normale al di fuori di tale in-tervallo era un fatto meramente mate-matico, ma, nelle applicazioni prati-che (come le misure della caratteristi-ca di un prodotto) la distribuzione fini-va sostanzialmente lì, perché la quan-tità di pezzi che il processo avrebbeprodotto fuori di tale intervallo potevaessere dimostrata non superiore al2,7‰ e quindi “del tutto trascurabi-

T_M ƒ 108

ILTEMA

�

N.02ƒ

;2014

T_M ƒ 109

N.02ƒ

; 2014

ILTEMA

�

le”. Pertanto l’intervallo x ±3σ è statodefinito tolleranza naturale del pro-cesso, intendendo (discutibilmente) chela stragrande quantità della produzionerientrava fra i suoi limiti.Oggi un simile ragionamento nonviene più accettato. Intanto perchési fa comunemente ricorso ad approc-ci (come, per esempio, il Sei sigma)che inquadrano anche inconvenientidi sicurezza, per i quali, data la lorogravità, rischi del 2,7‰ risultanocomunque troppo grandi. Ma soprat-tutto perché le medie dei processi pro-duttivi non rimangono ferme (proces-so centrato) nel tempo, ma si muovo-no, con derive rispetto alla quota no-minale, fintanto che non ce ne si ac-corge e si torna a centrare il proces-so. Comunque, l’intervallo x ±3σmantiene ancor oggi la denominazio-ne di tolleranza naturale del proces-so, intesa però come “indicatore”della capacità del processo e non piùcome un intervallo entro cui si collocala quasi totalità della produzione. Èappena il caso di osservare che la tol-leranza naturale del processo è misu-rata a prescindere dai prodotti (edalle loro tolleranze) che il processosarà chiamato a realizzare. Sono statipoi definiti due indici di capacità diprocesso: Cp e Cpk.Il primo, Cp, fa riferimento a un pro-cesso centrato ed è dato dal rapportofra la tolleranza a progetto e la tolle-ranza naturale del processo. Un valo-re elevato di questo rapporto indicache il processo è adatto a realizzare

con facilità lacaratteristicadi lavorazio-ne in esame.Cp però nulladice riguardole potenzialiderive delprocesso, lequali tuttaviad i p e n d o n onon tantodalla qualitàdel macchina-rio quantopiuttosto dal-l’abilità delpersonale nel

tenerlo sotto controllo.Per ovviare a questo problema, èstato introdotto l’indice Cpk, che èdato dal seguente rapporto:

Si fa riferimento a metà delle tolleran-ze (a progetto e naturale) perché, perdefinizione, Cpk viene calcolato sol-tanto dalla parte verso la quale il pro-cesso sta derivando. A parte questo,se la deriva fosse nulla, il valore diCpk coinciderebbe con quello di Cp.Invece, in presenza di una deriva, il numeratore diventerà più piccolo e conseguentemente sarà sempre Cpk ≤ Cp. In questo senso, Cpk è piùcautelativo di Cp e ciò costituisce laragione per la quale è Cpk l’indiced’importanza maggiore.

4.5. Distribuzioni statisticheManca ovviamente lo spazio per inse-rire qui una sia pur brevissima rasse-gna delle principali distribuzioni dellaStatistica.Le principali distribuzioni statistiche,oltre a quella normale o di Gauss,molto usata per rappresentare il gra-do di dispersione dei dati (ad es. datiripetuti) sono:• rettangolare - è usata in situazioni di“equiprobabilità” dei dati (ad es.caso dei 90 numeri del LOTTO);• t di Student - è usata nella stima perintervalli con campioni piccoli (n< 30),

semiampiezza della tolleranza a progetto derivasemiampiezza della tolleranza naturale

−

quando il σ della popolazione nonsia noto a priori; tiene conto dellamaggiore incertezza dovuta al fattoche il σ del campione non è più unabuona stima della popolazione;• triangolare - è una distribuzione diprobabilità continua la cui funzione didensità di probabilità descrive untriangolo, cioè è nulla sui due valoriestremi ed è lineare tra questi e un va-lore intermedio (la moda). La più altaprobabilità è vicino al centro e la di-stribuzione è simmetrica rispetto allamedia.Chiaramente, la loro diffusione nelleaziende necessita, quale prerequisitoirrinunciabile, di un minimo di “cultu-ra” statistica, che costituirà il legantecapace, da una parte, di facilitare lamemorizzazione dei concetti e, dall’al-tra, di permettere una reale padronan-za nelle applicazioni. Quest’ultimoobiettivo è di particolare rilievo, datoche non si può sperare di congelare icomportamenti da tenere nei più varicontesti operativi in una serie di “for-mule” stabilite a priori una volta pertutte. Allora, se vengono richieste capa-cità creative, bisognerà padroneggia-re gli opportuni strumenti metodologiciper essere in grado all’occorrenza d’in-tegrare/sostituire l’approccio classicocon qualcosa di “confezionato” su mi-sura per il caso specifico.Alla base di ciò devono esserci statiinterventi formativi che abbiano saputotrasmettere le logiche dei principi basesenza insistere sulle dimostrazioni mate-matiche, ma verificandole praticamentesu esempi. In questo modo, la teoria,depurata dagli appesantimenti mate-matici, mantiene tutti i suoi capisaldi eriesce a collocarsi alla base di ogniapplicazione operativa.

5. VALUTAZIONE DELLA COMPETENZA STATISTICADEL METROLOGO

Si è già avuto modo di affermare checiò che è veramente importante per ilMetrologo non è di memorizzare conmaggiore o minore convinzione uncerto numero di regole statistiche, quan-to piuttosto d’interiorizzare una “cultu-ra” che gli permetta di pensare in

Figura 11 – Calcolo dei limiti inferiore e superiore di una Carta di Controllo della Media

modo statistico in tutti i momenti dellasua attività. Questo è importante per-ché il suo lavoro è molto vario e sa-rebbe illusorio pensare d’imbrigliarele conoscenze che gli sono indispen-sabili in una sorta di vademecum daapplicare in maniera acritica in tuttele circostanze. Cultura, dunque, ac-quisita in corsi nei quali ogni princi-pio teorico venga condotto fino alleapplicazioni pratiche con evidenzia-zione dei benefici economici derivan-ti dalla loro applicazione. Chiara-mente l’ambiente ideale per questo èil training on the job.È possibile valutare, anche in aula,senza ricorrere al nozionismo, quantacultura è stata erogata? Sì, e sempli-cemente attraverso test, purché ci siastato a monte un lavoro di selezionefra ciò che è nozione e ciò che costi-tuisce un’idea che deve presiedere al-le attività di lavoro quotidiane. Nella

T_M ƒ 110

ILTEMA

�

N.02ƒ

;2014

Fig. 12 sono stati raccolti stralci didomande di questo genere. Verifichedi questo tipo possono anche venirripetute periodicamente, magari nelcontesto più ampio e partecipativo diun audit.

CONCLUSIONI

Le competenze richieste oggi alle varieFigure Professionali di un laboratorio dimetrologia investono molteplici aspetti,sia tecnici che gestionali. Le norme e,in particolare la ISO/IEC 17025, svol-gono il duplice ruolo di prescrizione edi guida operativa, come illustrato inprecedenza nelle Tabelle da 1 a 3. Di-venta indispensabile acquisire unamentalità che includa anche svariatiprincipi di Statistica Elementare.La parte più delicata nella diffusionedella “cultura” statistica non risiede

tanto nell’illustrare i passi metodologicidelle varie procedure (che, tra l’altro,possono essere supportati da specificipacchetti software), ma nel porre lebasi per l’interiorizzazione del mododi pensare statistico. Da questo puntodi vista, va posta particolare curanella pianificazione degli interventiformativi. I risultati possono ancheessere quantificati (e verificati perio-dicamente) mediante opportuni test eaudit.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. Durando S., Guazzotti F., RomanoN., Vaccarono G., Vianello M., GUI-DA TEORICO-PRATICA ALL’AFFI-DABILITÀ - GESTIONE E STRUMENTIOPERATIVI LUNGO TUTTO IL CICLODI VITA DEL PRODOTTO, Anfia Ser-vice srl, Torino, Prima Edizione (2

T_M ƒ 111

voll.), luglio 2012. Compendio deiprincipali strumenti metodologici perl’affidabilità (e la qualità). È finaliz-zato alla divulgazione e alle appli-cazioni. Dopo un breve cenno agliaspetti generali e manageriali, sonotrattate le principali attività di pre-venzione (alcune delle quali utilizza-te anche in Metrologia), per arrivarefino alla pianificazione delle provedi verifica sperimentale.2. Malagola G., Ponterio A. LAMETROLOGIA DIMENSIONALE PERL’INDUSTRIA MECCANICA – Ed.Augusta. Compendio completo di tutti iprincipali concetti di metrologia riferitiall’industria meccanica. È un punto diriferimento importante per impostare leattività di laboratorio in modo conformeai requisiti della ISO/IEC 17025.3. Miglio G. PROCESSI DI MISURA-ZIONE E GESTIONE DELLE MISURE- Ed. Augusta. Fornisce una tratta-zione delle principali norme appli-cabili in metrologia, con un richia-mo efficace alla terminologia statisti-ca applicabile. È un compendio ditutti i principali aspetti di gestione diun processo di misura e di un siste-ma di misura.4. Colella G. MANUALE DI METRO-LOGIA E STRUMENTAZIONE ELET-

TRONICA - Ed. Hoepli. Il Manuale for-nisce un quadro completo di gestionedei diversi aspetti metrologici, conparticolare riferimento alle apparec-chiature di misura e alla loro taraturae conferma metrologica, in funzionedegli usi previsti.5. Kimothi S.K. “THE UNCERTAINTYOF MEASUREMENT” - Ed. ASQQuality Press Milwaukee, Wiscon-sin. È un trattato completo e di faci-le comprensione sull’incertezza dimisura, sia per le prove meccanichesia per quelle chimiche, applicabileai laboratori di prova e di taratura.Sono riportati molti richiami di stati-stica che aiutano a comprenderebene i concetti relativi all’incertezzadi misura.6. Bucher J.L. “THE METROLOGYHANDBOOK” - Ed. ASQ QualityPress Milwaukee, Wisconsin. È untrattato completo di tutti gli aspetti daassicurare in un laboratorio. Aiuta sianella progettazione di un sistema qua-lità di un laboratorio, sia nella tenutain conto delle specificità di un labora-torio di taratura7. Bucher J.L. “THE QUALITY CALI-BRATION HANDBOOK” - Ed. ASQQuality Press Milwaukee, Wisconsin.Aiuta a sviluppare e gestire in modo

efficace un programma di taratura edi conferma metrologica, con riferi-mento ai requisiti della normativaapplicabile (es. ISO 10012). Illustra,tra gli altri, i principali concetti relati-vi all’MSA, ivi inclusi i richiami stati-stici indispensabili per calcolare iprincipali indicatori metrologici.8. Pennella C.R. MANAGING THEMETROLOGY SYSTEM - Ed. ASQQuality Press Milwaukee, Wisconsin.Il libro (e-book), rivolto ad approfon-dire in particolare tutti gli aspetti rela-tivi alla gestione delle apparecchiatu-re, alla loro taratura e confermametrologica; è molto utile per il vastonumero di test di autovalutazione inesso riportato, anche con riferimentoa tecniche statistiche.9. CCT THE CERTIFIED CALIBRATIONTECHNICIAN PRIMER – Ed. QualityCouncil of Indiana. È utile per la pre-parazione all’esame di CCT dell’ASQ(American Society for Quality). Forni-sce un compendio completo di tutte leprincipali tematiche metrologiche, conampio numero di test di esame al ter-mine di ogni capitolo. A parte è possi-bile acquistare anche l’ExaminationBook, in formato elettronico o carta-ceo. Utile per una completa autovalu-tazione e una misura quantitativa delleconoscenze possedute. Un intero capi-tolo è dedicato alle tecniche statisticheusate in metrologia, con un’ampiadisamina di casi e test specifici.

NOTE

1 Per esempio: la norma UNI EN ISO10012 “Sistemi di gestione della misura-zione – Requisiti per i processi e le appa-recchiature di misurazione”.2 Esse possono andare dalla più semplice

Fig. 12 – Domande stralciate da questionari per valutazione delle competenze in Metrologia

N.02ƒ

; 2014

ILTEMA

�

Michele Lanna, Consu-lente senior, opera inmolti laboratori di prima-rie aziende italiane. Hasviluppato diversi sistemiqualità in accordo alla

norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025 eha svolto attività di formazione incampo metrologico. È titolare dello Stu-dio Lanna & Associati di Roma.

T_M ƒ 112

UNI ISO/TR 10017 “Tecniche statistiche per la qualità”, alla seriedelle UNI 2859 “Criteri di campionamento per attributi” o altranorma relativa al campionamento per variabili, ecc.3 Per citarne ancora una: la UNI CEI ENV 13005 “Guida all’e-spressione dell’incertezza di misura”, che illustra passo passo leazioni necessarie a stimare l’errore di misura (casuale e siste-matico) da cui è affetta qualsivoglia misura.4 Non consideriamo qui tutte le norme che descrivono i metodidi prova o taratura di strumenti di misura, nei quali si ritrovanospecifici algoritmi da applicare per calcolare, ad esempio, l’er-rore massimo ammissibile o l’incertezza.5 Per esempio, una misura registrata come 10,00 ±0,01 conlivello di fiducia 95% significa che, soltanto nel (100 - 95 =)5% dei casi, l’intervallo di fiducia definito dai limiti (1,00 -0,01 =) 0,99 e (10,00 + 0,01 =) 1,01 non conterrà il valorevero del misurando (mentre nel 95% dei casi la differenza fra ilvalore vero e quello misurato risulterà, in valore assoluto, infe-riore a 0,01).6 Vedere: S.K. Kimothi: “The Uncertainty of Measurements” -ASQ Quality Press.7 Vedere DT 04 DT Accredia: “Prescrizioni sulle principali rego-le di scrittura”.8 Cfr. UNI CEI ISO 80001:2010 parte 1 “Grandezze e unità dimisura”.9 Peraltro già riportati nella norma UNI ISO/TR 10017“Guidaalle tecniche statistiche per l’ISO 9001”.10 Ciò significa: stesso procedimento di misurazione, stessoOsservatore, stesso strumento di misura, stesso luogo, stessecondizioni di utilizzazione e anche ripetizione entro un breveperiodo di tempo.11 La stabilità indica quant’è contenuta la deriva temporalenella misura di una stessa caratteristica. Essa può essere consi-derata come la variazione dell’accuratezza nel tempo e misu-rata utilizzando Carte della Media e dell’Escursione (v. prossi-mo Par. 3).12 Lo scostamento strumentale è la differenza tra la media d’in-dicazioni ripetute e un valore di riferimento di una grandezza.13 Vedere: UNI ISO 7870-1:2010 Carte di controllo.14 Pag. 5 UNI ISO/TR 10017.15 The Certified Calibration Technician Primer del Quality Coun-cil of Indiana, utile per sostenere l’esame di CCT presso l’ASQ.16 Per esempio, da SI a quello inglese e viceversa, conversionedi decimali in ppm, ecc.17 Trattato peraltro in modo esaustivo nel documento DT 04 DTdi Accredia.18 Per ulteriori approfondimenti su questi e altri metodi e stru-menti statistici (con orientamento soprattutto all’affidabilità), puòessere utilmente consultata la recente pubblicazione ANFIA con-trassegnata con [1] in Bibliografia.19 Nella (1) il simbolo e rappresenta l’errore specifico dellamisura contingente, mentre nella (3) il simbolo E rappresenta lasemiampiezza dell’intervallo di fiducia.20 Il livello di fiducia viene usualmente indicato con 1-α, dove α(suo complemento a 1) rappresenta il rischio di sbagliare ed èchiamato significatività. Una volta assunto il massimo rischio disbagliare che si accetta (ovvero la significatività α), è quindiimmediato ricavare il livello di fiducia come suo complemento a1 e poi (o ricorrendo alla Tabella della distribuzione normalestandard oppure utilizzando la distribuzione normale inversa diun software come EXCEL) si trova il corrispondente valore di zα/2.21 Il limite della linearità può essere superato introducendo dellevariabili ausiliarie, per esempio del tipo: X3 = X1

2, ecc.

ILTEMA

�

N.02ƒ

;2014

T_M ƒ 113T_M N. 2/ 14 ƒ 113

POCHE ISTRUZIONI FACILIIl metodo è particolarmente adatto all’impiego nei laboratori di corto circuito, o in generale quando si ha la necessi-

tà di calcolare il fattore di potenza in circuiti dove la corrente hadurata di alcune decine di millisecondi. Le uniche accortezze daadottare sono: (i) misurare il valore RMS ad avvenuto esaurimentodella componente unidirezionale; (ii) controllare che la corrente aregime (a transitorio esaurito) non abbia un inviluppo significativo,tipico ad esempio delle fasi sub-transitorie dei corto circuiti nei pres-si dei generatori; (iii) la corrente deve essere praticamente sinusoi-dale, ovvero il rapporto tra valore di picco e RMS dev’essere circapari a √2.Passiamo alla fase operativa:• si registri una corrente per 130 ms avendo cura d’inserire il circui-to in prossimità di un passaggio per lo zero di tensione (si veda peresempio la Fig. 1);• si prenda il valore assoluto della corrente di picco (che può esserenegativo o positivo a seconda che l’inserzione sia avvenuta a 0° o180°);• si prenda il valore RMS della corrente permanente; la misura puòessere fatta su un periodo di 20 ms;• si faccia il rapporto tra valore di picco e RMS;• s’inserisca il numero ottenuto, che chiameremo Ikcr, nel seguentepolinomio:

• s’inserisca il risultato, chiamato cos ϕ 1, nel seguente polinomio:

• si esegua la differenza tra cos ϕ 1 ed err ϕ :

err cos (cos ) (cos ) (cos ) (cos )ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ= − + − + −0 0613 11172 6 6428 16 9678 19 2408 7 93772 3 4 5, , , , , , ;

cos ϕ 1 156 7269 395 6216 401 4504 203 4663 51 3754 5 16492 3 4 5= − + − + −, , , , , ,I I I I Ikcr kcr kcr kcr kcr

THE CALCULATION OF THE POWER FACTOR IN CURRENT TRANSIENTS, AND THE RELATIVE UNCERTAINTYThe paper illustrates a new method for the calculation of the power factor in an a-c, 50 Hz current circuitof the Ohmic-Inductive type. Only the current waveform is acquired, and the insertion angle with respectto the voltage is controlled within a tolerance of ± 10°. A simple mathematical expression allows to cal-culate the power factor by means of the peak and RMS values of the current, with a remarkably low uncer-tainty.

RIASSUNTOIl presente articolo illustra una metodologia per il calcolo del fattore di potenza in un circuito in corrente alternatasinusoidale a 50 Hz di tipo ohmico-induttivo, acquisendo solamente la forma d’onda della corrente e controllandol’angolo d’inserzione rispetto alla tensione con una tolleranza di ± 10°. Una semplice espressione matematica per-metterà di calcolare il fattore di potenza tramite i valori di picco e RMS della corrente con un’incertezza di misuraparticolarmente bassa.


Metodo di calcolodel fattore di potenza

Flavio Floriani

in transitori di corrente e relativa incertezzaIL TEM

A

�

Figura 1 – Esempio di registrazione delle correnti

leranza di ± 10°.Si simulino numeri-camente 18 risultatidella [2] facendovariare il cosenodell’angolo ϕ apassi di 0,05 tra0,9 e 0,1, tenendofisso γ a 0 e varian-do t tra 0 e 0,13 apassi di 0,5 e -5. Siacquisiscano i valo-ri calcolati dellacorrente di picco eRMS a regime, e sene esegua il rap-porto (il valore dicorrente RMS sceltonon ha effetto sulrisultato). Si dimostra chetale rapporto puòvariare tra √2 perun circuito pura-mente resistivo e2√2 per un circuitopuramente indutti-vo.Chiameremo da

ora in avanti questo rapporto Ikcr.Si mettano quindi in una tabella i valori di cos ϕ relazionan-doli con i rispettivi valori di Ikcr calcolati: si otterrà così unagriglia equispaziata come in Tab. 1.Ora, mediante le tecniche di approssimazione polinomia-le, cerchiamo un polinomio di un certo grado n che diacome risultato il valore di cos ϕ in funzione del valore Ikcrtale che si possa avere una relazione del tipo:

Tale polinomio deve inoltre minimizzare l’errore rispettoalla soluzione esatta dell’equazione differenziale. Il gradodel polinomio non deve essere troppo alto per evitare dif-ficoltà di calcolo eccessive. Tramite i programmi MATLAB ed EXCEL si possono calco-lare i coefficienti di polinomi di vario grado e confrontarele curve ottenute con la curva risultante dalla soluzione del-l’equazione differenziale.

cos ( )ϕ = f Ikcr

T_M ƒ 114T_M ƒ 114

.

Il valore ottenuto è il valore del fattore di potenza. L’in-certezza associata alla misura è funzione dell’incertezzacon cui si realizza la misura di corrente; per esempio perun sistema che presenta un’incertezza tipo u sulla letturadi corrente pari a 1,2% si avrà un’incertezza estesa Ucon k = 2 pari a:• ± 0,022 per misure tra 0,9 e 0,5;• ± 0,009 per misure inferiori a 0,5 e fino a 0,2.

ALTRE ISTRUZIONI (UN PO’ MENO FACILI)

Sia:

[1]

l’equazione differenziale che descrive il comportamentodi un circuito Ohmico-induttivo. Sia v una sorgente di ten-sione alternata del tipo ν = ν sin(ω t), dove ω è la pulsa-zione del circuito che vale 2π f, con f la frequenza del cir-cuito che vale 50 Hz.L’andamento della corrente i nel circuito risulta esseredata dalla soluzione dell’equazione differenziale [1] eavrà la seguente espressione:

[2],

dove:ϕ è l’angolo caratteristico del circuito dato da arctg(Xl/R);γ è l’angolo d’inserzione rispetto all’onda di tensione;τ è la costante di tempo del circuito data da L/R;t è il tempo che può variare tra 0 e +∞ .Dall’analisi si evince che l’espressione ha due componen-ti, una periodica e simmetrica detta componente perma-nente, e una unidirezionale con andamento esponenzialedecrescente, funzione del rapporto L/R e dell’angolod’inserzione γ . Per γ = 0 la componente unidirezionale hail suo valore massimo.Si vuole ora illustrare un metodo per la determinazionedell’angolo ϕ mediante le sole misure dei valori di piccoe RMS della corrente, senza conoscere altri parametri econtrollando solamente l’angolo d’inserzione con una tol-

i t I t e

t

( ) ( ) ( )= + − − −

−2 sin sinω ϕ γ ϕ γ τ

ν = +Ri L di

dt

cos cos errϕ ϕ ϕ= −1

Figura 2 – Sovrapposizione curve ‘soluzione della [2]’ e ‘polinomio 5° grado’ Figura 3 – Errore tra ‘soluzione della [2]’ e ‘polinomio 5° grado’

Soluzioni numerichedell’ equazione differenziale

cos ϕ Ikcr

0,95 1,4150,9 1,4230,85 1,43770,8 1,45840,75 1,48430,7 1,51520,65 1,5510,6 1,5920,55 1,63840,5 1,69070,45 1,74940,4 1,81560,35 1,890,3 1,97410,25 2,06960,2 2,17860,15 2,30350,1 2,4438

T_M ƒ 115T_M ƒ 115

N.02ƒ

; 2014

ILTEMA

�

[3]

Risulta però esserci un errore ancora alto rispetto alla soluzione numerica della [2]. Si vuole quindi iterare il proces-so andando a costruire un secondo polinomio che questa volta interpolerà gli errori. Anche questo polinomio sarà di5° grado e avrà la seguente espressione:

[4] errϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ= − + − + −0 0613 11172 6 6428 16 9678 19 2408 7 93772 3 4 5, , cos , (cos ) , (cos ) , (cos ) , (cos )

cos , , , , , ,ϕ 1 156 7269 395 6216 401 4504 203 4663 51 3754 5 16492 3 4 5= − + − + −I I I I Ikcr kcr kcr kcr kcr

Si procede quindi con la valutazionedella curva che meglio si avvicina allasoluzione.Dall’analisi delle curve risulta che lamiglior approssimazione è quelladata da un polinomio di 5° grado i

cui coefficienti sono stati ottenuti dalprogramma MATLAB interpolando ipunti ai minimi quadrati (in Fig. 2sono sovrapposte le curve generatedalla soluzione dell’equazione diffe-renziale [2] e della curva polinomiale

di 5° grado; in Fig. 3 è evidenziatol’errore del polinomio rispetto allasoluzione della [2]).Il polinomio risulta avere la seguenteespressione:

Sottraendo il risultato dei due polino-mi si otterrà infine un valore che sidimostra scostarsi dalla soluzionedella [2] al massimo di ± 0,008 (uerr)nel campo di misura del cos ϕ tra 0,9e 0,2.

. [5]

La variazione dell’angolo di chiusura γdi ± 10° rispetto allo zero comporta unavariazione massima del valore di cosϕcalcolato di circa ±0,0002 (2e-04)(uang) che si può ritenere trascurabile.

cos cos errϕ ϕ ϕ= −1

INCERTAMENTE SICURO

Vediamo ora che incertezza possia-mo associare a questo valore calcola-to e quali sono i parametri che lainfluenzano. Essendo il parametrod’ingresso Ikcr ricavato dalla misura diuna corrente e precisamente dal valo-re di picco e dal valore RMS, la misu-ra sarà caratterizzata dall’incertezzaassociata alla misura di corrente dipicco e da quella associata alla misu-ra RMS. Tali incertezze, essendoprese dalla stessa catena di misura,saranno uguali, e avranno un fattore

di correlazione praticamente pari a 1.Applicando la formula per il calcolodelle incertezze nel caso di variabiliin ingresso correlate:

E quindi:

u fx

u x

fx

fxj

r x x u x u x

Ikcrii

N

i

ij i

N

i

N

i j i j

2

1

2

2

11

12

∂∂

∂∂

∂∂

+

+

=

= +=

−

∑

∑∑

( )

( , ) ( ) ( )

[6]

Ottenuto questo valore si può calcolare l’incertezza propagata dai polinomi [3] e [4] mediante l’applicazione delleseguenti formule:

[7]

[8] u c c c c c uerr poli= + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅1 2 3

24

35

4 2 22 3 4 5cos cos cos cos cosϕ ϕ ϕ ϕ )

u c c I c I c I c I upoli kcr kcr kcr kcr Ikcrcos = + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅( )1 2 3

24

35

4 2 22 3 4 5

u I

Iu

II

uI

II

u u rkcrRMS

IPK

RMSI

RMS

PK

RMSI I I IPK RMS PK RMS PK RMS

( ) ( ; )=

⋅ + −

⋅ + ⋅

−

⋅ ⋅ ⋅1 2 1

2

22

2

22

Dove cn sono i vari coefficienti calco-lati dei polinomi che si ritengono conincertezza trascurabile rispetto auIkcr.A questo valore si somma un contri-buto d’incertezza relativo all’angolodi chiusura uang. Questo contributo èstato stimato mediante simulazione

numerica risolvendo l’equazione diffe-renziale che caratterizza il circuitoper valori di -10° e +10° rispetto allozero di tensione. Calcolando la diffe-renza tra i cos ϕ calcolati si ottiene unintervallo di valori. Tale intervalloviene considerato con distribuzionerettangolare.

Un ulteriore contributo uerr viene cal-colato, sempre con metodo numerico,analizzando il massimo errore resi-duo tra la soluzione dell’equazionedifferenziale e la soluzione polino-miale tra valori di cosfi compresi tra0,9 e 0,2. Tale intervallo viene consi-derato con distribuzione rettangolare.

[9] u u upoli err

ang errcos cosϕ

ε ε= + +

⋅

+

⋅

2 2

2 2

2 3 2 3

T_M ƒ 116

Flavio Floriani è re-sponsabile di settore pres-so il laboratorio prove emisure INTEK SpA (Rezza-to - BS, [email protected]). Si occupa di

metrologia, sviluppo di sistemi di misu-ra, realizzazione di test elettrici.

• Incertezza associata alla misura di cos ϕ 1U con k = 2 da 0,5 a 0,2 = ±0,009.Analizzando la curva di errore resi-duo, data dal confronto tra le soluzioninumeriche della [2] con i risultati della[5], si evidenzia quello che è chiamatofenomeno di Runge: agli estremi deldominio [D(0,9 - 0,1)] si nota come lafunzione polinomiale tenda ad allonta-narsi repentinamente dalla funzioneapprossimata (vedi Fig. 6).

THAT’ S ALL FOLKS!

A fronte di tutto ciò possiamo dire checi basta misurare una corrente me-diante una sonda e un oscilloscopioche presentino un’incertezza ragione-vole per avere una misura del fattoredi potenza accurata. Inserire in corri-spondenza di un passaggio per lozero con una tolleranza di ± 10° nonè poi così difficile… si potrebbeanche tentare con apparecchi (appa-rati?) meccanici.È pur vero che in un sistema trifase ènecessario ripetere il processo per ognifase… ma tre misure sono meglio diuna. Il polinomio può essere inserito inqualsiasi programma di calcolo.

ILTEMA

�

N.02ƒ

;2014

Figura 4 – Andamento dell’incertezza

Figura 5 – Contributi d’incertezza

Figura 6 – Errore tra ‘soluzione della [2]’ e ‘polinomio 5°’

Essendo le variabili in ingresso corre-late (corrente di picco e RMS) si notacome, al crescere del valore di piccorispetto al valore RMS, l’incertezzaassociata alla misura di cos ϕ dimi-nuisca (vedi Fig. 4). Analizzato l’an-damento, si è deciso di dividere l’in-certezza associata in due intervalli, permisure da 0,9 a 0,5 e da 0,5 a 0,2.Si riportano a titolo di esempio i valo-ri d’incertezza estesa U con k = 2 cal-colati, avendo in ingresso un sistemadi misura della corrente che abbiaun’incertezza tipo associata u = 1,2%.In Fig. 5 sono evidenziati quali sono icontributi d’incertezza che maggior-mente influiscono sul risultato.

• Incertezza associata alla misura di cos ϕ U con k = 2 da 0,9 a 0,5 = ± 0,022

T_M ƒ 117T_M N. 2/ 14 ƒ 117

Dipartimento di Ingegneria Elettricae dell’Informazione, Politecnico di Bari(adamo, attivissimo, cavone, cice)@misure.poliba.it

INTRODUZIONE

Lo studio, la realizzazione e l’inge-gnerizzazione di nuovi materiali hasempre avuto come obiettivo il miglio-ramento delle prestazioni delle appli-cazioni e dei prodotti in cui essi ven-gono impiegati. Questo aspetto ap-pare ormai consolidato anche nelcampo delle discipline sportive, e nel-la fattispecie in quelle subacquee. Lapesca subacquea è fortemente coin-volta nella corsa a nuove tecnologie eall’utilizzo di materiali innovativi; lapratica in ambiente ostile e i mezziinizialmente rudimentali hanno fin dasubito richiesto un utilizzo più efficien-te delle limitate risorse a disposizione.Nell’ultimo decennio, soprattutto inItalia, le grosse aziende del settoresono state pian piano soppiantate darealtà molto più piccole, ma semprepiù specializzate su alcuni ben defini-ti prodotti. Queste ultime, stimolate daun mercato sempre più esigente e pre-parato, avvalendosi di strumentazio-ne tecnologicamente avanzata, si so-

no adoperate per migliorare le carat-teristiche tecniche e le prestazioni deiloro prodotti. Rilevante è il caso dei fu-cili che destano vivo interesse negliappassionati pescatori di apnea e im-pegnano le aziende del settore in unacorsa instancabile e continua all’inno-vazione.Le armi per la caccia subacquea sisuddividono, in base al sistema pro-pulsivo, in due grandi categorie: (i) glioleopneumatici, in cui il dardo vieneaccelerato da aria compressa inespansione e (ii) gli arbalete, che ri-corrono alla contrazione di una o piùcoppie di molle precedentemente al-lungate e agganciate sul dardo stes-so. Ognuna di queste due tipologie diarma presenta pregi e difetti: entram-be, nel tempo, sono state oggetto dimiglioramenti e rivisitazioni. Nel com-plesso, però, grazie alla semplicità difunzionamento e della struttura, non-ché al recente sviluppo di nuove tec-niche utili a rendere più efficace l’eie-zione della freccia aumentando così ilcampo di utilizzo, il modello arbalete

è di sicuro quello dominante e mag-giormente usato.La tecnica di propulsione applicata almodello arbalete risulta molto sempli-ce, ma al tempo stesso, le sue realiprestazioni sono fortemente dipen-denti dalle caratteristiche dei materia-li usati allo scopo. Le proprietà mec-caniche degli elastici infatti rivestonoun ruolo chiave nella valutazione del-la qualità dell’arma sulla quale ven-gono montati, e sono di fondamenta-le importanza per poter effettuare legiuste considerazioni al momento delsetting.Disporre quindi di un banco di provaautomatizzato per elastomeri subac-quei, semplice e soprattutto a bassocosto, che possa implementare unametodica accurata e affidabile atta altesting e all’estrapolazione dei para-metri e delle grandezze caratterizzan-ti il comportamento di questi materia-li, potrebbe rivelarsi utile alla crescitatecnologica delle numerose aziendeitaliane presenti nel settore e già lea-der mondiali in questo campo.

COMPORTAMENTO DELL’ ELASTOMERO VULCANIZZATO SOTTO TRAZIONE

Nell’arbalete, gli elastici di materialeelastomerico usati come propulsorivengono stirati in fase di armamento,accumulando energia, che poi cede-ranno al dardo in fase di sparo spin-gendolo verso il bersaglio. Per poterottenere un dispositivo bilanciato risul-

AN EXPERIMENTAL SETUP FOR SPEARFISHING APPLICATIONSThis paper describes the realization of an automated system for rubber cha-racterization in spearfishing applications. These materials, once lengthened,thanks to their ability to shrink very quickly, are used as dart propellers ofthese particular fishing tools. The system allows the evaluation of the slingbehavior getting its stress vs strain curve, based on values of some parameterssuch as the percentage elongation and the time elapsed between the stretchingand shrinking phases to which the device under test is subject.

RIASSUNTOL’articolo descrive un banco di prova automatico progettato e realizzatocon lo scopo di caratterizzare, in modo semplice e ripetibile, il comporta-mento degli elastici utilizzati nei fucili per la pesca subacquea. Questi ela-stici, una volta allungati, grazie alla loro notevole capacità di contrarsi rapi-damente, vengono adottati come propulsori del dardo di questi specificiattrezzi da pesca. Il sistema realizzato consente la valutazione del lorocomportamento ricavandone la curva sforzo-deformazione (σ− ε ) al variaredi alcuni parametri significativi quali l’elongazione percentuale e il tempotrascorso fra la fase di allungamento e il successivo scarico a cui il provinoè sottoposto.

MISURE PER L’INDUSTRIA

Un sistema per lacaratterizzazione di elastici

F. Adamo, F. Attivissimo, G. Cavone, G. Cice

per fucili subacqueiGLI

ALT

RI

TEM

I

�

T_M ƒ 118

N.02ƒ

;2014

GLIALTRI TEMI

�

ta quindi fondamentale stimare laquantità di energia che questi ultimisono in grado di accumulare e soprat-tutto quella che realmente sono ingrado di restituire. Anche la modalitàcon cui l’elastico restituisce l’energiaaccumulata è un parametro rilevanteche nasconde gli eventuali effetti d’i-steresi e di energia perduta dall’ela-stomero. I modelli commercializzatinon sono tutti uguali, e il loro com-portamento dipende fortemente dallaqualità della materia prima utilizzata,cioè la gomma naturale, nonché dauna serie di fasi nel processo di fab-bricazione e trattamento. Fondamen-tali sono l’aggiunta di polveri e diadditivi e la fase di reticolazione ovulcanizzazione [1].Tutti i materiali elastomerici sonocomunque caratterizzati dalla presen-za di lunghe catene polimeriche inter-connesse da punti di cross-link che, incondizioni di non deformazione, sipresentano normalmente ripiegate eraggomitolate su se stesse, mentre sot-to l’effetto di una forza esterna tendo-no a modificare la loro distribuzionespaziale, allineandosi parallelamentealla direzione dell’allungamento: acausa della loro naturale tendenza aritornare alla conformazione origina-ria, le macromolecole manifestanouna forza di richiamo (elastic recove-ry) di direzione uguale, ma verso op-posto a quella che ha generato ladeformazione. Rimuovendo la forzaesterna che ha provocato la deforma-zione, ciascuna catena polimericatende a recuperare la forma origina-le. Questo comportamento tipico dellagomma vulcanizzata è osservabileconsiderando la curva sforzo-defor-mazione o l’equivalente grafico cari-co-allungamento su un provino rettili-neo (Fig. 1).Escludendo i primissimi valori di de-formazione applicata, il valore dellosforzo assume un andamento quasilineare rispetto ai valori in ascissa,ovvero il campione segue la ben notalegge di Hooke:

(1)

con E modulo d’elasticità o di Young(Fig. 1, tratto A-B).

σ ε= ⋅E

Quando, invece, sempre più cateneelasticamente attive raggiungono ilmassimo della propria capacità diestendersi, la curva tende rapidamen-te a piegare verso l’alto (Fig. 1, trattoB-C) e, per elevate deformazioni, unelastomero construttura partico-larmente ordina-ta può cristalliz-zare, dandoluogo a un feno-meno non sem-pre reversibile(Fig. 1, tratto daC in poi). Conti-nuando l’allungamento si porta ilmateriale alla rottura.L’applicazione in oggetto richiede tutta-via stiramenti piuttosto modesti. Ai finidella caratterizzazione, quindi, gliintervalli interessati da un comporta-mento plastico e quello prossimo allarottura non saranno considerati. La cur-va ottenuta dal ciclo di scarica, sebbe-ne qualitativamente simile a quella dicarica, avrà valori inferiori. Questa iste-resi, indicativa di una perdita di ener-gia, è dovuta principalmente al feno-meno interno di rilassamento delle ca-tene polimeriche ed è fortemente dipen-dente dall’entità dell’allungamento edal tempo in cui il campione permanein uno stato di estensione.L’area sottesa da ciascuna curva rap-presenta l’energia che l’elastomero,nel caso del ciclo di carico, imma-gazzina, e nel caso del ciclo di scari-co, è in grado di restituire:

(2)

Note entrambe si può ricava-re la resilienza della specificagomma in esame [2]. Invecela modalità con cui il materia-le accumula e rilascia energiadurante i due cicli è in buonaparte dedotto dall’andamentovero e proprio che le curvecorrispondenti assumono, de-lineando così diversi compor-tamenti e tipologie di gomma[3].

IL SETUP DEL SISTEMA

Il banco elettro-meccanico per lamessa in trazione dell’elastico è statoprogettato e realizzato ricorrendo auna vite a sfere di ricircolo azionatada un motore passo-passo (Fig. 2). La

chiocciola dell’attuatore lineare cosìcostruito risulta solidale a un capo delprovino sotto test, consentendo l’allun-gamento di quest’ultimo. L’altro capodell’elastico è vincolato a una cella dicarico in grado di rilevare la forza dirichiamo espressa dal materiale sotto-posto ad allungamento [4].Il motore passo-passo è stato scelto infunzione della coppia necessaria perl’esecuzione della prova e valutataconsiderando una trazione massimadi richiamo pari a 980 N in corri-spondenza di uno step-rate sufficien-temente elevato. Il sensore di forzaselezionato presenta un carico massi-mo di lavoro di 1.960 N e una sensi-bilità di (3 ± 0,003) mV/V, in mododa garantire sia la massima linearitànel range effettivo di funzionamento,sia un buon rapporto segnale-rumoregià a monte dell’elettronica di condi-zionamento. L’incertezza totale di-

L F dslmax= ⋅∫ 0

Figura 1 – Andamento tipico del grafico sforzo-deformazione di un elastomero vulcanizzato

Figura 2 – Modello CAD del sistema realizzato

T_M ƒ 119

chiarata dal costruttore è pari al0,03% del fondo scala.Il sistema è completato da due sche-de elettroniche; la prima è dedicataal controllo del motore passo-passo,l’altra ha il compito di alimentare,condizionare e acquisire il segnaleproveniente dalla cella di carico. Suquest’ultima scheda risiede l’unità dicontrollo globale dell’intero algorit-mo, in grado di tener conto anchedell’entità dell’allungamento permezzo di un encoder ottico posizio-nato coassialmente all’asse di rota-zione dell’attuatore. Per evitare situa-zioni di stallo del motore, è statoimplementato un controllore numeri-co PI, progettato sulla base del valo-re ohmico-induttivo del singolo avvol-gimento dichiarato dal costruttore ein funzione del tempo di rispostadesiderato.Oltre a ciò, il controllore è stato dota-to di un’efficiente procedura di antiwind-up, ossia di controllo della mas-sima sovraelongazione iniziale inrisposta a una discontinuità di valorenel set-point. La conversione analogi-co-digitale del segnale provenientedalla cella di carico è eseguita da unconvertitore Σ ∆ a 16 bit. In fase ditest, e con carico statico applicato alsensore di forza, il noise-floor è statostimato in 2 LSB relazionato a un FSOdi circa 1.046 N.Grazie a un’interfaccia LabVIEW®,è possibile stabilire sia i parametrirelativi al provino sia quelli caratte-rizzanti il ciclo di misura che si

vuole effettuare, come l’elongazio-ne massima voluta e il tempo di per-manenza in trazione (Fig. 3). L’applicativo consente anche divisualizzare sia il set completo dellemisure ottenute sia il singolo ciclo,dalle cui curve sforzo-deformazioneindividua l’energia accumulata,quella restituita, il valore di resilien-za e le perdite. Infine, al terminedella procedura i risultati dei test,insieme ai valori dei parametri chehanno caratterizzato il ciclo di misu-ra, possono essere salvati per poteressere utilizzati in successive anali-si.

RISULTATI SPERIMENTALI

Al termine del setup del banco sonostati preparati una serie di provini dielastico lunghi 0,2 m, di diametri emescole differenti. I test sono stati ese-guiti al variare della sola deformazioneapplicata e del tempo di attesa in tra-zione, entrambi secondo valori presta-biliti. Fra un ciclo completo e il succes-sivo i campioni sono stati volutamentelasciati a riposo per un tempo pari a45’, consentendo all’elastico di recupe-rare le caratteristiche iniziali prima dieseguire un nuovo ciclo di misure. Altermine delle prove i dati ottenuti daelastomeri aventi le stesse sezioni sonostati raggruppati al fine di ottenerecurve esprimibili come carico in funzio-ne dell’allungamento percentuale.Gli andamenti sperimentali durante icicli di scarica hanno mostrato unadiscrepanza di valori. Alcune mesco-le infatti, molto più di altre, hannomanifestato un notevole degrada-mento della risposta all’aumentaredell’entità dell’allungamento e dellapermanenza sotto trazione (Fig. 4). Ilcampione individuato dalla curvaverde, pur essendo di materiale conla costante elastica e i “valori di ri-chiamo” più elevati per questa cate-goria, per allungamenti oltre il 400%ha manifestato un aumento repentino

N.02ƒ

; 2014 GLI

ALTRI TEMI�

Figura 3 – Screenshot dell’interfaccia di controllo

Figura 4 – Curve sperimentali per la categoria 16 mm. Allungamento del 425% e attesa in trazione di 60’

T_M ƒ 120

N.02ƒ

;2014

GLIALTRI TEMI

�

delle perdite fino a quando, dopoun’attesa di un’ora sotto trazione, lasua risposta è scesa addirittura al disotto dei valori garantiti da uno deglialtri provini, le cui prestazioni eranocomunque state sempre modeste.Per due campioni è stato valutatoanche il comportamento fino alla rot-tura (Fig. 5). Inizialmente è stato pos-sibile osservare un’inversione deivalori di carico in corrispondenza diun allungamento prossimo al 325%.All’aumentare dell’allungamento ladivergenza si è mantenuta costantefinché uno dei due, a partire dal625% di allungamento, ha iniziato amanifestare una risposta plastica, in-crementando il modulo elastico sinoalla rottura, la quale è avvenuta incorrispondenza di un allungamentodel 725%, assicurando un valore diresistenza misurato di circa 686 N.L’altro provino, invece, ha mantenutoun andamento molto più lineare finoal 650% di allungamento entrandopoi nel campo plastico. La rottura èavvenuta in corrispondenza di un’e-longazione dell’800% con un valoredi resistenza misurato pari a circa872 N. I valori di resistenza a faticacalcolati sono stati di 163,32 J e202,10 J, rispettivamente.

CONCLUSIONI

Oggigiorno il mercato dedicato alleattrezzature per la pesca subacquea èdiventato sempre più esigente. Per po-ter rispondere a questa crescente econtinua richiesta di prodotti di fasciaalta, le aziende del settore sono costret-

te a un costante processo distudio e innovazione dei propriprodotti, ricorrendo sempre piùall’ausilio di sistemi e dispositi-vi tecnologicamente avanzati.In questo ambito, l’analisi delcomportamento degli elasticiusati sui fucili arbalete puòessere un elemento di spintaper le aziende italiane, coin-volte in questa lotta senzaquartiere. A tale scopo, si èimplementato un sistema sem-plice e a basso costo, che puòaiutare i produttori nella rea-

lizzazione o nell’acquisto di manufat-ti sempre più affidabili e dalle specifi-che garantite. Oltretutto, la raccoltasistematica di dati significativi potreb-be consentire l’implementazione dimodelli matematici in grado d’indivi-duare la corretta correlazione fra ivari fattori in gioco ai fini di una mag-gior efficacia ed efficienza dell’attrez-zo da pesca. Questo consentirebbe di evitare errorigrossolani nella primissima fase dibilanciamento e prototipazione del-l’arbalete, evitando i lunghi periodi ditest in vasca e limitandoli solo a unfine tuning del dispositivo, a tutto van-taggio sia delle aziende che godreb-bero di tempi di produzione inferiori,sia dell’utente esperto, che potrebbeessere in grado di allestire in maniera“più consapevole” il proprio fucilesubacqueo.


1. G.T. Viola, F. Bacchelli, A. Fabbri,“Elastomeri”, Enciclopedia degli idro-carburi, vol. 2, pp. 789-935.2. Polymer Science Learning Center,“Mechanical properties of Polymers”,2005, http://www.pslc.ws/macrog/mech.htm.3. G. Dapiran, “Studio dell’arbalete -Gli elastici”, cap. 7, 2009.4. G. Cice, “Progettazione e realiz-zazione di un banco di prova per la caratterizzazione di elastici per la pesca subacquea”. Tesi di lau-rea magistrale in Ingegneria Elettro-nica. Politecnico di Bari. A.A.2012/2013.

Figura 5 – Allungamento sino alla rottura di due campioni appartenenti alla categoria 16 mm

Francesco Adamo èRicercatore Confermatoin Misure Elettriche edElettroniche presso il Poli-tecnico di Bari, Diparti-mento di Ingegneria Elet-

trica e dell’Informazione (DEI). I suoiprincipali interessi di ricerca riguardanola caratterizzazione statica e dinamicadei convertitori A/D, la progettazione erealizzazione di circuiti analogici emixed-signal per il condizionamento disegnale per sensori di vario tipo. Dedi-ca notevole attenzione alle più recentitecnologie di automazione domestica eindustriale, con particolare riferimentoalla tecnologia dell’Internet of Things, supiattaforme PC/Windows, nonché sudispositivi mobile Android. È membrodel GMEE.

Filippo Attivissimo èProfessore Associato diMisure Elettriche ed Elet-troniche presso il Politec-nico di Bari. I suoi princi-pali interessi di ricerca

riguardano le tematiche inerenti la teo-ria della stima e dell’incertezza di misu-ra, la progettazione di sensori per l’am-biente e per l’industria, la visione artifi-ciale, le misure per la medicina e perl’energia. Egli è membro dell’IEEE I&MSociety e del GMEE.

Giuseppe Cavone èRicercatore Confermatodi Misure Elettriche edElettroniche presso il Poli-tecnico di Bari, Diparti-mento di Ingegneria Elet-

trica e dell’Informazione (DEI). I suoiprincipali interessi di ricerca riguardanole misura su sistemi elettrici per l’ener-gia, le verifiche sugli impianti elettrici, lemisure per la qualità, i sistemi di certifi-cazione. È membro del GMEE.

Gianpaolo Cice si èlaureato in IngegneriaElettronica presso il Poli-tecnico di Bari nel 2013.Collabora con il Gruppodi Misure Elettriche ed

Elettroniche di Bari.

T_M N. 2/ 14 ƒ 121

Incertezza di misura: teoriacoerente o edificio da ricostruire?

METROLOGIA FONDAMENTALEGLI

ALT

RI

TEM

I Nicola Giaquinto

Parte 3: Un metodo semplice per il calcolo della propagazione bayesiana e frequentista

Dip. di Ingegneria Elettricae dell’Informazione, Politecnico di [email protected]

Nell’articolo precedente [1] di questaserie abbiamo visto che l’approcciobayesiano all’incertezza di misura,pur essendo per certi aspetti molto piùnaturale ed elegante di quello fre-quentista, presenta un serio difetto:alle distribuzioni di probabilità di tipobayesiano non si applicano le leggidi propagazione semplici valide perle “normali” variabili aleatorie (v.a.).Se X è una v.a., e Y=f (X ) è una suafunzione, la distribuzione di Y è imme-diatamente individuata, con ben notiprocedimenti analitici o numerici (adesempio il metodo Monte Carlo), inbase a quella di X e alla forma dellafunzione f ( ⋅ ). Tuttavia, se X è unaquantità sconosciuta di cui si è deter-minata la distribuzione con metodobayesiano, per determinare corretta-mente la distribuzione di Y=f (X )occorre ridefinire la prior distribution.Nell’articolo precedente si è anchemostrato, almeno in un esempio parti-colare, che con l’approccio frequenti-sta, pur “brutto” e pieno di difetti, lenormali leggi di propagazione forni-

scono invece risultati coerenti.Nel presente articolo (che riprendeidee illustrate dall’autore alla XXXIGiornata della Misurazione [2]) mo-striamo come calcolare e soprattuttocomprendere, in modo molto semplicee generale, la propagazione “baye-siana” e “frequentista”. Per propaga-zione bayesiana intendiamo quelladel Supplemento 1 (S1) [3], che nonprevede la (ri)definizione della priordistribution. Anche se la teoria baye-siana comporta talvolta l’uso di unamatematica alquanto complessa (acui si è accennato in [1]), l’analisi delproblema di propagazione userà solouno strumento semplice e ben noto, losviluppo in serie di Taylor. L’esito del-l’analisi tuttavia non è banalissimo edè anche d’immediato interesse sia teo-rico che applicativo. Dal punto divista teorico, il risultato inquadra egeneralizza il “paradosso di Stein”[4] discusso nell’articolo precedente,quantificando la misura in cui esso siapplica a qualsiasi problema di pro-pagazione. Dal punto di vista appli-

cativo risulta evidente che il S1, equindi la GUM nel suo complesso,porta inevitabilmente a stime errate,di poco o di molto, in una classemolto ampia di casi, e non solo nel-l’esempio descritto nel primo articolodi questa serie [5].

PROPAGAZIONE BAYESIANAE FREQUENTISTA

Prima di esaminare il meccanismodella propagazione con i due approc-ci, dobbiamo definire alcune quanti-tà, come da Tab. 1.Si noti che il vettore dei valori deimisurandi, X, è sconosciuto, mentrequello dei valori delle misure, X, ènoto. Di conseguenza l’errore E=X–X,è sconosciuto. Nell’approccio baye-siano, come sappiamo, X è aleatorioe X è deterministico, mentre nell’ap-proccio frequentista è vero il contra-rio. In entrambi i casi, la differenzaE=X–X, è aleatoria. Si suppone sem-pre che il valore atteso dell’errore siazero (E[E]=O), che equivale a suppor-re che i valori misurati siano la migliorstima dei valori sconosciuti (E[X]=X intermini bayesiani, E[X]=X in terminifrequentisti). La covarianza Σ dellequantità aleatorie E si può supporrenota, essendo una proprietà del vetto-re aleatorio X (caso bayesiano) o X(caso frequentista).

Propagazione bayesianaSe eseguiamo la propagazione insenso bayesiano, dobbiamo calcolarele proprietà della v.a. Y=f (X ), e inparticolare il suo valore atteso, che dàla miglior stima Y=E(Y), e la sua de-viazione standard, che dà l’incertez-

MEASUREMENT UNCERTAINTY: A COHERENT THEORY OR A SHAKY CONSTRUCTION? - PART 3This paper shows how to calculate, with very good approximation, theBayesian propagation of distributions described in the Supplement 1 ofGUM, using the simple device of the Taylor series truncated at the second-order term (rather than the first). The same series, written in an “opposite”way (i.e. applied to the measurement result, rather than to the measurand)allows to calculate the propagation of distributions in a frequentist sense. Apractical example shows the effectiveness of the method, as well as, onceagain, the troubles with the Bayesian propagation of Supplement 1.

RIASSUNTOIn questo articolo si mostra come calcolare con ottima approssimazione lapropagazione bayesiana delle distribuzioni, descritta nel Supplemento 1della GUM, mediante il semplice strumento della serie di Taylor arrestata alsecondo termine (invece che al primo). La stessa serie, scritta in modo“opposto” (e cioè applicata alla misura, invece che al misurando) permet-te di calcolare una propagazione delle distribuzioni in senso frequentista.Un esempio concreto mostra l’efficacia del metodo, nonché, ancora unavolta, i problemi della propagazione bayesiana del Supplemento 1.

T_M ƒ 122

N.02ƒ

;2014

za standard u(Y )=std[Y]. Conside-riamo perciò l’espansione in serie diTaylor di Y=f (X) attorno al punto X,evidenziando i termini del primo e delsecondo ordine:

. (1)

J(X) e H(X) sono il vettore jacobiano ela matrice hessiana valutati nei valorimisurati X. Dalla (1) è facile calcolareformule approssimate per la stima eper l’incertezza.Consideriamo prima di tutto la serietroncata al termine di primo ordine–J(X )E. In questo modo, poichéE[E]=0, l’espressione della stima edell’incertezza sono date da:

(2)

(3)

Queste non sono altro che le formule(1) e (13) nella GUM [6]. La secondaè la ben nota propagazione quadrati-ca delle incertezze standard. La pri-ma indica, invece, che la miglior sti-ma Y della grandezza di uscita Y, nel-l’approssimazione del primo ordine,coincide con il valore della funzionef ( ⋅ ) quando gli argomenti sono lemigliori stime X delle grandezze d’in-gresso (un’affermazione non banale,che la GUM dà per scontata). Questedue formule sono il nucleo del metodoapprossimato di valutazione dell’incer-tezza che nel S1 prende il nome diGUM Uncertainty Framework (GUF).Includendo nell’approssimazione i ter-mini di secondo ordine, le formule

u Y std Y E J X EE J X

J X E EE J X J X J XB

T T

T T T

( ˆ) [ ] [ ( ˆ ) ( ˆ )]

( ˆ ) [ ] ( ˆ ) ( ˆ ) ( ˆ )

= ≅ =

= = Σ

ˆ [ ] ( ˆ )Y E Y f= ≅ X

Y f X E f X

J X E E H X ET

= − = −

− + +

( ˆ ) ( ˆ )

( ˆ ) ( ˆ ) ...12

sono ovviamente più accurate, ovveropiù vicine ai risultati che si otterrebbe-ro calcolando la propagazione colmetodo Monte Carlo descritto nel S1. Èestremamente importante notare che lamiglior stima di Y non è più Y=f(X), ma:

. (4)

Il termine correttivo bayesiano è:

, (5)

ovvero, in termini scalari:

(6)

Naturalmente, u(Yi) sono le incertezzestandard delle grandezze in ingresso, eρ ij sono i coefficienti di correlazione.Anche per il calcolo dell’incertezza èpossibile considerare i termini del se-condo ordine. Questa correzione èeffettivamente presa in considerazionenella GUM (paragrafo 5.1.2), ed èusata in un esempio (numero H.1.2.7).Si deve però notare che tenere contodei termini del secondo ordine nellavalutazione dell’incertezza, e non nellavalutazione della miglior stima, come fala GUM, è quanto meno incoerente, senon addirittura privo di senso. NellaGUM il ruolo dei termini del secondoordine nel calcolo della stima è in real-tà menzionato (nel paragrafo H.2.4: siveda, in particolare, la formula H.10);tuttavia, la correzione non è esplicita-

∆ ˆ

( ˆ ) (ˆ )

ˆ,

ˆ,

Y E fX X

E E

fX X

u X u X

Bi j X

i ji j

i j X

ii j

j ij

=

=

=

∑

∑

12

12

2

2

∂∂ ∂

∂∂ ∂

ρ

∆ ˆ ( ˆ )Y E E H X EB

T=

12

∆ YB

ˆ [ ] ( ˆ ) ( ˆ )

( ˆ ) ˆ

Y E Y f X E E H X E

f X Y

BT

B

= ≅ +

=

= +

12

∆

mente calcolata, e non risulta partico-larmente chiara. Nel seguito valutere-mo la migliore stima tenendo conto deitermini del secondo ordine. Per l’incer-tezza sarà invece sufficiente usare laformula del primo ordine.

Propagazione frequentistaNell’approccio frequentista siamo inte-ressati alle proprietà della v.a. Y=f(X).In particolare, se il valore atteso diquesta variabile, E(Y ), coincide colvalore del misurando Y=f (X), allora lastima è corretta; in caso contrario, lastima è deviata ed è opportuno intro-durre una correzione, tale appunto darendere il valore atteso coincidente colvalore del misurando. Avendo inmente questo punto, consideriamo l’e-spansione in serie di Taylor di f(X):

. (7)

Se noti che il vettore jacobiano e lamatrice hessiana sono ora calcolatenelle quantità sconosciute X. Perciò essiora non possono essere rigorosamente“valutati”, ma solo “stimati”, per esem-pio approssimandoli con le quantitàJ(X) e H(X). Poiché queste quantità com-paiono nell’espressione dell’incertezzanotiamo che l’approccio frequentistaporta inevitabilmente a un’“incertezzasull’incertezza”: un inconveniente chenon esiste nell’approccio bayesiano.Il valore atteso della (7) è formalmen-te identico al (4), sostituendo al vetto-re X il vettore X:

(8)

Questa equazione, però, implica unacorrezione opposta rispetto alla (4).Infatti, essa ci dice che la quantitàY=f (X) è una stima distorta del “valo-re vero” Y=f (X). In altre parole, la (8)quantifica la deviazione della stimaGUF Y=f (X). La stima corretta è:

(9)

Il termine correttivo è perciò:

, (10)

vale a dire, uguale e opposto rispetto ∆ ˆ ( )Y E E H X EF

T≅ −

12

ˆ ( ˆ ) ( ) ( ˆ ) ˆY f X E E H X E f X YF

TF≅ −

= +12

∆

E Y f X E E H X ET[ ˆ] ( ) ( )≅ +

12

ˆ ( ˆ ) ( )

( ) ( ) ( ) ...

Y f X f X E

f X J X E E H X ET

= = + =

= + + +12

Tabella 1 – Simboli usati nelle formule di propagazione

N.02ƒ

; 2014

a quello che si ha con la propagazio-ne bayesiana. Per l’incertezza, la va-lutazione frequentista è formalmenteidentica a quella ottenuta con la pro-pagazione bayesiana. Al primo ordi-ne, essa è:

(11)

che è identica alla (3), sostituendo Xcon X. La differenza importante, è cheJ(XX) è ora una quantità incerta e che vastimata; lo stesso può dirsi dell’incertez-za uF(Y).

ESEMPI APPLICATIVI

Media quadraticaRiprendiamo l’esempio fatto in [5], sezio-ne 3. Si deve stimare la quantità scono-

sciuta , funzione(media quadratica) di N=2.500 valo-ri sconosciuti Xi. Sono note le stime Xi,ottenute dalla quantizzazione di Xicon passo Q=1, per cui risulta

. Qual è la miglior stima di Y, e qual è la suaincertezza? Trattandosi di una simula-zione, conosciamo il valore vero di Y,pari a 2,0011. In [5] il problema è stato risolto innan-zitutto con l’applicazione del meto-do Monte Carlo del S1, attraverso ilsoftware NPLUnc: si è ottenuto

e , unrisultato chiaramente errato. Poi, facendo uso della teoria della quan-tizzazione (TQ), si è derivata la stima

, e l’in-

certezza

(so-stanzialmente uguale a quella ricava-ta col metodo Monte Carlo). Il risulta-to della teoria della quantizzazione èpalesemente corretto, sia per le suebasi teoriche che per l’evidenza nu-merica.Risolviamo ora il problema con la teo-ria illustrata nella sezione precedente.Vettore jacobiano e matrice hessianadella funzione f ( ⋅ ) sono:

u Y Q Y NTQ GUF( ˆ ) ˆ / ,= =3 0 0167

ˆ ˆ / ,Y Y QTQ GUF= − =2 12 2 0083

u YS( ˆ ) ,1 0 01677= ˆ ,YS1 2 17498=

ˆ ˆ / ,Y X NGUF iiN= ==∑ 2

1 2 0916

Y X NiiN= =∑ 2

1 /

u Y std Y J X J XFT( ˆ) [ ] ( ) ( )= ≅ Σ

, (12)

dove IN è la matrice identità N × N.Poiché le derivate di ordine superioreal secondo sono nulle, le formule otte-nute troncando la serie di Taylor al se-condo ordine sono in questo casoesatte. Il termine correttivo da appli-care alla stima GUF, in base alleequazioni (5) e (10), è:

(13)

Otteniamo quindi gli stessi risultatiche avevamo ottenuto con la simula-zione Monte Carlo, e con l’applica-zione di noti risultati della teoria dellaquantizzazione. Con la propagazio-ne frequentista otteniamo il risultatocorretto della teoria della quantizza-zione: con la propagazione bayesia-na del S1 ne otteniamo uno errato.

Media armonicaPer mostrare la generalità del metodoe dei problemi della propagazionebayesiana, consideriamo un altroesempio. Si deve stimare la quantitàsconosciuta

, funzione (media

armonica) di N=2.500 valori scono-sciuti Xi. Sono note le stime Xi, rap-presentate in Fig. 1. Si sa che le stimesono affette da errori incorrelati amedia nulla e a distribuzione unifor-me in [–Q/2,Q/2], con Q=1. RisultaY GUF=f (X )H0,9479. Qual è la mi-gliore stima di Y, e qual è la sua incer-tezza?Innanzitutto forniamo le istruzioni Matlabnecessarie per riprodurre i risultati ripor-tati. Nel file NPLUnc_101_source.mandranno ricopiate le righe seguenti (siveda [5] per maggiori dettagli): rng(‘default’); rng(1); % reset delgeneratore di numeri casualiN = 2.500; % numero di misureX = 1+randn(N,1)*0.1; % valori “sco-nosciuti”Xhat = X+rand(N,1)-0.5; % valorimisuratiIl software NPLUnc fornisce il risultatoillustrato in Fig. 2. Secondo il softwa-re, la stima corretta è YH0,8789, con

Y f X X

i

N

i

N

= =

=

( )/

Π1

1

∆ ˆ ( ˆ )/Y

Nu X Q

B Fi

i= ± ⋅ = ±∑12

212

22

H XN

IN( ) = 2J XN

X T( ) = 2

un’incertezza standard u(Y)H0,0074.Ovviamente, questa risposta è incom-patibile con la stima GUF pari a0,9479, e la Fig. 2 evidenzia questaincompatibilità. Si noti che, contraria-mente all’esempio precedente, la pro-pagazione bayesiana corregge lastima GUF diminuendola, e non aumen-tandola. La propagazione frequentista,di conseguenza, la aumenterà.Come alternativa al metodo MonteCarlo di NPLUnc usiamo le formulederivate con la serie di Taylor. Il vetto-re jacobiano è J(X)=Y/(N ⋅ Xi),i=1,...,N, la matrice hessiana è:

. (14)

Di conseguenza, considerando che icoefficienti di correlazione sono nulli, iltermine correttivo dato da (5) e (10) è:

(15)

dove σ=Q2/12=0,0833 è la varian-

∆ ˆ ( )

ˆ ˆ ,

/Y E E H X E

Y

NN X

B FT

ji

N

= ±

≅

≅ − ≅=∑

12

12

1 1 0 05862

2 21

σ

H X H

NN

YX

i j

NY

X Xi j

iji

i j

( ) [ ]= =

− =

≠

1

12 2

2

per

per

Figura 1 – Grafico delle misure in ingresso(valori di X) nel problema della stima di una

media geometrica. La media geometrica dellemisure, affette da errori a distribuzione

uniforme in [-0,5, 0,5], è pari a circa 0,9479

Figura 2 – Risultato della propagazione Monte Carlo con NPLUnc nel problema di

media geometrica. Secondo NPLUnc, la stimacorretta è pari a 0,8789 con un’incertezzapari a 0,0074 (istogramma in blu). Questivalori sono incompatibili con la stima GUF0,9479, a cui il modello GUF attribuisce

l’incertezza 0,0065 (linea rossa)

±

T_M ƒ 124

GLIALTRI TEMI

�

N.02ƒ

;2014

za degli errori, e si è usato il dato

, che proviene daivalori delle misure. La correzioneporta a una stima bayesiana pari aYBH0,8892, e a una stima frequenti-sta pari a Y F=1,0065. Notiamo chela stima bayesiana ottenuta, 0,8892,approssima bene il valore 0,8789 for-nito dal metodo Monte Carlo del S1.La stima frequentista, 1,0065, è inve-ce assai vicina al valore vero di Y,esattamente noto perché siamo in unasimulazione: calcolando l’effettiva me-dia geometrica del vettore X nel codi-ce Matlab, si ha il risultato Y=0,9957.L’incertezza, calcolata usando lo jaco-biano, è pari a 0,0065 (coincide conla stima GUF). La vicinanza al valorevero della stima con propagazionefrequentista è compatibile con l’incer-tezza, contrariamente a quanto acca-de con la propagazione bayesiana.

CONSIDERAZIONI

L’esempio della media geometricamette in luce una serie di fatti, chevale la pena sottolineare. Prima ditutto, mentre nell’esempio della mediaquadratica era in qualche modo “intuiti-vo” che alla stima GUF occorresse sot-trarre, e non aggiungere, la quantitàQ2/12 (la potenza del rumore di quan-tizzazione), nell’esempio della mediageometrica non è affatto intuitivo né ilvalore, né il segno della correzione daapportare. È un esempio in cui è moltodifficile rendersi conto dell’erroneità delrisultato di S1 mediante considerazionidi tipo “fisico” o “intuitivo”. In secondo luogo, è bene avvisare chel’esempio è stato costruito con unnumero elevato di grandezze d’ingres-so (N=2.500) solo per rendere parti-colarmente evidente la divergenza tragli approcci bayesiano e frequentista.È facile, però, costruire esempi anchecon sole due grandezze d’ingresso, incui la differenza rimane comunque si-gnificativa, e tale da comportare erroridi stima non trascurabili.La terza cosa da sottolineare è, ancorauna volta, che non è errato l’approcciobayesiano, ma la sua implementazionesemplificata descritta nel S1. È tuttaviaparere dell’autore che il problema evi-

1 3535 62/ ˆ ,Xi∑ ≅

denziato renda l’approccio bayesianochiaramente non adatto a fare da teo-ria portante in una guida alla propa-gazione dell’incertezza di misura. Ditutti i problemi di statistica che si pos-sono affrontare con approccio baye-siano, quello della propagazione del-l’incertezza è probabilmente il peggio-re di tutti.Infine, va rimarcato che non è vero chela propagazione bayesiana qui descrit-ta sia sempre scorretta, e quella fre-quentista sempre corretta. Si possonocostruire esempi in cui è vero l’opposto.La propagazione bayesiana risulta cor-retta nel raro caso in cui gli errori sonoincorrelati con i valori misurati X, inveceche con i valori da misurare X. Svilup-pare questi esempi e spiegarne la teo-ria richiederebbe troppo spazio: tutta-via, si avverte il lettore che la loro esi-stenza non rende più affidabile la teo-ria bayesiana nei problemi di propa-gazione dell’incertezza. Essa indica,piuttosto, che i problemi di propaga-zione vanno trattati con un approcciopiù flessibile, in cui tutte le grandezze ingioco vanno riguardate come variabilialeatorie: valori sconosciuti, valori misu-rati, e loro differenze (errori di misura).

CONCLUSIONI

Si è mostrato come all’approccio baye-siano del S1 corrisponda un certomodo di scrivere la serie di Taylor delmodello della misurazione, e all’ap-proccio frequentista ne corrisponda unoin un certo senso opposto. La serie diTaylor arrestata al secondo termine,invece che al primo, costituisce uno stru-mento potente, che permette di risolve-re problemi di propagazione moltogenerali, e di comprendere la differen-te logica dei due approcci. Bayesiani ofrequentisti, la serie permette di calcola-re analiticamente e con ottima appros-simazione ciò che darebbe un metodonumerico di tipo Monte Carlo. Si èmostrato nuovamente che l’approcciodel S1 porta a un risultato completa-mente errato, mentre con l’approcciofrequentista si ottiene un risultato corret-to; ma si potrebbero anche fornireesempi in cui avviene il contrario.Lo studio dell’incertezza di misura e

della sua propagazione non si fermaqui. Tuttavia quanto è stato scrittodovrebbe rendere sufficientemente chia-ri i problemi nell’attuale teoria dell’in-certezza di misura. Possiamo fare affi-damento sulla GUM, ovvero sul GUMUncertainty Framework? In molti casi,evidentemente, no. Possiamo risolvere iproblemi del GUF col S1? Alla luce diquanto esposto, no. Dovremmo allorariscrivere la teoria dell’incertezza subasi frequentiste, invece che bayesane?No. Benché si tratti di basi un po’ piùsicure, anche questo non eviterebbe dicadere a volte in soluzioni paradossali,e porterebbe con sé una serie di altriproblemi.Infine, possiamo dire di disporre diuna teoria coerente dell’incertezza dimisura? Lasciamo al lettore la rispostaa questa domanda.


[1] N. Giaquinto, Tutto_Misure, vol.XV, n. 4, pp. 271-276, dicembre2013.[2] N. Giaquinto, Relazioni invitatealla XXXI Giornata della Misurazione,Roma, 18 giugno 2013. Disponibile su:http://gmee.dti.unimi.it/GdM2013/Relazioni.[3] International Organization forStandardization, ISO/IEC Guide 98-3:2008/Suppl 1:2008 ISO, 2008.[4] C. Stein, Ann. Math. Stat., vol.30, n. 4, pp. 877-880, 1959.[5] N. Giaquinto, Tutto_Misure, vol. XV,n. 3, pp. 189-194, settembre 2013.[6] International Organization forStandardization, ISO/IEC Guide 98-3:2008 ISO, 2008.

Nicola Giaquinto Pro-fessore Associato di MisureElettriche ed Elettronichepresso il Dipartimento diIngegneria Elettrica e del-l’Informazione del Poli-

tecnico di Bari. I suoi principali interessi diricerca riguardano l’elaborazione numeri-ca dei segnali per le misure e la sensistica,i modelli matematici per le misure, l’affi-dabilità e la qualità, e le problematicheteoriche relative alla definizione e allavalutazione dell’incertezza di misura.

T_M N. 2/ 14 ƒ 125

Verso la comunicazionea larga banda per smart grid

MISURE PER LA SMART GRIDGLI

ALT

RI

TEM

I P. Ferrari1, A. Flammini1, S. Rinaldi1, D. Della Giustina2

Analisi delle prestazioni di un sistema reale

1 Dipartimento di Ingegneriadell’Informazione, Università di [email protected] A2A Reti Elettriche spa, Brescia

LE SMART GRID E LE NUOVE SFIDE DELL’ ICT

Negli ultimi anni sono sorte nuove esi-genze di monitoraggio e automazionedel sistema di distribuzione dell’ener-gia elettrica in seguito al sempre mag-giore livello di penetrazione delle fontienergetiche rinnovabili. La tendenzadegli operatori di distribuzione dell’e-nergia elettrica è finalizzata al sistemadi monitoraggio e controllo distribuito,la cosiddetta Smart Grid, che imponeuna comunicazione capillare tra lecabine di trasformazione (primaria esecondaria) e il centro di controllo. Allabase di tale soluzione vi è lo standardIEC 61850, un insieme di protocolli(quali i protocolli di sincronizzazione edi comunicazione [1]) definiti per l’au-tomazione delle sottostazioni primarie,ma che può essere esteso all’automa-zione della rete di distribuzione. Lacittà di Brescia è all’avanguardia nellarealizzazione di une rete energeticaintegrata, come dimostrano importantiprogetti pilota, quali il progetto INTE-GRIS (7° Programma Quadro Europeo)[2] e il progetto Smart City – BresciaSmart Living, che vedrà coinvolte, tra

gli altri, l’Università degli Studi di Bre-scia e A2A spa, e recentemente finan-ziato dal MIUR.La gestione della rete elettrica modernarichiede un sistema di controllo e prote-zione distribuito, che può essere realiz-zato solo attraverso un’infrastruttura dicomunicazione che collega tra di lorole sottostazioni di trasformazione. Tutta-via, l’installazione di un’infrastruttura dicomunicazione dedicata non è fattibiledal punto di vista economico, a causadelle dimensioni geografiche. Tipica-mente si integrano infrastrutture già esi-stenti con altre dedicate, formando unarete eterogenea [2]. Un possibile ap-proccio consiste nel collegare un picco-lo numero di sottostazioni con fibre otti-che (FO), e quindi estendere la comuni-cazione utilizzando altre tecnologieche abbiano un costo d’installazionelimitato, come Wi-Fi, Power Line Com-munication (PLC) o Broadband PowerLine di media tensione (MT-BPL) [3].Diversi sono i parametri che devonoessere presi in considerazione prima discegliere la tecnologia adatta, tra cui ipiù importanti sono:• Ridotto tempo di latenza;• Sincronizzazione temporale;

• Disponibilità e affidabilità;• Larghezza di Banda.Per quanto riguarda il primo punto,l’automazione delle rete elettrica ri-chiede che le informazioni siano tra-sferite entro un certo tempo massimo,chiamato tempo di latenza. Si pensiad esempio alle protezioni elettriche.In alcune applicazioni, oltre alla laten-za, è importante anche che sia limita-to il jitter di comunicazione, inteso co-me la massima variazione del ritardodi propagazione dei pacchetti. Le ap-plicazioni di controllo e di monitorag-gio con requisiti più stringenti richie-dono inoltre che i diversi dispositivi in-stallati sulla rete condividano la stessabase temporale: si pensi ad esempioa un sistema di monitoraggio distri-buito. Un’altra caratteristica molto im-portante è che la rete di comunicazio-ne trasferisca le informazioni senza laperdita di dati, obiettivo che può esse-re ottenuto attraverso la ridondanza alivello fisico delle connessioni dellarete di comunicazione.

RETE DI COMUNICAZIONE A BANDA LARGA PER SMART GRID: L’ ESEMPIO DI BRESCIA

La caratterizzazione sperimentale èstata condotta su parte della rete didistribuzione elettrica della città diBrescia. Quest’area è gestita da A2AReti Elettriche SpA. Durante il proget-to INTEGRIS (7° Programma QuadroEuropeo) [2], una parte della rete elet-trica di distribuzione è stata attrezza-ta con una rete di comunicazione ete-rogenea, costituita da un mix di fibra

TOWARD BROADBAND COMMUNICATION FOR SMART GRIDThe recent introduction of renewable energy sources and energy savingspolicy has resulted in the development of the so-called Smart Grid, the inte-gration between energy grid and communication networks. This infrastructureis often composed by various technologies, wired and wireless, each offe-ring different benefits. For these reason, a characterization of the outgoingsmart grid developed in the city of Brescia has been presented, highlightingits advantages and disadvantages.

RIASSUNTOLa recente introduzione di fonti energetiche rinnovabili e la necessità diminimizzare gli sprechi ha portato allo sviluppo della cosiddetta SmartGrid, l’integrazione tra la rete energetica e le reti di comunicazione. Taleinfrastruttura è spesso costituita da varie tecnologie, cablate e wireless,ognuna delle quali offre prestazioni differenti. Per questo è stata effettuatauna caratterizzazione della rete realizzata presso la città di Brescia, evi-denziandone pregi e difetti.

N.02ƒ

;2014

GLIALTRI TEMI

�

ottica, MT-BPL e Wi-Fi. L’area di prova,rappresentata in Fig. 1, è composta di13 sottostazioni secondarie MT/BT ali-mentate da tre linee in media tensioneprovenienti dalla Cabina Primariadenominata PS0023.La rete di comunicazione primaria ècomposta da un anello in fibra ottica checollega tre cabine secondarie e unacabina primaria. La comunicazione èstata estesa ad altre nove cabine secon-darie, utilizzando la MT-BPL. Un esempiodi sottostazione secondaria coinvoltadalla sperimentazione in Fig. 2.a. Ognimodem MT-BPL è stato connesso allarete elettrica attraverso un accoppiatorein media tensione (Fig. 2.b). Durante lasperimentazione sono state consideratesotto-reti (chiamate anche celle) operan-ti in banda a bassa frequenza (2-7MHz) e ad alta frequenza (8-18 MHz).Un’ulteriore sottostazione è collegataalla cabina primaria tramite un collega-mento Wi-Fi e MT-BPL. I dati provenien-ti dal campo possono essere trasferiti alcentro di controllo dell’azienda di di-stribuzione utilizzando l’anello in fibraottica esistente che collega tutte le cabi-ne primarie della città.

LA CARATTERIZZAZIONE DELLA COMUNICAZIONE IN UNA SMART GRID

La latenza di comunicazione in reti MT-BPLUna delle tecnologie di comunicazionepiù promettenti per le Smart Grid è la

tecnologia di MT-BPL. Tuttavia nella let-teratura scientifica la maggior partedei lavori focalizzano l’attenzione solosulla caratterizzazione a livello fisicodella comunicazione, mentre non cisono indicazioni sull’analisi della laten-za di comunicazione su reti MT-BPL. Ilparametro principale che viene utiliz-zato per la valutazione delle prestazio-ni di una rete di comunicazione è lalatenza, definita come l’intervallo ditempo che intercorre tra la trasmissionedi un’informazione e la sua ricezione.Di seguito viene fornita una caratteriz-zazione sperimentale delle prestazionidi comunicazione, applicate a uno sce-nario di rete di distribuzione reale.La caratterizzazione della latenza dicomunicazione è avvenuta sfruttandoi servizi offerti dal protocollo ICMP,che ha permesso d’indentificare ilritardo di comunicazione, a livelloapplicativo, introdotto da ogni singo-la tratta. I test sono stati eseguiti siasu singoli link che su tratte multihopdella rete MT-BPL di Fig. 1. Le distri-buzioni dei ritardi di comunicazioneottenute nella cella MT-BPL ad alta fre-quenza (cella 8-18 MHz), sono ripor-tate in Fig. 3. In particolare, si noticome il ritardo di comunicazione au-menta all’aumentare del numero dihop intermedi tra il nodo sorgente equello di destinazione, come si puònotare anche dalla Tab. 1. L’analisiha dimostrato chiaramente che, nel95% delle prove effettuate, il tempodi andata e ritorno a livello applicati-vo di un pacchetto è inferiore ai120 ms [3], anche quando sono con-siderate tratte con 4 hop. Tale risulta-to consente di affermare, in via preli-minare, che è possibile gestire l’auto-mazione della rete di distribuzioneanche utilizzando la rete MT-BPL.

Valutazione della sincronizzazione temporaleLe applicazioni di monitoraggio econtrollo della Smart Grid richiedonola sincronizzazione temporale dei

diversi attori che com-pongono il sistema. Lanorma IEC 61850 defi-nisce diverse classi diaccuratezza, principal-mente definite per le

sottostazioni primarie [4]: da centi-naia di millisecondi, come richiesto inapplicazioni di monitoraggio SCADA,a pochi microsecondi, come richiestodalle applicazioni di misura distribui-te. Come ben noto in letteratura, ilprotocollo Network Time Protocol(NTP) è in grado di distribuire il riferi-mento temporale con un’accuratezzadell’ordine di centinaia di microse-condi in una rete locale. Una sincro-nizzazione temporale più esatta ri-chiede un attento impiego della rete el’uso di un protocollo dedicato, comelo IEEE 1588.Quando l’infrastruttura si basa su di-verse tecnologie, ogni segmento forni-sce prestazioni diverse. Per esempio,il jitter di un collegamento FO è moltoinferiore ai collegamenti wireless oMT-BPL. Un’accurata sincronizzazionetemporale in un’infrastruttura eteroge-nea richiede un’attenta analisi. L’infra-struttura di riferimento, caratterizzatanella sezione precedente (Fig. 1), èstata quindi utilizzata per validare lecapacità di distribuire l’informazionetemporale [5].I risultati ottenuti indicano che lediverse tecnologie di comunicazioneinfluenzano la prestazione di sincro-nizzazione in modi diversi. Il collega-mento in fibra ottica fornisce le miglio-ri prestazioni di sincronizzazione: talilink forniscono un jitter di sincronizza-zione dell’ordine di pochi millisecon-di. Si veda, ad esempio, la distribu-zione dell’offset temporale di dueclient NTP installati nelle sottostazioniPS0023 e SS1341 di Fig. 4. Al con-trario, la connessione MT– BPL influen-za profondamente la prestazione disincronizzazione a causa delle carat-teristiche intrinseche di questa tecno-logia: attraverso di essi si può ottene-re un jitter di sincronizzazione dell’or-dine di 20 ms su un link di tre hop MT-BPL (SS0827), con un’analisi effettua-ta per 2 giorni consecutivi (Fig. 4). Irisultati confermano che questa archi-tettura è adatta per quelle applicazio-

Figura 1 – L’infrastruttura di comunicazione considerata durante i test

Figura 2 – Esempio di sottostazione secondaria coinvolta nellasperimentazione (a) e accoppiatore di media tensione utilizzato

per permettere la comunicazione power line (b)

T_M ƒ 127

ni che richiedono un’accuratezza disincronizzazione nell’ordine di pochedecine di millisecondi.

PROSPETTIVE PER L’ AUTOMAZIONE DELLA RETE ELETTRICA

L’infrastruttura di comunicazionenecessaria per l’automazione dellarete di distribuzione elettrica deveessere costituita da tecnologie etero-

genee, tra cui la MT-BPL riveste un ruo-lo primario. Parte della rete di di-stribuzione della città di Brescia, gesti-ta da A2A reti elettriche, è stata con-nessa attraverso una rete di comunica-zione eterogenea, tra cui spicca laMT-BPL. Tale infrastruttura è stata og-getto di una valutazione sperimentaledella latenza di servizio: il 95% dellerichieste di servizio su MT-BPL vengo-no trasmesse sulla rete con un tempodi andata e ritorno inferiore a 120 ms,sufficiente per garantire l’automazio-ne dei sistemi più semplici. Inoltre,attraverso il protocollo NTP, è possibi-le distribuire l’informazione tempora-le, sulla stessa infrastruttura, conun’incertezza di sincronizzazione chepuò variare da 1 ms a 20 ms, a se-conda della tecnologia adottata perla realizzazione del segmento di rete(ad esempio FO, BPL e Wi-Fi).


1. C.M. De Dominicis, P. Ferrari, A.Flammini, S. Rinaldi, M. Quarantelli,“On the Use of IEEE 1588 in ExistingIEC 61850-Based SASs: CurrentBehavior and Future Challenges”,IEEE Trans. Instrumentation and Mea-surement, Sept., 2011, Vol. 60, N. 9,pp. 3070-3081.2. S. Repo, D. Della Giustina, G.Ravera, L. Cremaschini, S. Zanini, J.M. Selga and P. Järventausta, “UseCase Analysis of Real Time Low Volta-ge Network Management”, in Proc. ofIEEE ISGT-EU, UK, Dec. 5-7 2011, pp.1-8.3. D. Della Giustina, P. Ferrari, A.

Flammini, S. Rinaldi, E. Sisinni, “Auto-mation of Distribution Grids With IEC61850: A First Approach UsingBroadband Power Line Communica-tion”, IEEE Trans. Instrumentation andMeasurement, Sept., 2013, Vol. 62,N. 9, pp. 2372-2383.

N.02ƒ

; 2014

GLIALTRI TEMI

�

Dir. Media (ms) Dev. Std. (ms) 95 per. (ms) Jitter (ms)

1341->1006 8 3 13 27

1341->0468 14 3 19 23

1341->0867 15 3 20 57

1006->0468 8 3 13 20

0468->0867 8 3 13 39

Tabella 1 – Il tempo di andata e ritorno misurato sui diversi segmenti della rete MT-BPL (2.600 campioni, pacchetti di 64 byte)

Figura 3 – Il tempo di andata e ritorno misurato utilizzando i messaggi ICMP

(64 byte) in diversi segmenti della rete MT-BPL

Figura 4 – La distribuzione dell’offsettemporale del client NTP installato

in diverse sottostazioni

T_M ƒ 128

N.02ƒ

;2014

GLIALTRI TEMI

�

4. P. Ferrari, A. Flammini, S. Rinaldi,G. Prytz, “Time synchronization con-cerns in substation automationsystem”, in Proc. of IEEE AMPS, Ger-

• E altro ancora… • Contattateci per saperne di più!

Lonos Test SrlVia Mentana 17, 20900 Monza (MB)

[email protected]

Lonos Test Srl: Passione e Competenza nel settore delle macchine prove materiali da oltre 30 anni

Da noi potete trovare qualità, affidabilità, professionalità per soddisfareogni vostra esigenza di prove materiali a prezzi estremamente competitivi!

• Range completo di Macchine Universali di prova da 2 kN a 1000 kN• Stativi manuali e motorizzati• Pendoli Charpy 300-450 J e completa accessoristica per prove di resilienza

(Brocciatrici, Brocce, Attrezzatura per prove di resilienza a bassa temperatura)• Macchine di Creep, Macchine Prova Jominy, Macchine per Prove di Piega, Torsiometri,

Macchine per rilievo indice di aderenza, Durometri per prove Rockwell, Vickers, Brinell

Paolo Ferrari ha conseguito il Dottorato diRicerca presso l’Università degli Studi di Bre-scia nel 2003. Attualmente è Ricercatore diMisure presso l’Università degli studi di Bre-scia. Le sue attività di ricerca riguardano l’e-laborazione dei segnali per i sistemi di misura

embedded, smart sensor, le reti di sensori, le reti di comuni-cazione industriale e per applicazioni di Smart Grid.

Alessandra Flammini è responsabilescientifico di numerosi progetti di ricercascientifica finanziati dal MIUR. Attualmente èProfessore Associato presso l’Università deglistudi di Brescia. Le sue attività di ricerca inclu-dono la strumentazione elettronica, l’elabora-

zione di segnali digitali provenienti da sensori, smart sensor,le reti di sensori wireless e cablate, con particolare attenzio-ne alle tecniche di sincronizzazione.

Davide Della Giustina ha conseguito ilDottorato di Ricerca presso l’Università degliStudi di Milano nel 2010, occupandosi di elet-tronica di potenza ed elaborazione digitaledei segnali. Attualmente svolge il ruolo di pro-ject manager presso A2A Reti Elettriche per i

progetti riguardanti le Smart Grid.

Stefano Rinaldi ha conseguito il Dottoratodi Ricerca presso l’Università degli Studi diBrescia nel 2010. Attualmente è titolare diAssegno di Ricerca presso l’Università di Bre-scia. Le sue attività di ricerca riguardano le retidi comunicazione industriali e per l’automa-

zione elettrica, le reti di sensori, i metodi di sincronizzazio-ne temporale, i protocolli di ridondanza, le Smart Grid el’Home Automation.

many, Sept. 28-30, 2011, pp. 112-117.5. D. Della Giustina, P. Ferrari, A.Flammini, S. Rinaldi, “Experimental

Characterization of Time Synchroni-zation over a Heterogeneous Networkfor Smart Grids”, In Proc. of IEEEAMPS, Germany, Sept. 25-27, 2013.

T_M N. 2/ 14 ƒ 129

Energy Harvestingin ambito tramviario

MISURE PER L’ENERGIAGLI

ALT

RI

TEM

IL. Angrisani1, F. Bonavolontà1, G. Ianniello1, A. Liccardo2, R. Schiano Lo Moriello1, A. Tedesco2

Dispositivo basato su generatori piezoelettrici per il recupero dell’energia dissipata durante il moto di tram

1 Dip. di Ingegneria Elettrica e delleTecnologie dell’Informazione,Università di Napoli Federico [email protected] Innovation&Competitiveness -Ansaldo STS, [email protected]

INTRODUZIONE

Il progetto PiezoRail trova colloca-zione nel più ampio scenario con-cernente la domanda, ormai in con-tinua crescita, di sistemi pubblici ditrasporto e di tramvie contraddistintida elevate prestazioni e ridottoimpatto sull’ambiente urbano, specienei centri a elevato pregio architet-tonico. Finanziato dal Ministero del-l’Ambiente e della Tutela del Terrio-rio e del Mare (MATTM) e sviluppa-to dalla società Ansaldo STS, capo-fila, in collaborazione con la societàPantecnica e con i gruppi di “Misu-re” e di “Progettazione Industriale”dell’Università di Napoli Federico II,ha voluto fornire una possibile rispo-sta a tale domanda, puntando all’ef-ficienza energetica di un sistema ditrasporto urbano su rotaia e alla con-seguente benefica ricaduta ambien-tale.Il progetto, nello specifico, è natodalla sfidante idea di allocare sottorotaia generatori piezoelettrici, chehanno ricevuto e ricevono molta atten-zione nell’ambito delle tecniche dienergy harvesting a partire da feno-

meni vibratori [1], al fine di produrreenergia elettrica sfruttando il gradien-te di pressione generato dalle solleci-tazioni a cui la rotaia è sottopostadurante il passaggio dei veicoli tram-viari [2-3].Grazie allo studio teorico di tutti gliaspetti meccanici, elettronici e strut-turali coinvolti e a una adeguata spe-rimentazione in un sito dimostratore,è stato sviluppato un sistema di con-versione dell’energia meccanica inelettrica, costituito da moduli di ge-neratori piezoelettrici e circuiti di ac-cumulo dell’energia prodotta. La spe-rimentazione ha consentito di effet-tuare la caratterizzazione elettrica emeccanica, la valutazione dell’effi-cienza energetica, la verifica dellarobustezza alle sollecitazioni, del-l’affidabilità/manutenibilità neltempo e della compatibilità norma-tiva.

SISTEMA DI ENERGY HARVESTING

Il cuore del sistema di conversionedell’energia è costituito da un modu-

lo di generatori piezoelettrici postoal di sotto della rotaia. Ciascun assedel veicolo tramviario, nel passaggiosul tratto di binario equipaggiato conil modulo, esercita una pressione chesi trasferisce dalla rotaia al modulodi generazione. I generatori piezoe-lettrici si comprimono e decomprimo-no in corrispondenza del passaggiodegli assi del veicolo tramviario sulmodulo, generando così potenzaelettrica mediante la conversione del-l’energia meccanica dovuta alladeformazione.Il singolo modulo di generazione ècostituito da dieci provini di materia-le piezoelettrico, disposti in coppiesu due file lungo la direzione longi-tudinale dell’asse della rotaia. Que-sta configurazione geometrica, unita-mente a un’opportuna scelta deimateriali da interporre tra base dellarotaia e suolo, garantisce la massimasollecitazione per tutti i generatori,consentendo di massimizzare la con-versione di energia meccanica inelettrica. Gli elementi piezoelettricisono muniti di calotta sferica nellaparte superiore e di piastre di ripar-tizione in acciaio nella parte inferio-re. Il modulo è stato inserito in uninnovativo armamento ferrotramvia-rio antivibrante CSFL-ERS (Conti-nuously Supported FastenerLessEmbedded Rail System) realizzatodalla società CDM, capace d’isolareun binario in modo continuo, conelasticità omogenea, senza organi difissaggio meccanico, garantendo il

ENERGY HARVESTING IN URBAN RAILWAY TRANSPORTActivities performed within the “PiezoRail” project are briefly described.Funded by MATTM, the project arose from the need of energy harvestingfrom railway transport systems in urban areas. Thanks to an industrial/aca-demic partnership, enlisting the companies Ansaldo STS and Pantecnica aswell as the University of Naples Federico II, a piezoelectric generator-baseddevice has been developed, capable of converting the energy produced bythe pressure exerted by the tram in motion in electrical energy.

RIASSUNTOViene presentata una sintesi dell’attività svolta nell’ambito del progetto trien-nale “PiezoRail”, finanziato dal MATTM e nato dall’esigenza di soluzionidi recupero di energia da sistemi di trasporto su rotaia in ambito urbano.Grazie alla partnership industriale/accademica formata da Ansaldo STS,Pantecnica e Federico II, è stato sviluppato un dispositivo, basato su gene-ratori piezoelettrici, in grado di convertire l’energia prodotta dalla pressio-ne esercitata dal tram in movimento in energia elettrica.

T_M ƒ 13 0

N.02ƒ

;2014

GLIALTRI TEMI

�

idraulica a controllo numerico, laquale, esercitando una pressione pe-riodica di ampiezza e frequenza va-riabile, simulava diverse condizioni dicarico e velocità di transito del tram. Idiversi segnali in uscita dal modulo digenerazione e dal circuito di accumu-lo sono stati acquisiti attraverso unastazione automatica di misura svilup-pata in ambiente LabVIEW®. I risultati ottenuti sono stati moltoconfortanti, dimostrando la pienafunzionalità del sistema di energyharvesting sviluppato, con valori dipotenza recuperata nell’ordine dialcune centinaia di milliwatt permodulo.

IN LABORATORIO FUNZIONATUTTO, MA NELLA REALTÀ ?

I risultati promettenti ottenuti in labo-ratorio hanno incoraggiato la realiz-zazione di un sito dimostratore pressola sede napoletana di Ansaldo STS.All’uopo, è stata equipaggiata con 6moduli generatori una sezione di lun-ghezza 2 m di un binario sperimenta-le della lunghezza complessiva di36 m (Fig. 3).Per emulare il passaggio del veicolo

Figura 1 – Circuito di accumulo del sistema di conversione

Figura 2 – Simulacro di embedded rail systemequipaggiato con un modulo di generazione piezoelettrica

e circuito di accumulo

l’energia proveniente dalle singolecoppie. Tale condensatore è posto in ingressoa un convertitore buck DC/DC ad altaefficienza, ottimizzato per sorgenti dienergia ad alta impedenza di uscita,come i generatori piezoelettrici, e concaratteristiche specifiche per energyharvesting, che riversa la carica iningresso in un condensatore finale diaccumulo.

PROVE DI LABORATORIO SUL SISTEMA DI ENERGY HARVESTING

Al fine di verificare e ottimizzare lafunzionalità del sistema propostosono state eseguite numerose simula-zioni numeriche e prove sperimentalidi laboratorio, dapprima su singoliprovini di materiale piezoelettrico, esuccessivamente su un simulacro diembedded rail system (un pezzo dirotaia della lunghezza di 1 m, immer-so nel predetto armamento CSFL-ERSed equipaggiato con un modulo digenerazione – Fig. 2).Il passaggio del veicolo tramviario sultratto di rotaia è stato riprodotto inlaboratorio mediante una pressa

pieno rispetto dei requisiti di com-pattezza e rigidità strutturale delblocco sottorotaia.Per immagazzinare l’energia elettri-ca prodotta in seguito alla deforma-zione in un accumulatore (batteriae/o supercondensatore) e poterlariutilizzare quando richiesto, ènecessario un circuito che provvedaa eseguire la conversione AC/DCdell’energia elettrica. Poiché in ogniistante ciascuna coppia del moduloè sollecitata in maniera differente, isegnali di uscita saranno tra loro di-sallineati temporalmente. Quindi, ilcircuito di accumulo presenta cinqueingressi, ciascuno equipaggiato conun ponte raddrizzatore e un primocondensatore di storage, che prov-vede a raddrizzare e immagazzina-re separatamente l’energia prove-niente da ciascuna delle cinque cop-pie di generatori presenti nel modu-lo (Fig. 1).È stato anche posizionato un diodo diblocco per evitare il ricircolo di cor-rente e la conseguente redistribuzionedi carica elettrica sui condensatori. Icinque rami che effettuano la conver-sione AC/DC confluiscono in un con-densatore di storage di capacità ele-vata, in grado d’immagazzinare tutta

T_M ƒ 13 1

segnali varia da coppia a coppiaindicando una criticità nella riproduci-bilità tecnologica dei moduli di gene-razione, che devono essere assembla-ti con particolare cura al fine di ga-rantire un’uniforme distribuzione delcarico tra le diverse coppie.Oltre che per la verifica della funzio-nalità del sistema di conversione, ilsito dimostratore è servito anche perdare diretta evidenza della sua effica-cia e utilità, facendo sì che l’energiaimmagazzinata nel circuito di accu-mulo fosse utilizzata per accenderepiccoli pannelli realizzati con LED adalta luminosità.


[1] S.R. Anton, H.A. Sodano, “A

review of power harvesting usingpiezoelectric materials (2003-2006)”, Smart Materials and Struc-tures, vol. 16, n. 3, 2007, pp. R1-R21.[2] E. Lefeuvre, M. Lallart, C. Richard,D. Guyomar, “Piezoelectric material-based energy harvesting devices:advances of SSH optimization techni-ques (1999-2009)”, Cap. 9 in Pie-zoelectric Ceramics, Ottobre 2010,pp. 165-184.[3] C. Keawboonchuay, T.G. Engel,“Electrical Power Generation Characteristics of PiezoelectricGenerator Under Quasi-Static andDynamic Stress Conditions”, IEEETrans. on Ultrasonics, Ferroelec-trics, and Frequency Control, vol.50, n. 10, Ottobre 2003, pp.1377-1382.

N.02ƒ

; 2014

GLIALTRI TEMI

�

Figura 4 – Circuiti di accumulo disposti sul banco di provaFigura 3 – Sito dimostratore presso la sede napoletana

di Ansaldo STS

Figura 5 – a) Segnali acquisiti su un singolo sistema di conversione;b) Pannello luminoso alimentato con il sistema di conversione sul sito di prova

tramviario sul binario sperimentale, èstato utilizzato un carrello ferroviariodi peso noto trainato da un carrelloelevatore. Particolare attenzione èstata posta sulla posizione del mulettorispetto al binario sperimentale, pernon alterare la pressione esercitatadal solo carrello ferroviario sui gene-ratori piezoelettrici. A tal fine, lasezione di rotaia strumentata è stataposta al centro del tratto sperimentale,in maniera tale da rendere trascurabi-le la direzione di percorrenza delrotabile di prova.La realizzazione del sito dimostratoreha permesso di evidenziare e affron-tare problematiche e criticità d’instal-lazione e funzionamento del sistemache potrebbero emergere in un’even-tuale sperimentazione su una tratta inesercizio. Per ridurre al minimo le per-dite nei conduttori di collegamento, lastazione di misura è stata allestita suun banco prossimo alla rotaia diprova. Sullo stesso banco sono statidisposti anche i circuiti di accumulo,collegati in rapporto 1:1 alle uscitedei moduli di generazione (Fig. 4).La Fig. 5.a riporta alcuni esempi disegnali acquisiti su un singolo sistemadi conversione; la diversa ampiezzadelle due forme d’onda di ogni cop-pia è da imputare a uno sbilancia-mento del carico tra gli assi del car-rello, dovuto alla non centralità delsuo baricentro. Inoltre, aspetto piùspecifico del sistema, l’ampiezza dei

T_M ƒ 13 2

N.02ƒ

;2014

GLIALTRI TEMI

�

Leopoldo Angrisani èProfessore Ordinario pres-so l’Università di NapoliFederico II. La sua attivitàdi ricerca è principalmen-te focalizzata sulla defini-

zione di metodi di misura per applica-zioni del “compressive sampling” e tec-nologie e metodi per l’alimentazionesenza fili di sensori e apparecchiaturedi misura.

Francesco Bonavolon-tà è Dottorando di Ricer-ca presso l’Università diNapoli Federico II. La suaattività di ricerca è foca-lizzata sulla definizione

di metodi di misura per applicazioni del“compressive sampling”.

Giacomo Ianniello èAssegnista di Ricerca pres-so l’Università di NapoliFederico II. La sua attivitàdi ricerca è focalizzatasulla definizione e imple-

mentazione di sistemi embedded perautomatic test equipment.

Annalisa Liccardo èRicercatrice presso l’Uni-versità di Napoli Federi-co II. La sua attività di ri-cerca è principalmentefocalizzata sulla defini-

zione e implementazione su sistemi em-bedded di metodi di misura per applica-zioni del “compressive sampling” e sen-sori innovativi per dispositivi d’interessebiomedicale.

Rosario Schiano LoMoriello è Ricercatorepresso l’Università di Na-poli Federico II. La suaattività di ricerca è foca-lizzata sulla definizione

di metodi di misura per applicazioni del“compressive sampling” e realizzazio-ne di stazioni automatiche di misura perla caratterizzazione di materiali in faseliquida.

Annarita Tedesco è unInnovation Project Deve-lopment Senior Engineerpresso la Innovation &Competitiveness BU di An-saldo STS. Si occupa di

progettazione di sistemi di security pergrandi stazioni, ed è coinvolta in diver-si progetti europei di security in ambitoferroviario.

we create synergies

www.crase.com

Durometri Prova MaterialiEvolventimetri Metallografia

CRASE SRLVia Primo Villa n. 15/f20875 Burago di Molgora (MB)Tel. 039 668423 - Fax. 039 8942819

CRASE, con 25 anni di esperienza, si posiziona come dinamicae giovane realtà nel settore della strumentazione di misura:sempre attenta a rispondere alla continua evoluzione dellerichieste del mercato, offre prodotti e servizi innovativi ecaratterizzati da un ottimo rapporto QUALITÀ/PREZZO

T_M ƒ 13 3

LA COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICACA

MPI

ECOM

PATI

BILIT

ÀEL

ETTR

OM

AGNET

ICA

Strumentazione di base nelle misuredi Compatibilità Elettromagnetica

Carlo Carobbi 1, Alessio Bonci 1, Marco Cati 2

Il Ruolo dello schermo nelle sonde di campo magnetico. Parte II

�

di radiazione/ricezione dei loop.Supponiamo che la condizione t>4 δsia valida, dove abbiamo indicatocon t lo spessore dello schermo e conδ la profondità di penetrazione. Con questa ipotesi, e assumendo lasimmetria assiale della linea coassia-le con la quale è realizzato il loopschermato, l’unica corrente che forni-sce un contributo non nullo alla gene-razione (ricezione) di campo magne-tico è la corrente ISe che si manifestasulla “pelle” esterna dello schermo.Infatti la corrente ISi che scorre sulla“pelle” interna dello schermo è iden-tica e opposta alla corrente IA chescorre sul conduttore interno allo

schermo, e quin-di il loro contri-buto netto ènullo.Occorre inoltrenotare che lapresenza di unpolo nella fun-zione di trasferi-mento dell’impe-denza d’ingres-so (si veda l’e-quazione (1)nell’articolo delp r e c e d e n t enumero 1/2014

di Tutto_Misure) non implica una cor-rente netta ISe sullo schermo nullaovunque lungo la circonferenza delloop schermato. Questo significa che l’accoppiamen-to esterno non ne è influenzato. Per dimostrare quanto affermato,

THE ROLE OF THE SHIELD IN MAGNETIC FIELD PROBES. PART IIIn the first issue of the year 2014 of Tutto_Misure we have shown that theshield in the probes used for the measurement (or generation) of the mag-netic field at radio frequency is not a simple electric shield. In this secondissue we describe the expression of the shield current and of the antennacharacteristics (ACF, Antenna Calibration Factor) for the different types ofconstruction of probes used for the magnetic field generation (detection).

SOMMARIONel primo numero dell’anno 2014 di Tutto_Misure abbiamo mostrato chelo schermo nelle sonde utilizzate per la misura (o la generazione) delcampo magnetico a radiofrequenza non è un semplice schermo elettrico. Inquesto secondo numero descriveremo l’espressione della corrente sulloschermo e delle caratteristiche di antenna (ACF, Antenna Calibration Fac-tor) per le diverse tipologie costruttive di sonde utilizzate per la generazio-ne (ricezione) del campo magnetico.

INTRODUZIONE

Nel primo numero del 2014 diTutto_Misure abbiamo iniziato a discu-tere di quale sia il ruolo dello schermonelle sonde utilizzate per la misura (ola generazione) del campo magneticoa radiofrequenza. In particolare abbia-mo mostrato che, per quanto sorpren-dente possa sembrare a prima vista,sullo schermo di un loop schermatoscorre una corrente non trascurabile.Tale corrente scorre lungo la superficieesterna dello schermo ed è, nei pro-getti tipici dei loop schermati, la stessadi quella che scorre attraverso il con-duttore interno allo schermo e che, asua volta, è la stessa (ma opposta) diquella che scorre sulla superficie inter-na dello schermo. In questo articolo diTutto_Misure descriveremo l’espressio-ne della corrente sullo schermo e dellecaratteristiche di trasmissione (ACF,Antenna Calibration Factor) per lediverse tipologie costruttive di sondeper campo magnetico.

LA CORRENTE SULLO SCHERMO

Ricordiamo che, dal punto di vista

costruttivo le configurazioni di basedelle sonde di campo magneticosono riportate nella Fig. 1 dovesono rappresentate quattro differentitipologie: “nuda” (Fig. 1a), a tagliolaterale (Fig. 1b), a taglio centralecon conduttore del loop cortocircui-tato allo schermo sul collo (Fig. 1c), ataglio centrale con conduttore delloop cortocircuitato al taglio (Fig. 1d).Come analizzato nel primo numerodel 2014 di Tutto_Misure le configu-razioni presentate in Fig. 1 sonodescritte da differenti tipologie di cir-cuiti equivalenti che possono essereutilizzati per analizzare le proprietà

T_M N. 2/ 14 ƒ 13 3

Figura 1 - Configurazioni di base delle antenne a loop:“nuda” (a), taglio laterale (b), taglio centrale con conduttore

del loop cortocircuitato allo schermo sul collo (c), taglio centrale con conduttore del loop cortocircuitato al taglio (d)

1 Università di Firenze, Dipartimento diIngegneria dell’Informazione [email protected] Powersoft spa, via E. Conti 5Scandicci (FI)

T_M ƒ 13 4

IL FATTORE DI ANTENNA

Per le diverseconfigurazionidel loop scher-mato il fattore diantenna (ACF)può essere deri-vato dalle pro-prietà di rice-zione (o trasmis-sione) utilizzan-do l’ipotesi diloop elettrica-mente corto ri-spetto alla lun-ghezza d’onda,assieme all’e-spressione dellacorrente ISe re-sponsabile dellaricezione (o tra-smissione). Indi-cando con Haveil campo magne-tico concatenatocon il loop scher-mato, cioè il cam-po magnetico at-traverso la super-ficie S=π (b-aSe)

2,con Vr la tensio-ne ai capi di unaresistenza R po-sta ai terminalidel loop scher-mato, il fattore di antenna (ACF) perla configurazione con taglio laterale otaglio centrale con corto al taglio è datodalla relazione:

(3)

Dove con fcS=R/(2 π LSe) abbiamo indi-cato la frequenza caratteristica delloop schermato. Analogamente, perla configurazione con taglio centralecon conduttore del loop cortocircuita-to allo schermo sul collo, il fattore diantenna (ACF) è dato dalla relazione:

ACFHV

R L

SR

ff

L

S

ave

r

se

cSse

+ =+

=

=

+

2 2

0

2

0

1

( )

( )

ωω µ

ω

ω µ

supponiamo che l’impedenza inter-na Rg del generatore che alimenta illoop sia uguale all’impedenzacaratteristica Z0 della linea di tra-smissione costituita dal conduttoreinterno del loop e dalla superficieinterna dello schermo. In queste ipo-tesi la corrente ISe è data dalla rela-zione:

(1)

per il circuito equivalente della confi-gurazione con taglio laterale (condut-tore del loop messo a terra sul collodella sonda, l=2π b) o taglio centrale(conduttore del loop messo a terra sultaglio, l= π b). Dall’espressione (1) si osserva cheil comportamento della corrente ISeè regolare in tutto l’intervallo di fre-quenza per il quale il modello èvalido ( λ >>2 π b, b raggio delloop); questo implica che nessunasingolarità risulta presente nellacorrente responsabile della radia-zione del loop e quindi anche nelleproprietà di trasmissione che nederivano, p. es. il campo magneti-co radiato e, come sarà mostratopiù avanti, il fattore di antenna(ACF).Analogamente, per il circuito equiva-lente della configurazione con tagliocentrale con conduttore del loop cor-tocircuitato allo schermo sul collo(l=2 π b) la corrente ISe è data dallarelazione:

(2)

In questo caso, dall’espressione (2)si osserva che il comportamentodella corrente ISe è più complicatorispetto al caso precedente e pre-senta un polo (zero di corrente)quando la lunghezza d’onda λ èuguale a l/2. Come sarà mostratopiù avanti, questa singolarità si pre-senta anche nelle proprietà di tra-smissione che ne derivano, p. es. ilcampo magnetico radiato e il fattoredi antenna (ACF).

I

V

R j L jZ lSeg

g Se

( )tan( / )

ωω β

=− + 0 2

I

V

R j LSeg

g Se

( )ωω

=+

CAMPI E COMPATIB ILITÀELETTROMAGNETICA

�

Figura 2 - ACF configurazione con taglio centrale con conduttore del loop cortocircuitato sul taglio

Figura 3 - ACF configurazione con taglio centrale con conduttore del loop cortocircuitato allo schermo sul collo

(4)

Nell’espressione sopra si nota che untratto di linea con lunghezza l/2=π bè presente in serie all’induttanza LSe.Un esempio dell’andamento del fatto-re di antenna per le due differenti con-figurazioni di loop schermato è ripor-tato in Fig. 2 e in Fig. 3 assieme airisultati sperimentali ottenuti con unanalizzatore di rete (l’isolante nelcavo è polietilene solido, in questoesempio n=1,52, t=0,175 mm,aSe=1,65 mm, b=10 cm).Gli andamenti delle Figg. 2 e 3 con-

ACFHV

R L Z l

SR

ave

r

se

+ =

=+ +[ ]2

02

0

2( tan( / )ω β

ω µ

T_M ƒ 13 5

N.02ƒ

; 2014 CAMPI E COMPATIB ILITÀ

ELETTROMAGNETICA�

dove l1 è la lunghezzadel braccio #1 e l2 è lalunghezza del braccio#2. Se il loop è alimen-tato da un generatore,allora è possibile mo-strare che il rapportotra la corrente di modocomune ICM (non inten-zionale) che scorre lun-go la superficie esternadella linea di servizio ela corrente che scorrelungo il loop responsa-bile della generazione(intenzionale) del cam-po magnetico è datadalla relazione:

. (6)

È stato assunto che la lunghezzadella linea di servizio è trascurabile.Dall’espressione (6) risulta che il rap-porto tra la corrente di modo comunee quella di modo differenziale nondipende da dove il conduttore internoè collegato allo schermo (cortocircui-to al taglio oppure cortocircuito alcollo). Il rapporto è proporzionale alparametro ∆ e al quadrato del peri-metro del loop misurato in lunghezzed’onda. Il risultato è anche indipen-dente dall’impedenza del generatoreequivalente “guardando all’internodel taglio” e dal raggio dello scher-mo aSe.L’ampiezza della corrente di modocomune è zero se il taglio è centrato(∆ =0) e massima quando il taglio è inposizione laterale ( ∆ =+/–1). La cor-rente di modo comune risulta inoltre inopposizione di fase rispetto alla cor-rente di modo differenziale se il taglioè spostato in senso orario ( ∆ =–1)rispetto alla posizione centrale e, vice-versa, in fase ( ∆ =+1). Una verificasperimentale è mostrata in Fig. 5.In Fig. 5 l’asse delle ordinate mostra ilrapporto tra la corrente di modocomune e la corrente di modo diffe-renziale espressa in decibel come20log10 |ICM/ISe|. Il raggio del loopè b=10 cm e il raggio dello schermoè aSe=1,65 mm. Le linee continuerappresentano l’andamento teorico

II

bCM

Se

=

2 2 2πλ

π ∆

fermano la regolarità del fattore di tara-tura per la configurazione con tagliolaterale (conduttore del loop messo aterra sul collo della sonda, l=2 π b) otaglio centrale (conduttore del loopmesso a terra sul taglio, l= π b) e unandamento con una singolarità per laconfigurazione con taglio centrale conconduttore del loop cortocircuitato alloschermo sul collo (l=2π b).

LA REIEZIONE AL MODO COMUNE

Un altro fondamentale aspetto deiloop schermati è rappresentato dallareiezione dall’accoppiamento nonintenzionale dovuto al modo comune(CM). Supponiamo che il loop scher-mato sia collegato a un ricevitoretarato attraverso un cavo coassiale (li-nea di servizio). La situazione chestiamo considerando è ancora quelladove un modello a parametri concen-trati è intrinsecamente legittimato, equindi con il loop schermato cortorispetto alla lunghezza d’onda inmodo da essere sensibile al campomagnetico rigettando un campo elet-trico che può essere simultaneamentepresente. Supponiamo inoltre che lospessore dello schermo t sia maggio-re rispetto alla profondità di penetra-zione (t>4 δ ). Si consideri il caso diFig. 4 dove il taglio è spostato rispet-to alla posizione centrale e quindi ilbraccio #1 (arm #1 in Fig. 4) è diver-so dal braccio #2 (arm #2 in Fig. 4).Indichiamo con ∆ un parametro pro-porzionale allo spostamento deltaglio dalla posizione centrale:

(5)l b l b1 21 1= − = +π π( ), ( )∆ ∆

mentre le crocette, gli asterischi e ipunti rappresentano i risultati speri-mentali. La linea più in basso rap-presenta il caso di loop con tagliocentrale ( ∆ =0) (idealmente reiezio-ne infinita) dove i valori visualizza-ti corrispondono al rumore internodel ricevitore. L’esperimento è rea-lizzato disponendo il loop sopra unpiano di massa quadrato di lato50 cm con il piano del loop per-pendicolare al piano di massa. Lalunghezza della linea di servizio èpochi centimetri e il loop è alimen-tato dal sotto al piano di massausando un connettore da pannellopassante. Sia la corrente ICM che lacorrente ISe sono misurate con unasonda di corrente. Il risultato pre-sentato può essere generalizzatonei casi in cui la lunghezza dellalinea di servizio non risulti trascu-rabile.


[1] L.L. Libby, “Special Aspects ofBalanced Shielded Loops”, Procee-dings of the I.R.E. and Waves andElectrons, vol. 34, issue 9, pp. 641-646, 1946.[2] R.W.P. King, The loop antenna for transmission and reception, in

Figura 4 - Geometria del loop con una generica posizione del taglio. Terminali deltaglio identificati con A e B. Il taglio divide

la periferia del loop in due parti (braccio #1da O a B, braccio #2 da O a A). Strutturamessa a terra al collo del loop (punto O)

Figura 5 - Confronto tra risultati teorici e sperimentali. Reiezione di modo comune rispetto alla frequenza

per diverse posizioni del taglio rispetto all’asse del loop ( ∆ =0 centrale, ∆ =-1 laterale, ∆ =-1/2 metà)

T_M ƒ 13 6

CAMPI E COMPATIB ILITÀELETTROMAGNETICA

�

N.02ƒ

;2014

Carlo Carobbi si è lau-reato con lode in Ingegne-ria Elettronica nel 1994presso l’Università di Firen-ze. Dal 2000 è Dottore diRicerca in Telematica. Dal2001 è ricercatore presso

il Dipartimento di Elettronica e Telecomu-nicazioni dell’Università di Firenze dove èdocente di Misure Elettroniche e di Com-patibilità Elettromagnetica. Collaboracome ispettore tecnico con l’Ente unico diaccreditamento Accredia. È presidentedel SC 210/77B (Compatibilità Elettro-magnetica, Fenomeni in alta frequenza)del CEI.

Marco Cati si è laureatocon lode ed encomio so-lenne in Ingegneria Elettro-nica all’Università di Firen-ze nel 2001. Dal 2013 èresponsabile tecnico dellaboratorio prove e misure

Elettra srl. Dal 2005 fa parte del repartoR&S di Esaote dove è responsabile delleverifiche di Compatibilità Elettromagneti-ca su dispositivi ecografici. Collabora co-me ispettore tecnico con l’ente unico diaccreditamento Accredia. Svolge attivitàdi consulente nel campo della compatibi-lità elettromagnetica e della sicurezzaelettrica.

Alessio Bonci si è lau-reato in Ingegneria delleTelecomunicazioni pres-so l’Università di Firenzenel 1999. Lo stesso an-no è passato a Magne-tek spa, dove è stato

coinvolto nel progetto e sviluppo di ali-mentatori a commutazione. Dal 2002è insegnante del corso di sistemi elet-trici presso l’“Istituto Professionale Sta-tale Francesco Buitoni” di Sansepol-cro. Attualmente svolge il Dottorato diRicerca in Ingegneria Industriale e del-l’Affidabilità presso l’Università diFirenze.

R.E. Collin, F.J. Zucker, AntennaTheory, Part 1, Chapter 11, McGraw-Hill, New York, 1969.[3] C.F.M. Carobbi, L.M. Millanta, L.Chiosi, “The High-Frequency Beha-vior of the Shield in the Magnetic-

Field Probes”, in Proc. 2000 IEEEIntern. Symp. on EMC, pp. 35-40,Washington, DC, August 21-25,2000.[4] Carlo F.M. Carobbi and Luigi M.Millanta, “Analysis of the Common-

Mode Rejection in the Measurementand Generation of Magnetic FieldsUsing Loop Probes”, IEEE Transactionson Instrumentation and Measurement,vol. 53, no. 2, pp. 514-523, Apr.2004.

MISURE E FIDATEZZAI

SERIA

LI

MIS

URE

EFI

DATE

ZZA

Tecniche di analisidella fidatezza

M. Catelani 1, L. Cristaldi 2, M. Lazzaroni 3

FMEA – Failure Mode, Effects and Criticality Analysis - Parte I

1 Università degli Studi di [email protected] Politecnico di [email protected] Università degli Studi di Milanoe INFN [email protected]

�

INTRODUZIONE

Le tecniche di analisi dei modi e deglieffetti di guasto sono state presentatein precedenti lavori [1,2]. In tale trat-tazione è emersa l’importanza diapprofondire, anche in termini quanti-tativi, le conseguenze provocate daun evento di guasto, o da un malfun-zionamento, sul sistema analizzato,sull’operatore o nei confronti dell’am-biente. In questo caso si ricorre a unaestensione di FMEA integrando la trat-tazione con informazioni sulla criticitàdel manifestarsi di un evento sfavore-vole (guasto o malfunzionamento). Siparla, in questo caso, di analisi deimodi e degli effetti di guasto e dellerelative criticità FMECA (Failure Mode,Effects, and Criticality Analysis).Stabilire quanto un guasto è critico e conquale probabilità si manifesta è spessodi grande aiuto, non solo per individua-

re azioni correttive ma anche, e soprat-tutto, per stabilire il confine fra rischioaccettabile e rischio non accettabile.In funzione delle diverse tipologie diguasto (guasti classificati secondonormativa o definiti dall’Azienda) sipossono individuare livelli di criticitàdifferenziati:• morte o lesioni a carico del perso-nale incaricato dell’esercizio o delpubblico;• danni all’apparecchiatura stessa oad altre apparecchiature;• danni economici derivanti dallaperdita delle uscite o delle funzionidel sistema;• incapacità a eseguire un compito acausa dell’incapacità dell’apparec-chiatura di eseguire correttamente lasua funzione principale.Può essere utile, a questo scopo, pren-dere in considerazione la classifica-zione riportata in Tab. 1.

La scelta delle categorie di criticitàrichiede un attento studio oltre che unatteggiamento prudente. È necessariotener presente tutti i fattori che hannoimpatto sulla valutazione del sistema,sulle sue prestazioni, sui costi, suiprogrammi, sulla sicurezza, sui rischi.

Modi di guasto e loro probabilitàUna volta individuati i modi di guastopresenti, è necessario valutare la pro-babilità con cui gli stessi ricorrono.Tale valutazione è effettuata, nellaFMECA, per via analitica. Per fare ciòè necessario poter accedere a infor-mazioni dettagliate circa l’affidabilitàdei componenti/dispositivi utilizzati,quali ad esempio il loro tasso di gua-sto.

Valutazione della criticitàLa valutazione può essere effettuatamediante una matrice di criticità (unesempio è riportato in Tab. 2) in cuisulle righe si riportano la probabilitào la frequenza di guasto, e sullecolonne la classe di criticità. I modi diguasto, debitamente classificati dopoaverne valutato le probabilità di acca-dimento, sono riportati nelle celledella matrice. È evidente che più unmodo di guasto si colloca in celle vici-no all’origine, più il rischio che con-segue del suo verificarsi è basso, eviceversa.La valutazione della criticità comportala quantificazione degli effetti di unmodo di guasto o di una non confor-mità. Tale operazione non sempre è

FMECA – FAILURE MODE, EFFECTS AND CRITICALITY ANALYSIS –PART IFMECA, acronym of Failure Mode, Effects, and Criticality Analysis, repre-sents an extension with respect to FMEA proposed in [1,2]. In fact, FMECAallows to derive information about the criticality of failure and the corre-sponding probability of occurrence. In addition, information concerning theavailability of diagnosis such as failure is possible. In this paper a FMECAapproach will be presented and discussed, based on the concept of risk,while the approach based on the failure rate will be presented in the nextissue of the Journal.

RIASSUNTOA integrazione di quanto riportato in precedenti lavori [1,2] si prende inconsiderazione l’aspetto della criticità che un guasto può generare a livel-lo di sistema, operatore e/o ambiente. La tecnica FMECA (Failure Mode,Effects, and Criticality Analysis) consente infatti di acquisire informazioniquantitative che integrano un’analisi dei modi e degli effetti di guasto, tipi-ca di FMEA. Tali informazioni riguardano in particolare, oltre alle criticitàconseguenti al manifestarsi di un evento di guasto, la sua probabilità diaccadimento e la possibilità di diagnosticarne l’insorgenza. In questo arti-colo verrà presentato e discusso l’approccio FMECA basato sul concetto dirischio, mentre l’analisi che tiene conto del tasso di guasto, considerandoquale fattore peso la probabilità di accadimento del modo di guasto ana-lizzato, verrà presentato nel prossimo numero della rivista.

T_M N. 2/ 14 ƒ 13 7

N.02ƒ

;2014

di facile esecuzione ed è normalmen-te il risultato di un lavoro di Brainstor-ming. La misura della criticità puòessere eseguita in vari modi, da cuiderivano differenti tipologie diFMECA. Nel seguito ne sarà presen-tata una, quella basata sul rischio. Laseconda, basata sui tassi di guasto,sarà invece presentata in un successi-vo articolo.

FMECA BASATE SUL CONCETTO DI RISCHIO

In questa trattazione, seguendo lanorma CEI EN 60812:2006, ci riferi-remo ai concetti di Rischio R e di RiskPriority Number (RPN). Il rischio1 èvalutato per mezzo di un’opportunamisura di severità degli effetti e di unastima della probabilità attesa che ilmodo di guasto stesso si verifichi in unintervallo di tempo determinato a

priori. Una misura del Rischio poten-ziale è, quindi:

R=S× P (1)

dove:

• S (Severity), rappresenta la severità,ovvero la stima di quanto l’effetto delguasto impatta sul sistema o sulle per-sone, in altri termini l’impatto o la gra-vità/criticità del guasto. È general-mente espresso in livelli di criticità;• P è la probabilità che il modo diguasto si verifichi.La valutazione dell’RPN è data, inve-ce, dalla seguente relazione:

R=S× O× D (2)

dove:

• O (Occurrence) è la probabilità cheun modo di guasto si verifichi in undeterminato tempo che spesso coinci-de con la vita utile del componente inesame;

• (Detection) è la stima della possibili-tà d’individuare/diagnosticare ed eli-minare/prevenire l’insorgenza delguasto prima che manifesti i suoi effet-ti sul sistema o sulle persone. Più altoè D meno probabile è la possibilitàd’individuare il guasto e viceversa.Un valore elevato di RPN è indicedella necessità d’intervenire e risolve-re con la massima celerità il modo diguasto.Il grado di severità, insieme al RPN,consentono di stabilire su quali modidi guasto è necessario concentrare lerisorse onde mitigarne o minimizzar-ne gli effetti. I parametri S, O e Dsono generalmente stimati per valoriche vanno da 1 a 4 o 5 e, in alcuniambiti, da 1 a 10. In particolare laNorma citata riporta gli esempi di cuialle Tabb. 3, 4, 5.Anche se è possibile nella pratica rife-rirsi alle precedenti tabelle, occorreprecisare che esse rappresentano unaesemplificazione; ulteriori tabellesono riportate nel documento CEI diriferimento [5, 6]. In ogni caso le valu-tazioni dei parametri S, O, D non pos-sono prescindere dall’esperienza per-sonale, dal tipo di analisi che si stacompiendo (prodotto), dal contestooperativo.Tuttavia, non sempre una accuratavalutazione di RPN mette al riparo dadeduzioni errate. Infatti, per questoparametro, così come è definito,occorre precisare che:

• Dai valori di S, O e D riportati nelletabelle citate si constata che l’RPNnon assume 1.000 valori, come ci siaspetterebbe moltiplicando i 3 fattori,ciascuno dei quali compreso nellascala 1-10, ma solo 120 differentivalori. Per esempio, due valori di RPNidentici possono derivare da differen-ti valori del parametro S e di ciò sideve tener debito conto;• Per quanto appena detto si possonoavere situazioni assai differenti che por-tano ad avere valori di RPN identici;• Una variazione anche piccola in unodei fattori comporta una notevole varia-zione nel valore di RPN se gli altri duefattori sono elevati, e viceversa;• La distanza fra valori contigui diRPN non è sempre costante.

C Pm

5 Pm>0,2 Rischio alto

4 0,1≤ Pm<0,2 Modo di guasto A

3 0,01≤ Pm<0,1

2 0,001≤ Pm<0,01 Modo di guasto B

1 0≤ Pm<0,001 Rischio basso

I II III IV

Severità

Tabella 2 – Matrice di criticità

Prob

abili

tà

Tabella 1 – Esempio di classificazione degli effetti finali

Impatto oClasse gravità/criticità Effetti di guasto

del guasto.Livello di Criticità

I Insignificante Evento suscettibile di nuocere al buon funzio-namento del sistema, causando però dannitrascurabili al sistema o all’ambiente circo-stante e senza presentare rischi di morti omenomazioni alle persone.

II Marginale Evento che nuoce al buon funzionamento diun sistema senza tuttavia causare danni note-voli al sistema né presentare rischi importan-ti di morti o menomazioni.

III Critico Ogni evento che potrebbe causare la perdi-ta di (una) funzioni(e) essenziali(e) del siste-ma provocando danni importanti al sistemao al suo ambiente, ma con un rischio trascu-rabile di morti o menomazioni.

IV Catastrofico Ogni evento che potrebbe causare la perdi-ta di (una) funzioni(e) essenziali(e) del siste-ma provocando danni importanti al sistemao al suo ambiente e/o che potrebbe causaremorti o menomazioni.

T_M ƒ 13 9

Da tutto ciò si deduce che trarre le debi-te conclusioni dallo studio di RPN è un’at-tività da eseguirsi con estrema prudenza.

PROCEDURA E DOCUMENTI DI ANALISI

Lo schema a blocchi mediante il qualesi può sintetizzare una analisi FMECAè riportato in Fig. 1.Appare evidente che la procedura dif-ferisce da quella del FMEA solo nellaparte di analisi delle criticità. Nella Tab.6 è riportato un esempio di modulo uti-lizzabile per l’analisi FMECA.

CONCLUSIONI

Il lavoro ha messo in chiara evidenzail contributo aggiuntivo della tecnicaFMECA basata sull’analisi del rischiorispetto alla FMEA. L’analisi di talemetodologia ha messo in risalto co-me, nella realtà pratica, una correttadefinizione di FMECA quale utile stru-mento di analisi di disponibilità ne-cessiti d’informazioni a volte difficilida reperire e la cui attendibilità è pe-rò determinante ai fini progettuali.Nel prossimo numero, partendo dalleconsiderazioni precedenti, verrà pre-sentato e discusso l’approccio che si

basa sull’analisi dei tassi di guasto.Un confronto tra le due tecniche e l’a-nalisi di alcuni esempi verranno quin-di presentati e discussi.


1. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Laz-zaroni, “Tecniche di Analisi della fida-tezza: FMEA – Analisi dei modi edeffetto dei guasti”, Tutto_Misure n.Anno 15, N° 4, Dicembre 2013, pp.281-286, ISSN 2038-6974.2. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazza-roni, “Tecniche di Analisi della fidatez-za: FMEA – Casi di studio”,Tutto_Misure n. Anno 16, N° 1, Marzo2014, pp. 67-70, ISSN 2038-6974.3. M. Lazzaroni, L. Cristaldi, L. Peret-to, P. Rinaldi and M. Catelani, Relia-bility Engineering: Basic Conceptsand Applications in ICT, Springer,ISBN 978-3-642-20982-6, e-ISBN978-3-642-20983-3, DOI 10.1007/

Tabella 3 – Tabella per la determinazione del parametro S (è riportato un esempio di classificazione utilizzato delle case automobilistiche)

S Probabilità di rilevare il modo di guasto Valorein fase di progettazione

Nessuna Nessun effetto percepibile 1

Molto lieve Difetti di assai modesta entità che sono percepiti 2da meno del 25% dei clienti/operatori.

Lieve Difetti di assai modesta entità che sono percepiti 3dal 25% al 75% dei clienti/operatori.

Molto basso Difetti di assai modesta entità che sono percepiti 4da più del 75% dei clienti/operatori.

Basso Difetti tali che il veicolo è in grado di muoversi ma 5alcuni dispositivi relativi al comfort funzionano al livello di performance ridotto. Il cliente è talvolta insoddisfatto.

Moderato Difetti tali che il veicolo è in grado di muoversi 6ma alcuni dispositivi relativi al comfort non funzionano. Il cliente è insoddisfatto.

Alto Il veicolo è in grado di muoversi ma con un calo 7delle prestazioni. Il cliente è molto insoddisfatto.

Molto alto Il veicolo è inutilizzabile (perdita della funzione primaria). 8

Rischioso con allarme Quando un modo di guasto potenziale comporta una 9o segnale di allerta diminuzione della sicurezza del veicolo e/o non rispetta

vincoli di tipo legislativo pur essendo presente un segnale di allarme (che avvisi del problema).

Rischioso Quando un modo di guasto potenziale comporta una 10senza allarme diminuzione della sicurezza del veicolo e/o non rispettao segnale di allerta vincoli di tipo legislativo senza che sia presente

un segnale di allarme.

Tabella 4 – Ricorrenza dei modi di guasto, frequenza e probabilità

Ricorrenza (del modo di guasto) O Frequenza (‰ ) Probabilità

Remota ovvero improbabile 1 ≤ 0,010 ≤ 1·10-5

Bassa: si verificano pochi guasti 2 0,1 1·10-4

3 0,5 5·10-4

Moderata: guasti occasionali 4 1 1·10-3

5 2 2·10-3

6 5 5·10-3

Alta: si verificano molti guasti 7 10 1·10-2

8 20 2·10-2

Molto alta: il guasto 9 50 5·10-2

è praticamente inevitabile 10 > 100 > 1·10-1

Figura 1 - Schema dell’analisi FMEA/FMECA (il tratteggio identifica le parti di analisi

presenti nella FMECA e non presenti nella FMEA)

T_M ƒ 140

Marcantonio Catelani è Professore Ordinario diMisure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimentodi Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Firen-ze. La sua attività di ricerca si svolge prevalentementenei settori dell’Affidabilità, della diagnostica e qualifi-cazione di componenti e sistemi, del controllo della qua-lità e del miglioramento dei processi. Fa parte del CT

56 – Affidabilità – del CEI ed è coordinatore di gruppi di ricerca,anche applicata, nelle tematiche citate.

Loredana Cristaldi è Professore Associato di MisureElettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Elettro-tecnica del Politecnico di Milano. La sua attività di ricercaè svolta principalmente nei campi delle misure di gran-dezze elettriche in regime distorto e dei metodi di misuraper l’affidabilità, il monitoraggio e la diagnosi di sistemiindustriali. Fa parte del CT 56 – Affidabilità – del CEI.

Massimo Lazzaroni è Professore Associato di MisureElettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Fisicadell’Università degli Studi di Milano. La sua attività di ricer-ca è rivolta alle misure per le applicazioni industriali, perla diagnostica dei sistemi industriali, per l’Affidabilità e ilControllo della Qualità. Fa parte del CT 85/66 – Stru-menti di misura delle grandezze elettromagnetiche Stru-

mentazione di misura, di controllo e di laboratorio e del CT 56 – Affida-bilità del CEI.

Tabella 5 – Criteri per la valutazione del parametro D

D Probabilità di rilevare il mododi guasto in fase di progettazione Valore

Quasi certo La verifica del progetto è quasi sicuramente 1in grado di rilevare le potenziali cause/meccanismi e il conseguente modo di guasto

Molto Alto Sussiste una probabilità molto alta che in fase 2di verifica del progetto venga rilevata una potenzialecausa con il relativo modo di guasto

Alto/Elevato Sussiste una elevata/alta probabilità che in fase 3di verifica del progetto venga rilevata una potenzialecausa con il relativo modo di guasto

Moderatamente Sussiste una probabilità moderatamente elevata/alta 4alto che in fase di verifica del progetto venga rilevata

una potenziale causa con il relativo modo di guasto

Moderato Sussiste una modesta probabilità che in fase 5di verifica del progetto venga rilevata una potenzialecausa con il relativo modo di guasto

Basso Sussiste una bassa probabilità che in fase 6di verifica del progetto venga rilevata una potenzialecausa con il relativo modo di guasto

Molto basso Sussiste una probabilità molto bassa che in fase 7di verifica del progetto venga rilevata una potenzialecausa con il relativo modo di guasto

Remoto Sussiste una remota probabilità che in fase 8di verifica del progetto venga rilevata una potenzialecausa con il relativo modi di guasto

Molto remoto Sussiste una probabilità molto remota che in fase 9di verifica del progetto venga rilevata una potenzialecausa con il relativo modo di guasto

Assolutamente È impossibile che in fase di verifica del progetto 10improbabile venga rilevata una potenziale causa con il relativo

modo di guasto. Una seconda possibilità è quando non è prevista nessuna attività di verifica del progetto

978-3-642-20983-3, 2011 Springer-Verlag, Ber-lin Heidelberg.4. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L. Peret-to, P. Rinaldi, “L’affidabilità nella moderna proget-tazione: un elemento competitivo che collega sicu-rezza e certificazione”, Collana I quaderni delGMEE, Vol. 1 Editore: A&T, Torino, 2008, ISBN88-90314907, ISBN-13: 9788890314902.5. Norma CEI EN 60812:2006.6. A. Birolini: Reliability Engineering – Theory andPractice. Springer, Heidelberg, 6 Ed. 2010, ISBN:978-3-642-14951-1.

Tabella 6 – Esempio di tabella per la raccolta dei dati di una FMECA in cui siè deciso di utilizzare il parametro RPN

L’IMEKO, ovverol’ InternationalMeasu remen tConfederation, èstata fondata nel1958 a Buda-pest, Ungheria.È una federazio-ne non go-vernativa di or-

ganizzazioni diverse provenienti da38 Paesi del mondo, che si occupanoa vario titolo di ricerca scientifica, svi-

LE

PAGIN

EDI

IMEKO

Presentazione di IMEKOInternational Measurement Confederation

� A cura del Prof. Paolo Carbone ([email protected])Dip. di Ingegneria, Università di Perugia

T_M N. 2/ 14 ƒ 141

AN INTRODUCTION TO IMEKOIMEKO, International Measurement Confederation, has been added to thepermanent collaborations to the Journal starting from the beginning of2014. This section contains information about the Association, publications,events and news of interest to our readers.

RIASSUNTOIMEKO, International Measurement Confederation, si è aggiunta ai colla-boratori stabili della Rivista a partire dall’inizio del 2014. Questa rubricacontiene informazioni sull’Associazione, pubblicazioni, eventi, e notizie diutilità per i nostri lettori.

Commissione tecnica Responsabile AffiliazioneTC1 – Education and Training in Jan Holub University of Prague – Repubblica Ceca Measurement and InstrumentationTC2 – Photonics Bernhard Zagar Johannes Kepler Universität – AustriaTC3 – Measurement of Force, Rolf Kumme Physikalisch-Technische Bundesanstalt – GermaniaMass, Torque and DensityTC4 – Measurement of Electrical Janusz Mindykowski Gdynia Maritime University – PoloniaQuantitiesTC5 – Hardness Measurement Gun-Woong Bahng Korea Research Institute of Standards and Science – Corea del SudTC6 – Vocabulary Committee Attività sospesaTC7 –- Measurement Science Giovanni B. Rossi Università di Genova – ItaliaTC8 –- Traceability in Metrology Jong-Oh Choi Korea Research Institute of Standards and Science – Corea del SudTC9 – Flow Measurement M. J. Reader-Harris National Engineering Laboratory – Regno Unito TC10 – Technical Diagnostics Marcantonio Catelani Università di Firenze - ItaliaTC11 – Metrological Infrastructures Mladen Borsic‘ Croatian Metrology Society – Croazia(in developing countries)TC12 – Thermal and Temperature Francesco Righini I.N.Ri.M. Istituto Nazionale Ricerca Metrologica – ItaliaMeasurementTC13 – Measurements in Biology Ron Summers Loughborough University – Regno Unitoand MedicineTC14 – Measurement of Geometrical A. Weckenmann University Erlangen-Nuremberg – GermaniaQuantitiesTC15 – Experimental Mechanics Lajos Borbas Budapest University – Ungheria TC16 – Pressure and Vacuum Measurement Sam-Yong Woo KRISS - Korea Research Institute of Standards and Science –

Corea del SudTC17 – Measurement in Robotics Dr. Susumu Tachi Keio University – GiapponeTC18 – Measurement of Human Yasuharu Koike Tokyo Institute of Technology – GiapponeFunctionsTC19 – Environmental Measurement Aimé Lay-Ekuakille Università del Salento – ItaliaTC20 – Energy Measurement Frank Lienesch Physikalisch-Technische Bundesanstalt – GermaniaTC21 – Mathematical Tools for Measurement Franco Pavese I.N.Ri.M. Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica – ItaliaTC22 – Vibration Measurement Gustavo Ripper National Institute of Metrology, Quality and Technology – BrasileTC23 – Food and Nutrition Metrology Isabel Castanheira Instituto Nacional de Saúde - Dr. Ricardo Jorge – PortogalloTC24 – Chemical Measurements Jin Seog Kim Korea Research Institute of Standards and Science – Corea del Sud

NEW S t

L’8 maggio scorso il premier britannico David Cameron ha visita-to la sede di Woodchester della Renishaw, accompagnato da SirDavid McMurtry, Presidente e Amministratore Delegato della mul-tinazionale, leader nel settore delle misure.Nel corso della visita, il premier ha potuto apprezzare i processidi assemblaggio avanzati, elettronici e meccanici, realizzati dallasocietà, e assistere alla dimostrazione di tecnologie innovative, tracui il sistema di stampa 3D per materiali metallici.Una parte fondamentale della visita del Primo Ministro è stato l’in-contro di 30 minuti con 300 dipendenti Renishaw, basato sudomande e risposte, durante la quale ha parlato dell’importanzadella produzione avanzata per l’economia britannica: “Ora chel’economia migliora, dobbiamo produrre di più, esportare di più,investire di più nella scienza e nella ricerca e sviluppo per conso-lidare questo trend. Da quello che ho visto in Renishaw si stannofacendo tutte queste cose per il nostro Paese. Quindi grazie perquello che state facendo”.Lo stabilimento di Woodchester (“è una meraviglia da vedere” –ha dichiarato Cameron) ha ricevuto il Best Awards come miglioreimpianto per produzione Elettronica ed Elettrotecnica nel 2012 nelRegno Unito. Con 15.000 m2 e 350 dipendenti, è il più grandedei quattro stabilimenti del Gruppo Renishaw. Opera in un conte-sto di alta innovazione, in costante cambiamento e con una vastagamma di prodotti realizzati in piccole serie. La struttura è attrez-zata per l’intero processo, dalla produzione dei circuiti stampati almontaggio e collaudo finale.Durante il suo tour il Primo Ministro ha incontrato apprendisti eneolaureati, in rappresentanza dei 111 apprendisti attualmente informazione e dei 55 laureati (record di assunzioni nel 2013). Sir David McMurtry ha anche presentato al Primo Ministro alcuni deiprodotti di ingegneria avanzata Renishaw, compreso il PH20, sondaper macchine di misura a coordinate (CMM), una macchina perstampa 3D in metallo Renishaw AM250 e un robot NeuroMate®,

piattafor-ma perprocedu-re neuro-chirurgi-che fun-z ional i .Riguardoa que-st’ultimoprodotto,Renishawha appe-na ricevuto il benestare della Food and Drug Administration statuni-tense (FDA) per commercializzare il NeuroMate® negli Stati Uniti, ilpiù grande mercato mondiale per i dispositivi medici.Robin Weston, Marketing Manager di Additive Manufacturing, hamostrato al Primo Ministro una panoramica delle potenzialità dellamacchina AM250, attraverso l’esempio della mountain bike Empi-re Cycles MX6: la prima al mondo con struttura in metallo stam-pato 3D.Un’altra eccellenza mostrata al Primo Ministro è stato l’utilizzodella tecnologia additiva per produrre ausili alla chirurgia rico-struttiva facciale.McMurtry ha concluso l’incontro: “Avere una visita del Primo Mini-stro britannico è un ulteriore riconoscimento a tutto ciò che il nostropersonale a livello globale ha raggiunto attraverso l’innovazionedi prodotto, la produzione di alta qualità e l’impegno nelle ope-razioni commerciali. Ho percepito un vero e proprio orgoglio nelnostro staff e vorrei rendere omaggio al duro lavoro che ha por-tato il nostro sito di Woodchester a essere l’impianto di produzio-ne di classe mondiale che è oggi e che ha chiaramente impres-sionato il Primo Ministro”.

LE PAGINEDI IMEK O

�

N.02ƒ

;2014

luppo e applicazioni della scienza etecnologia delle misure. Nel proprioPaese tali organizzazioni sono unpunto di riferimento per tutti coloro chesi occupano di misure. Per l’Italia laorganizzazione membro è il CNR.Il principale obiettivo di IMEKO è loscambio internazionale d’informazio-ni tecniche e scientifiche nel campodelle misure e degli strumenti di misu-ra, e di favorire la cooperazione inter-nazionale fra tutti coloro che sonocoinvolti nella ricerca e nelle applica-zioni sulle misure. Questi obiettivisono perseguiti dalle commissioni tec-niche (Technical Committees –TCs) di seguito elencate, assieme ainomi delle persone che ne sono attual-mente responsabili.IMEKO è fortemente attiva nella or-ganizzazione di eventi scientificiche coprono temi di ricerca d’inte-resse delle commissioni tecniche. L’e-lenco aggiornato dei call for papers

si può trovare sul nuovo sito all’url:http://joomla.imeko.org. Infor-mazioni di carattere generale sull’IME-KO e sui vari TC sono disponibili all’url:www.imeko.org. Molti ricercatori italiani hanno dato estanno dando un contributo rilevantealle attività dell’IMEKO. L’attuale presi-dente è il Prof. Pasquale Daponte,dell’Università del Sannio, mentre neglianni 1994-97, presidente dell’IMEKOè stato il Prof. Giuseppe Zingales,dell’Università degli Studi di Padova.

IN USCITA IL PRIMO NUMERO DI ACTA IMEKO DEL 2014

All’indirizzo http://acta.imeko.org/index.php/acta-imeko/issue/view/6/showToc potetetrovare il primo numero della rivistaACTA IMEKO del 2014. Si tratta diuna issue speciale dedicata ai fonda-

menti della me-trologia, curatadal Prof. LucaMari. La storiadi IMEKO è for-temente e tradi-z i o n a l m e n t elegata a questitemi. Il Prof. Mari haselezionato 9lavori fra quelli

presentati ai congressi IMEKO delpassato che sono pubblicati nuova-mente oggi in ACTA IMEKO, comericonoscimento del valore che hannorivestito e per dare loro nuova vita.Il volume è dedicato al ‘world metro-logy day’ che ha avuto luogo il 20Maggio u.s.

(www.worldmetrologyday.org)

Buona lettura!

DAVID CAMERON VISITA RENISHAW

METR

OLO

GIA

LEGALE

EFO

RENSE

Analisi ematiche:il caso AbbottBlood samples: the Abbott case

�

T_M N. 2/ 14 ƒ 143

A cura dell’ Avv. Veronica Scotti ([email protected]) www.avvocatoscotti.com

LEGAL AND FORENSIC METROLOGYThis section intends to discuss the great changes on LegalMetrology after the application of the Dlgs 22/2007, theso-called MID directive. In particular, it provides informa-tion, tips and warnings to all “metric users” in need oforganizations that can certify their metric instrumentsaccording to the Directive. This section is also devoted to

enlighting aspects of ethical codes during forensic activities where meas-urements are involved. Please send all your inquiries to Ms. Scotti or tothe Director!

RIASSUNTOQuesta rubrica intende discutere i significativi cambiamenti in tema diMetrologia Legale a seguito dell’entrata in vigore del Dlgs 22/2007, altri-menti detto Direttiva MID. In particolare, vuole fornire utili informazioni,consigli e ammonimenti a tutti gli “utenti Metrici” che si rivolgono per repe-rire informazioni su Enti e organizzazioni notificate per la certificazione delloro prodotto/strumento secondo la Direttiva. La rubrica tratta anche diaspetti etici correlati allo svolgimento di misurazioni legate ad attività inambito forense (CTU, CTP). Scrivete all’Avv. Scotti o al Direttore, e verreteaccontentati!

IL CASO ABBOTT

Recentemente è venuto alla luce uncaso di malasanità, fortunatamentenon foriero di danni irreversibili, rife-rito a un kit utilizzato per le analisiematiche con riguardo a un para-metro, il PHT, che concerne la misura-zione di concentrazione di parator-mone (che regola il livello del calcionel sangue) e consente al medico dirilevare anomalie o patologie trattabi-li, principalmente con terapia farma-cologica.Nel mese di febbraio 2014, l’azien-da americana Abbott, produttricedel kit, attraverso un comunicato dirichiamo, informa i propri clientidella presenza di un difetto nelproprio prodotto che altera irisultati, sovrastimandoli fino al45% rispetto al valore restituito dal-l’esame condotto su campioni emati-ci. Le ASL coinvolte provvedonosubito alla campagna informativa di

rintraccio dei pazienti interessati daesami ematici condotti con questo kitdi analisi al fine di sottoporli nuova-mente ad analisi. Tale situazione haovviamente dato luogo, dato il deli-cato settore coinvolto, a polemicheanche sotto il profilo politico, chehanno condotto la vicenda in Parla-mento ove è stata presentata unainterrogazione rivolta al Ministrodella Salute. L’interrogazione eratesa, principalmente, a richiederequali misure si intendesse adottareper la verifica dell’impatto economi-co e sanitario determinato dalla sud-detta situazione. (Vd lavori dellaCamera dei Deputati 14 marzo2014 seduta n. 190).A mio modesto avviso il problema,senza comunque trascurare le con-seguenze derivanti dalle circostanzedi fatto verificatesi, concerne princi-palmente la gestione ordinaria delleattività di laboratorio di analisi chenon avviene, evidentemente, nel

rispetto delle norme tecniche (metro-logiche e di qualità) previste e (teo-ricamente) applicate o da applicarsinelle realtà ospedaliere. Al riguardonon si può dimenticare che la regio-ne Lombardia, teatro dei fatti avve-nuti, ha predisposto già da diversotempo un sistema di accreditamentodelle strutture sanitarie, che imponeil rispetto di dati standard, facilmen-te soddisfatti mediante l’adozione diun sistema di gestione per la qualitàISO 9001, che prevede, tra i varirequisiti, un controllo e un monito-raggio delle apparecchiature e deisistemi di prova qualora gli stessisiano utilizzati per l’esercizio del-l’attività aziendale.A prescindere dal fatto che, sotto ilprofilo logico prima ancora chequello giuridico o normativo, ènecessaria e fondamentale l’esisten-za di una garanzia del corretto fun-zionamento di dati sistemi o proce-dimenti (tra i quali quelli di analisi),soprattutto nel settore sanitario, ido-nea a tutelare i fruitori del servizio,nella vicenda in esame sono statitotalmente disattesi gli adempimentistabiliti dalle norme ISO cui le ASLcoinvolte devono conformarsi. Siritiene opportuno rammentare che laISO 9001:2008 stabilisce, al punto7.4.3. “Verifica dei prodotti approv-vigionati”, che “L’organizzazionedeve stabilire ed effettuare i control-li e i collaudi o altre attività neces-sarie per assicurare che i pro-dotti approvvigionati ottem-perino ai requisiti specificatiper l’ approvvigionamento”.Risulta a tutti chiaro come, nel caso dispecie, detti adempimenti siano statidel tutto disattesi. In particolare, vaevidenziato il fatto che il problema èemerso solamente a seguito di unainformativa proveniente dalla stessaazienda produttrice del kit, e nonmediante altri e diversi procedimenti

METROLOGIALEGALE E FORENSE

�

T_M ƒ 144

che, ugualmente, potevano rilevare ilsuddetto difetto.

LE LACUNE

La vicenda in esame mette in lucele debolezze di un sistema che,sebbene apparentemente gestito inconformità alle norme ISO in materiadi qualità, non assicura, di fatto,le verifiche sui prodotti in in-gresso con conseguenti riflessi nega-tivi sull’attività che, dato il delicato set-tore di appartenenza, dovrebbe inve-ce essere costantemente monitorata esvolta in modo da tutelare la salute,bene giuridico costituzionalmente ri-conosciuto.Il settore medico ospedaliero dichiarasovente di applicare le norme ISO inmateria di qualità al fine di garantireun servizio efficace ed efficiente afavore degli utenti. In particolare, trale norme che risultano di più ampiadiffusione, citiamo la ISO 9001:2008

che prevede l’adozione di unsistema di gestione idoneo aprevenire non conformità me-diante l’introduzione di speci-fiche procedure di verificae controllo utili a consentire,ove possibile, l’eliminazione diquesti rischi e, in ogni caso, lagestione degli eventuali scosta-menti (solo quelli in pejus ov-viamente) rispetto agli stan-dard che l’azienda si sia pre-fissata.Inoltre, nonostante possa rimanereoscurata dalla predominante forzadella norma ISO 9001, va rammenta-ta l’esistenza di una norma rile-vante in materia di laboratoridi analisi, valida anche per le real-tà ospedaliere che gestiscono al pro-prio interno le attività di analisi, rap-presentata dalla Norma Europea UNIEN ISO 15189:20131. Tale docu-mento normativo, disponibile solo inlingua inglese, prevede l’obbligo, piùspecifico e circostanziato rispetto al

generico (ma altrettanto importante eutile) requisito di cui al punto 7.4.3della ISO 9001, di verificare e te-stare il materiale utilizzato perle analisi ogni volta che siaeffettuata una nuova fornitura.Questo controllo di ciascun materialein ingresso consente l’accertamentodella conformità del prodotto allecaratteristiche richieste, nonché l’e-ventuale rilevazione dei vizi al fine diprovvedere all’eliminazione dei difettiidentificati o, in caso diverso, all’esclu-

N.02ƒ

;2014

NEW S t

NUOVO SISTEMA DI VISIONE ARTIFICIALE AD ALTA VELOCITÀ E ALTE PRESTAZIONI

Keyence Italia ha recentemente presentato un nuovo sistemadi elaborazione delle immagini, compatibile con telecamereda 21 Megapixel. La Serie CV-X200, realizzata grazieall’adozione di un sensore CMOS compatto e ad alta sensi-bilità, è la più piccola telecamera da 21 Megapixel almondo e la prima a supportare ottiche con attacco C su sen-sori da 4/3”, aumentando così le possibilità di scelta degliobiettivi. Anche la flessibilità d’installazione è stata notevol-mente migliorata, rendendo possibile il montaggio in spazipreclusi ai sistemi convenzionali. L’elaborazione di immaginida 21 Megapixel consente l’ispezione di un campo piùampio con una maggiore precisione. Un’immagine di grandidimensioni da 21 milioni di pixel validi (5104 x 4092) puòessere trasferita a una velocità 16x di 110 ms. Il nuovo siste-ma consente di rilevare piccolissimi difetti o avere maggioreprecisione sui target grandi, cosa impossibile con i sistemiconvenzionali.Alcune delle caratteristiche di maggiore interesse delle nuovetelecamere:– Ispezioni più diversificate e più precise, sfruttando appienole immagini ad alta risoluzione di 21 milioni di pixel senzaalcuna preoccupazione;

– 24 tipi di filtridi ottimizzazionedelle immagini,per compensarein modo significa-tivo le variazionidelle condizionidi ispezione cau-sate dalle condi-zioni dei pezzi eda l l ’ amb i en t eesterno, riducen-do lo scarto dipezzi non difetto-si dovuto a errorid’ispezione;– il 3D in linea rende possibili nuove ispezioni: la Serie LJ-Voffre un rilevamento stabile di vari pezzi con l’acquisizione adaltissima velocità di 64.000 profili al secondo e ogni pezzopuò essere sottoposto all’elaborazione delle immagini 3D.– Il 3D “rende possibile l’impossibile”: utilizzando la funzionedi “estrazione dell’altezza”, i dati 3D possono essere conver-titi in un’immagine in scala di grigi, che evidenzia l’altezzache si desidera controllare. Applicando a quest’immagine unalgoritmo esistente di elaborazione delle immagini, ora è pos-sibile effettuare ispezioni prima impossibili con una telecame-ra matriciale.

Per ulteriori informazioni: www.keyence.it

T_M ƒ 145

METROLOGIALEGALE E FORENSE

�N.03ƒ

; 2013

sione dal processo aziendale del pro-dotto non conforme2.Infine, anche a prescindere dalla spe-cifica applicazione di suddetta nor-ma, che potrebbe (anche se così nondovrebbe essere) sfuggire agli addettiai lavori, il sistema di gestione ISO9001, che le realtà ospedaliere s’im-pegnano ad applicare pedissequa-mente, richiede implicitamente che ilaboratori procedano a effettuare unaconferma metrologica delle proprieapparecchiature, o dei metodi o mate-riali che utilizzano. Ciò al fine, se nondi escludere, quanto meno di quantifi-care l’errore (la c.d. incertezza dimisura o, come spesso si usa intermine medico, lo scarto) asso-ciato a tale attività.Pertanto, nonostante il dichiaratoimpegno alla corretta applicazione disistemi di gestione ISO 9001, con laconseguente necessaria adozione diprecisi adempimenti in materia di uti-lizzo di prodotti per la gestione di unprocesso di misura, sia in osservanzadelle buone prassi metrologiche, sianel rispetto di quanto stabilito dallanorma UNI EN ISO 15189:2013, ri-sulta evidente la non giustificabilemancanza, a livello di gestione diprocesso, in cui sono incorse le realtàospedaliere de quibus che hanno de-terminato le conseguenze ormai notecon la necessità di provvedere allaripetizione delle analisi già effettuatema il cui risultato è stato “contamina-to” dalla non conformità del kit indotazione.Infine, non si possono trascurare an-che le potenziali responsabilità rile-vanti sotto il profilo giuridico, in spe-cie con riguardo ai rapporti tra clien-te (azienda ospedaliera) e fornitore(Abbott), derivanti dal mancato con-trollo del prodotto alla consegna. Nelnostro ordinamento la regola genera-le in materia di compravendita di benimobili, che può comunque essere de-rogata dalle parti mediante specificipatti e accordi validi e vincolanti, im-pone che il cliente, a seguito dellaconsegna della merce, dispone di untermine massimo entro il quale devedenunciare i vizi non occulti del pro-dotto al fine di poter fruire delle ga-ranzie contrattuali (ivi incluso l’even-

tuale risarcimento del danno).Ora, posto che, allo stato, non sonoqui in grado di affermare se si tratti divizio occulto o meno, benché ritenga,a mio modesto avviso, che il difettodel prodotto, per un tecnico del setto-re laboratori, possa essere facilmenteindividuato mediante un’attività com-parativa (analisi di campione di san-gue con due analoghi kit di reagenti),nella ipotesi in cui il lamentato viziodel kit rientrasse tra quelli individuabi-li dall’acquirente, risulterebbero pre-cluse o, quanto meno, limitate le pre-tese risarcitorie delle aziende ospeda-liere coinvolte nella vicenda, attesa laloro responsabilità data dal mancatorispetto del termine decadenziale perla denuncia dei vizi del prodotto ac-quistato3.Ulteriormente si rende necessario inogni caso evidenziare le responsa-bilità a carico delle aziende o-spedaliere nei confronti dei pa-zienti ignari dell’errore che, nemme-no con la più approfondita conoscen-za del settore, avrebbero potuto cono-scere. In tal caso le aziende restanoesposte alle richieste di risarci-mento danni (che dovranno esserecertamente provati in ordine alla sus-sistenza ed entità) patiti dai pazienti acausa degli eventi verificatisi, senzache, sul punto, l’azienda possa assu-mere a propria difesa l’impossibilitàdi conoscere il difetto del kit conse-gnato, considerato che non si tratta dielemento non indagabile in senso as-solutoUna utile misura che avrebbe potutoessere adottata al riguardo dall’a-zienda, al fine di escludere o mini-mizzare le richieste di risarcimentodanni da parte dei pazienti, sarebbestata quella di fornire una completainformativa al paziente circa gli erroridella procedura di analisi indicandolo scarto (o incertezza di misura oanalogo elemento) in modo da rende-re edotti i fruitori del servizio di anali-si che tale attività non è esente daerrori che possono essere stimati. Unasoluzione simile è stata, di fatto, per-corsa da un’azienda ospedaliera (re-parto diabetologia) dove è stato co-municato ai pazienti affetti da diabe-te, che utilizzano i glucometri per la

misurazione della glicemia, che gliapparecchi non restituiscono risultaticerti in ordine al valore di glicemiama che hanno un margine di errore di+/– 20 %.Alla luce di quanto sopra apparechiaro come le normative di naturatecnica e le buone prassi nel settore dispecie risultino spesso formalmenteapplicate, in ragione della presenzadi un sistema di gestione della quali-tà, con conseguenti effetti sostanzialidi notevole portata. Al riguardo riten-go, tuttavia, opportuno evidenziareche episodi analoghi a quelli verifica-tisi ben avrebbero potuto accadereanche in caso di corretta applicazio-ne di un sistema di gestione della qua-lità ma, certamente, avrebbero co-stituito oggetto di azione cor-rettiva tempestiva (non certamen-te un anno come nel caso di specie)quale gestione di una sorta di emer-genza di cui l’azienda avrebbe dovu-to dare evidenza secondo quanto sta-bilito dai requisiti della norma ISO9001 evitando, in tal modo, il ripeter-si dell’errore per un così lungo lassotemporale.

NOTE

1 UNI EN ISO 15189:2013: Labora-tori medici. Requisiti riguardanti laqualità e la competenza.2 UNI EN ISO 15189:2013: 5.3.2.3Reagents and consumables – Accep-tance testing – Each new formulationof examination kits with changes inreagents or procedure, or a new lot ofshipment, shall be verified for per-formance, before use in examinations.Consumables that can affect the qua-lity of examinations shall be verifiedfor performance before use in exami-nations.3 Nel presente commento si fa riferi-mento a una situazione ipotetica ovenel contratto stipulato tra le parti nonsiano state inserite clausole e condi-zioni specifiche in deroga a quantostabilito dal codice civile; in casodiverso, risultano validi i patti concor-dati dalle parti con disapplicazione diquanto previsto dal codice e qui ipo-tizzato.

T_M ƒ 146

NEW S

�

N.02ƒ

;2014

Oggi i torsiometri possono essere integratinel sistema dell’amplificatore di misura indu-striale PMX, in grado di rilevare, in modoaltamente dinamico, coppia, velocità dirotazione e angolo di rotazione. Una sche-da plug-in dell’amplificatore di misura PMXrileva fino a quattro torsiometri contempora-neamente, con un’ampiezza della banda dimisurazione fino a 6 kHz. Oltre ai segnali dicoppia, è possibile rilevare, in modo assolu-tamente esatto, i segnali encoder fino a 2MHz, in ambienti industriali con condizionidifficoltose. I bus di campo ethernet intempo reale, come Profinet®, Ethercat® oIndustrial Ethernet®, garantiscono un’inte-grazione affidabile del comando macchinae impianto.La messa in funzione del sistema di misuraPMX è estremamente semplice, grazie all’interazione di tecnologiaAPM (Advanced Plug & Measure) e TEDS. I trasduttori collegati ven-

gono immediatamente riconosciuti e non ènecessario eseguire nessuna impostazione,pertanto l’attività di misurazione può iniziareimmediatamente. I benefici per l’utente sono,quindi: risparmio di tempo, maggiore stabilitàdel sistema e assenza di fonti di errore.

Per ulteriori informazioni: www.hbm.com

HBM Test and MeasurementFondata in Germania nel 1950, HottingerBaldwin Messtechnik (HBM Test and Measu-rement) si è costruita una reputazione comeleader mondiale di tecnologia e del merca-to nell’industria delle misurazioni e prove.HBM offre prodotti per la catena di misura-zione completa, dalle prove virtuali a quellefisiche. Le sedi di produzione sono situate in

Germania, U.S.A. e Cina; HBM è presente in più di 80 paesi nelmondo.

AMPLIFICATORE PER MISURARE COPPIA E ANGOLO DI ROTAZIONE

Sin dal 1984,ASIT INSTRU-MENTS srl diOrbas sano(TO) si poneal serviziodell’industria,con efficaci so-luzioni di con-trollo, portatae regolazionedi processo. L’esperienzaacquisita inquesti 30 an-ni ha con-sentito all’a-

zienda torinese di ampliare la gamma di strumentazione trat-tata, attraverso una propria produzione di sensori di tempera-tura, come termoresistenze e termocoppie, destinati sia ailaboratori che all’industria, in regime di qualità ISO9001:2008 e con certificazione di tipo ATEX per le aree di

rischio dove è essenziale ottenere le misure di temperatura inpiena sicurezza.Asit Instruments non si limita alla fornitura di strumenti di misura econtrollo e della relativa assistenza, ma offre anche servizi ditaratura nell’ambito della Temperatura, Umidità Relativa dell’Aria,Grandezze Elettriche e Pressione. Il laboratorio di taratura interno è accreditato da ACCREDIA (Cen-tro LAT N° 150), in conformità alla norma UNI CEI EN ISO/IEC17025, per la taratura dei seguenti strumenti: – Temperatura– Umidità Relativa e Temperatura dell’Aria– Pressione assoluta o a mezzo gas (-1 ÷ 70 bar).– Pressione relativa mezzo liquido (4 ÷ 1400 bar)– Vuoto e riferimenti di pressione assoluta (0,005 ÷ 10 bar)– Grandezze elettriche in bassa frequenzaPer l’anno corrente, a conferma dei 30 anni di crescita costan-te, Asit Instruments ha come obiettivo l’integrazione nella propriatabella di accreditamento delle seguenti grandezze, in fase di pre-parazione: Taratura di Massa e Bilance – Tempo e Fre-quenza.

Per ulteriori informazioni: www.asitinstruments.it

SOLUZIONI EFFICACI DI CONTROLLO, PORTATA E REGOLAZIONE DI PROCESSO

Nano9000 è un sensore di misura non a contatto. Le sue caratteristi-che principali sono l’alta velocità, la misura in 3D e la capacità di misu-rare contemporaneamente la radiazione riflessa (da superfici comevetro, specchio e coating) e quella diffusa (da superfici metalliche), conuna sensibilità inferiore al micron ed elevata ripetibilità. Il Nano9000è l’unico strumento in grado di misurare simultaneamente entrambe lesuperfici: riflettente e diffusiva, grazie alla sua tecnologia e al sensoreinterno multi-calibrato. Le sue dimensioni contenute (92x65x33 mm3) permettono una facileintegrazione OEM.Il sistema Nano9000 è composto da: Sensor Head – Control Box – Fle-xible robotic cable (fino a 25 metri) e possiede le seguenti caratteristi-che e funzionalità:• Profilometria e misure di spessore con scansione ad alta velocità finoa 9 kHz.• Misura simultanea e automatica della radiazione riflessa e diffusadalla superficie, senza modificare il setup dello strumento.

• Sensibilità sub-micrometrica in profondità peranalisi 3D dello spessore e profilo di superficiriflettenti.• Alta sensibilità e ripetibilità della misura infe-riore al 1µm.• Obiettivo con lunghezza focale da 25 mm a 50 mm e opzionale una lenteX10 o X20 per microscopia con risoluzionenanometrica.• Software operativo incluso il controllo deiparametri del sensore e indicatore In/Out of Rangeper un’interfaccia user friendly.• Software di Analisi 3D: Optimet’s Viewer fornisce informazioni sulladistanza, ondulazione, spessore e rugosità della superficie misurata.• Completamente integrabile con sistemi di scansione X,Y.

Per ulteriori informazioni: www.optoprim.it

MISURE E ISPEZIONE 3D NON A CONTATTO DI ALTA PRECISIONE

Rubrica a cura di Franco Docchio, Alfredo Cigada, Anna Spalla e Stefano Agosteo

Dalle Associazioni Universitariedi Misuristi

[email protected]

SPAZ

IOAS

SOCI

AZIO

NIUN

IVER

SITA

RIE

MIS

URIS

TI

�

THE ITALIAN UNIVERSITY ASSOCIATIONS FOR MEASUREMENTThis section groups all the significant information from the main University Asso-ciations in Measurement Science and Technology: GMEE (Electrical and Elec-tronic Measurement), GMMT (Mechanical and Thermal Measurements),AUTEC (Cartography and Topography), and Nuclear Measurements.

RIASSUNTOQuesta rubrica riassume i contributi e le notizie che provengono dalle maggioriAssociazioni Universitarie che si occupano di scienza e tecnologia delle misu-re: il GMEE (Associazione Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche), il GMMT(Gruppo Misure Meccaniche e Termiche), l’AUTEC (Associazione Universitaridi Topografia e Cartografia) e il Gruppo di Misure Nucleari.

gorini2014 – del Seminario d’Ec-cellenza – Scuola di Dottorato “ItaloGorini 2014”, giunto quest’anno allachiusura del quinto ciclo triennale,con l’edizione che si svolgerà a Leccedall’1 al 5 settembre.

Lo slogan di questo ciclo, Measureyour Excellency, vuole sintetizzare lospirito del seminario: mettere in gioco lapropria capacità di pensare e analizza-re, in termini complessi, la spinta all’in-novazione e alla ricerca scientifica eindustriale. In particolare, il tema di que-sta edizione – Measurements and Devi-ces for the Innovation and the Technolo-gical Transfer – vuole indicare il contri-buto d’innovazione e di trasferimentotecnologico di ricerca che mediante laScuola l’Associazione GMEE intendefornire alle aziende e in generale a tuttoil tessuto produttivo e imprenditoriale,anche nell’ambito del Progetto “DITRIM-MIS”/RIDITT finanziato dal Ministeroper lo Sviluppo Economico.La Scuola tratterà i seguenti temi, pro-pri delle linee di ricerca del GMEE edel GMMT e in generale del settoredelle Misure, mediante relazioni invi-tate di specialisti del settore:– Sensori e Sistemi di Trasduzione;– Misure per la Caratterizzazione diComponenti e Sistemi;– Misure per la Società dell’Infor-mazione.Da quest’anno la Scuola diverrà inter-nazionale, con contributi in linguainglese e con partecipanti provenientidai vari paesi europei e non.

T_M N. 2/ 14 ƒ 147

GMEE: GRUPPO MISUREELETTRICHE ED ELETTRONICHE

Collaborazione trail DIIIE dell’ Univer-sità degli Studi dell’ Aquila e Carbotech srl

per la progettazione e la realizzazione di un bancoprova per la caratterizzazionedei componenti conduttori in carbonioL’azienda Carbotech srl situata in Mar-tinsicuro (TE), avendo come principaleattività industriale la realizzazione dispazzole elettriche per motori, haavviato una collaborazione con il DIIIEdell’Università degli Studi dell’Aquilaallo scopo di progettare e realizzare unbanco prova in grado di eseguire testveloci sulle spazzole elettriche, ondedeterminarne in breve tempo l’usura ecaratterizzarle più precisamente, for-nendo ai clienti informazioni più detta-gliate. Nello sviluppo di tale applica-zione si è impegnato un laureando inIngegneria Elettrica magistrale in pos-sesso della certificazione NI CLAD con-seguita presso la NI LabVIEW Acca-demy dello stesso Dipartimento.Sotto la supervisione del Prof. EdoardoFiorucci e del Dott. Massimo Tozzi(responsabile dell’area ricerca e svilup-po di Carbotech srl) è stato sviluppato

dal Dott. Emanuele Fabrizi un bancoche riproduce il sistema collettore-spaz-zole di un motore elettrico e mediantela misura di un certo numero di para-metri è in grado di definire il comporta-mento delle spazzole installate nellereali condizioni di esercizio.Particolare attenzione è stata dedica-ta alla riproduzione di tutti i fenomeniche influenzano il comportamentoreale della spazzola. Un software dicontrollo e misurazione ad hoc è statosviluppato in ambiente NI LabVIEW.I primi risultati ottenuti con il dispositi-vo di prova indicano che può essereadottato con successo per l’analisidelle prestazioni delle spazzole indiverse condizioni di lavoro. L’azien-da ha messo a disposizione del DIIIEdell’Università degli Studi dell’Aquilauna borsa di collaborazione per con-tinuare a sviluppare l’intero sistema.

Scuola di Dottorato“Italo Gorini”, edizione 2014Si informa che è ora attivo il sito uffi-ciale – http://misure.poliba.it/

T_M ƒ 148

N.02ƒ

;2014

SPAZIO ASSOCIAZIONIUNIVERSITARIE MISURISTI

�

Dottorandi e post-doc, assegnisti diricerca, borsisti, giovani ricercatori,personale comunque impegnato in atti-vità di ricerca presso enti pubblici e pri-vati, quadri e responsabili tecniciaziendali, sono invitati a sottomettereon-line la relativa domanda d’ammis-sione, entro il 18 giugno 2014, secon-do le indicazioni riportate sul sito.Si chiede di diffondere al massimo leinformazioni su questo evento, che siritiene strategico per lo sviluppo delleattività di ricerca del settore Misure, perla crescita culturale e professionale deinostri giovani e per il contributo all’in-novazione scientifica e tecnologica eper il suo trasferimento alle imprese. I Direttori della ScuolaGregorio Andria e Claudio Narduzzi

Brevetto dell’ Unità INMRI –ENEA: Metodo per l’ analisid’ immagini acquisite da strumenti d’ indagine nucleareGiuseppe Cotellessa dell’IstitutoNazionale di Metrologia delle Radia-zioni Ionizzanti dell’ENEA è l’inventoredi un procedimento fisico-matematicoche permette un’analisi corretta dellanatura e una misura affidabile delledimensioni degli oggetti osservati nelleimmagini acquisite da strumenti d’inda-gine nucleare, ed estensibile a immagi-ni non nucleari (immagini radar, sonar,TAC, RMN, radiografiche, ecografiche,da microscopi elettronici, ottici e tele-scopi). Il procedimento può essereapplicato anche per migliorare la pre-cisione della lettura dei rilevatori ditracce nucleari, come quelli utilizzatiper misurare l’esposizione al radon e aineutroni in ambienti di lavoro per laradioprotezione dei lavoratori, comeanche garantire la sicurezza meccani-ca nel funzionamento dei componentiutilizzati negli impianti nucleari, contri-buire in modo significativo agli studi diricerca sulla fusione nucleare e aglistudi di ricerca nucleare in generale inquanto è in grado di rilevare ed elimi-nare i segnali provenienti dalle pseudotracce, cioè quei segnali prodotti dallapresenza d’impronte digitali sul rileva-tore o da imperfezioni del materiale.I sistemi d’indagine nucleare finora uti-lizzati si basano sulla osservazione daparte di sistemi automatici di analisi di

oggetti su immagini bidimensionali adiverse tonalità di grigio, ricostruiti apartire dalla misura del numero didanni delle radiazioni nucleari, provo-cati sulla superficie del rivelatore, cap-tati da una telecamera, dopo riflessio-ne o trasmissione sul o attraverso il rive-latore di un fascio luminoso. L’interpre-tazione dell’immagine ottenuta è affi-data esclusivamente a procedimentimatematici di software che analizzanonella maggior parte immagini trasfor-mate in formato binario con notevoleperdita d’informazioni utili per l’inter-pretazione degli oggetti. Gli oggetti delle immagini analizzate incampo diagnostico e non (immaginiradar, sonar, TAC, RMN, radiografi-che, ecografiche, da microscopi elettro-nici, ottici e telescopi) spesso sono ana-lizzate attraverso l’occhio umano del-l’operatore, con notevoli errori nell’in-terpretazione della natura degli oggetti,nella misura nel numero e delle dimen-sioni degli oggetti interpretati.Il procedimento brevettato consente diricostruire grafici tridimensionali facil-mente interpretabili dall’occhio uma-no, che sono ottenuti effettuando piùletture dello stesso rilevatore, perdiversi valori d’intensità luminosa. Ciòpermette di differenziare le traccenucleari emesse o trasmesse dall’og-getto indagato, dalle pseudo traccereali dovute alla presenza d’improntedigitali sul rilevatore o a imperfezionidel materiale, e da quelle virtualidovute a una non corretta impostazio-ne dei parametri di lavoro. L’elimina-zione dei segnali delle pseudo tracceconsente di ottimizzare i parametri dilavoro e migliorare l’accuratezza e lariproducibilità della lettura.Il brevetto, di proprietà ENEA, è statodepositato il 13 dicembre 2012 connumero RM2012A000637. È consul-tabile nella banca dati Brevetti ENEAdal 19 dicembre 2012 ed è disponi-bile per licensing.

Sicurezza dell’ illuminazione a LED: nuova pubblicazionedella Società Q-Tech srl, Socio sostenitore GMEE, e dell’ Unità di BresciaSegnaliamo una nuova pubblicazione

della Ditta Q-Tech srl di Brescia, sociosostenitore del GMEE, in collabora-zione con l’Unità di Brescia, sullamisura e la sicurezza dei sistemi d’il-luminazione a LED.F. Docchio, L. Fumagalli, G. Libretti, P.Tomassini: “LED illumination: illumino-technical, optical, metrological andsafety issues”. In: A. Cutolo, A.G.Mignani, A. Tajani: “Photonics forsafety and security”, World ScientificCo. Inc., pp. 292-308 (2014).

GMMT: GRUPPO MISURE MECCANICHE E TERMICHE

Dall’ Unità GMMT di Bari:nuovi lavori su riviste internazionaliRiceviamo dall’Unità di Bari delGruppo di Misure Meccaniche e Ter-miche la seguente lista di recenti pub-blicazioni su riviste internazionali,anche in collaborazione con il Grup-po Misure Elettriche ed Elettroniche.Gli abstract sono presenti nel numerotelematico della Rivista, all’indirizzo:http://www.affidabilita.eu/tuttomisure/articolo.aspx?idArt=1113.Buona lettura!

De Capua C., Fabbiano L., MorelloR., Vacca G (2014). Optimized Pro-cedure to Evaluate the ThermalEnergy Transfer in HemodialysisTreatment. INSTRUMENTATIONSCIENCE & TECHNOLOGY, ISSN:1073-9149, doi: 10.1080/10739149.2013.876546Giaquinto N., Fabbiano L., SavinoM., Vacca G. (2013). Observationson the worst case uncertainty. JOUR-NAL OF PHYSICS. CONFERENCESERIES, vol. 459, ISSN: 1742-6596, doi: IO.1088/1742-6596/1/012038De Capua C., Fabbiano L., Lipari G.,Morello R., Vacca G. (2013). A webservice based mobile application fordetecting Kayser-Fleischer ring in eyecornea. INSTRUMENTATION SCIEN-CE & TECHNOLOGY, vol. 42, p. 95-108, ISSN: 1073-9149, doi:10.1080/10739149.2013.841190

2014eventi in breve

MANIF

ESTA

ZION

IEV

ENTI

EFO

RMAZI

ONE

�

201424-27 giugno

26-27 giugno

26-27 giugno

28-29 giugno

14-16 luglio

20-24 luglio

24-28 agosto

24-28 agosto

29-31 agosto

1-3 settembre

1-4 settembre

2-5 settembre

2-5 settembre

2-5 settembre

7-10 settembre

8-10 settembre

8-10 settembre

15-17 settembre

17-18 settembre

22-27 settembre

23-24 settembre

24-25 settembre

8-11 ottobre

12-15 ottobre

12-16 ottobre

20-22 ottobre

29 ottobre-1 novembre

31 ottobre-4 novembre

1-3 novembre

2-5 novembre

3-6 novembre

3-7 novembre

16-20 novembre

22-24 novembre

Ancona, Italy

Kohala Coast, Hawaii, USA

Warsaw, Poland

Shanghai, China

Montreal, Canada

Paris, France

Rome, Italy

Rome, Italy

Vienna, Austria

Vienna, Austria

Palma de Mallorca, Spain

Miedzyzdroje, Poland

Catania, Italy

Washington DC, USA

Brescia, Italy

Ancona, Italy

Ancona, Italy

Benevento, Italy

Napoli, Italy

Lemgo, Germany

Chemnitz,Germany

Napoli, Italy

Qingdao, China

Rome, Italy

San Diego, USA

Belfast, UK

Dallas, TX

Kenting, Taiwan

Qingdao, Shandong, China

Valencia, Spain

Venice, Italy

Vienna, Austria

Lisbon, Portugal

Istanbul, Turkey

AIVELA 2014 - International Congress on Vibration Measurement

ASPE/ASPEN Summer Topical Meeting

IMEKO TC10 2014

2014 International Conference on Materials Science and Engineering Technology(MSET 2014) 2014

IEEE Summer Topical Meeting Series

NFOCOMP 2014, The Fourth International Conference on Advanced Communications and Computation

DATA ANALYTICS 2014, The Third International Conference on Data Analytics

ADVCOMP 2014, The Eighth International Conference on Advanced Engineering Computing and Applications in Sciences

9th International Joint Conference on Software Technologies

11th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics

14th NUSOD Conference

Methods and Models in Automation and Robotics

Foritaal - Quinto forum Italiano su Ambient-assisted living

The IEEE 25th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications

XXVIII EUROSENSORS 2014

Congresso GMEE 2014

Congresso GMMT 2014

20th IMEKO TC-4 Symposium

2014 IEEE Workshop on Environmental, Energy, and Structural Monitoring Systems (EESMS 2014)

ISCPS 2014 - IEEE Int. Symposium on Precision Clock Synchronizationfor Measurement, Control and Communications

IMEKO TC 19 Symposium on Environmental Instrumentation and Measurement

3rd Renewable Power Generation Conference (RPG™ )

17th International IEEE Conference on Intelligent Transportation Systems

1st IMEKOFOODS

27th IEEE Photonics Conference

2014 IEEE Workshop on Signal Processing Systems (SiPS)

40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society

The 3rd International Conference on Engineering and Technology Innovation 2014(ICETI2014)

The 2nd International Conference on Photonics and Optoelectronics

IEEE SENSORS 2014

5th IEEE International Conference on Smart Grid Communications (SmartGridComm 2014)

The 3rd IEEE International Conference on Connected Vehicles and Expo (ICCVE 2014)

CENICS 2014, The 7th International Conference on Advances in Circuits, Electronics and Micro-electronics

1st International Conference on Energy Technologies

www.aivela.org/11th_Conference/index.html

www.aspe.org

http://imekotc10-2014.org

www.icmset.org

www.photonicstopics.org/submit.php

www.iaria.org/conferences2014/INFOCOMP14.html

www.iaria.org/conferences2014/DATAANALYTICS14.html

www.iaria.org/conferences2014/SubmitADVCOMP14.html

www.icsoft.org

www.icinco.org

www.nusod.org/2014

www.mmar.edu.pl

www.foritaal2014.it

www.ieee-pimrc.org

www.eurosensors2014.eu

www.diism.univpm.it/gmee2014

www.gruppomisuremt.it/info_GMM_2014.pdf

http://conferences.imeko.org/index.php/tc4/tc4_2014

www.ingegneria.uniparthenope.it/EESMS2014

www.ispcs.org/2013/index.html

www.tu-chemnitz.de/etit/messtech/imeko

http://conferences.theiet.org/rpg/index.cfm

www.itsc2014.org

http://imekofoods.enea.it

www.ipc-ieee.org

www.sips2014.org

www.iecon2014.org

www.taeti.org/iceti2014/index.html

www.icopo.org/2014

http://ieee-sensors2014.org

http://sgc2014.ieee-smartgridcomm.org

www.iccve.org/2014

www.iaria.org/conferences2014/CENICS14.html

www.entechconference.com

T_M N. 2/ 14 ƒ 149

T_M ƒ 15 0

NEW S

�

N.02ƒ

;2014

Con l’UPT-2X, WIKA introduce sul mercato un nuovo trasmettito-re da processo, estremamente preciso, adatto a ogni tipo diapplicazione, dalla costruzione robusta e dotato di display LCD.La compatta custodia in plastica, con resina rinforzata(PBT), è dotata di sensori con campi di misura da 400 mbara 1.000 bar, liberamente scalabili con un turndown (ran-geability) massimo raccomandato di 20:1. Questo nuovo trasmettitore è molto facile da usare e comu-nica con la più recente versione dello standard HART® (v7).Con la sua testa regolabile, lo strumento è in grado di adat-tarsi a qualsiasi situazione di montaggio e il suo ampio di-splay da 60 mm sempre leggibile, anche a grandi distanze.

Oltre a essere adatto a quasiogni tipo di applicazione, l’UPT-2X ha un ottimo rapporto quali-tà/prezzo. La gestione dello stru-mento senza la necessità di acces-sori consente di risparmiare tempo,mentre l’elevata stabilità a lungo ter-mine assicura bassi costi di manuten-zione.

Per ulteriori informazioni:www.wika.it

Il sistema di data-logging wirelessproposto dalla DeltaOHM permette dimonitorare una mol-teplicità di grandez-ze fisiche nei piùsvariati campi diapplicazione: Tem-peratura – Umiditàrelativa – Pressioneatmosferica e pres-sione differenziale –Illuminamento (lux)e irradiamento UV –CO – CO2 – Acce-lerazione.

I modelli che misurano umidità relativa e temperatura calcolanograndezze di umidità derivate. Le grandezze calcolate dipen-dono dal modello e possono essere: temperatura del punto dirugiada, temperatura di bulbo umido, umidità assoluta, rappor-to di mescolanza, pressione di vapore parziale.

Le sonde di misura esterne si collegano al datalogger tramiteconnettore M12 o morsetti, a seconda del modello. Alcunimodelli dispongono di sensori integrati. È disponibile una ver-sione di datalogger con ingressi a morsetti per il collegamen-to di: Trasmettitori con uscita in corrente 4÷20 mA e in ten-sione 0÷1 V o 0÷50 mV – Sensori di temperatura Pt100 /Pt1000 e termocoppie tipo K, J, T, N, E – Sensori con uscitaa contatto pulito (conteggio delle commutazioni) o potenzio-metrica. Ciò consente di estendere la capacità di monitorag-gio del sistema a innumerevoli altre grandezze oltre a quellesopra indicate.Tipici campi di applicazione del sistema di datalogging wire-less Delta OHM sono: Settore alimentare (contenitori refrige-rati, banchi frigo, celle frigorifere, produzione e trasporto dialimenti), Strutture sanitarie (conservazione farmaci, vaccini,sangue, monitoraggio incubatori e sale operatorie), Serre ecoltivazioni agricole, Analisi ambientali, Sale museali e archi-vi documentali, Trasporto di merci deperibili e fragili, Condi-zionamento dell’aria, Camere bianche, Laboratori, Processiindustriali.

Per ulteriori informazioni: www.deltaohm.com

SISTEMA DI DATALOGGING WIRELESS

I modelli Setra 3100 e 3200, distribuiti in Italia da Luchsinger,sono trasduttori di pressione progettati per applicazioni OEM(Original Equipment Manufacturer). Ideali per misure dipressioni nei sistemi idraulici, refrigerazione, HVAC/R,in campo medicale e, in generale, in applicazioniriguardanti il controllo di pompe e compressori.Per questi trasduttori di pressione Setra utiliz-za un processo CVD (Chemical VapourDeposition) che deposita chimicamenteuna griglia estensimetrica sul diaframmasensibile alla pressione. Questa tecnolo-gia, denominata “Thin-film”, è vantag-giosa per la produzione di grandi quan-tità a prezzi molto competitivi.Seppure progettati per grandi volumi, i tra-sduttori della serie 3100 offrono una buonaprecisione del 0,25% FS (0,5% FS per la serie

3200) e una stabilità a lungo termine migliore di 0,1% FS/anno.Inoltre gli effetti termici sono compensati nell’intervallo da

-40 a 105 °C. I campi di misura di pressione vanno da3,5 a 2.200 bar; in opzione, è possibile avere un’usci-ta duale di pressione e temperatura.

Il modello 3200 Heavy Duty offre le stesse caratteri-stiche ma, grazie a un diaframma più spesso, resi-

ste a picchi di sovrapressioni più elevati, fino a 3volte il fondo scala.La costruzione in acciaio inossidabile, intera-mente saldata, con protezione IP67, una vastascelta di uscite elettriche in tensione e corrente, diraccordi di pressione e connettori elettrici rendo-

no questi trasduttori ideali per moltissime applica-zioni.

Per ulteriori informazioni: www.luchsinger.it

TRASDUTTORI DI PRESSIONE INDUSTRIALI

NUOVO TRASMETTITORE DA PROCESSO, ROBUSTO ED ESTREMAMENTE PRECISO

Audit interno - Parte primaLa norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025C

OM

MENTI

ALLE

NORM

E

�

A great success has been attributed to this interesting series of comments byNicola Dell’Arena to the Standard UNI CEI EN ISO/IEC 17025.

RIASSUNTOProsegue con successo l’ampia e interessante serie di commenti di Nicola Dell’A-rena alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025. I temi trattati sono: La struttura delladocumentazione (n. 4/2000); Controllo dei documenti e delle registrazioni (n.1/2001 e n. 2/2001); Rapporto tra cliente e laboratorio (n. 3/2001 e n. 4/2001); Approvvigionamento e subappalto (n. 3/2002 e n.1/2003); Metodi di prova e taratura (n. 4/2003, n. 2/2004 e n. 3/2004); IlControllo dei dati (n. 1/2005); Gestione delle Apparecchiature (n. 3/2005, n. 4/2005, n. 3/2006, n. 3/2006, n. 4/2006, n. 1/2007 e n. 3/2007); Luogodi lavoro e condizioni ambientali (n. 3/2007, n. 2/2008 e n. 3/2008); il Cam-pionamento (n. 4/2008 e n. 1/2009); Manipolazione degli oggetti (n. 4/2009 e n. 2/2010), Assicurazione della qualità parte 1.a (n. 4/2010);Assicurazione della qualità parte 2.a (n. 1/2011); Assicurazione della qualitàparte 3.a (n. 2/2011). Non conformità, azioni correttive, ecc. parte 1.a (n. 4/2011), parte 2.a (n. 1/2012), parte 3.a (n. 2/2012), parte 4.a (n. 3/2012), parte 5.a (n. 4/2012), parte 6.a (n. 1/2013), parte 7.a (n. 2/2013), parte 8.a (n. 3/2013), parte 9.a (n. 4/2013), parte 10.a(n.1/2014).

PREMESSA GENERALE

La 17025, tra i requisiti, riporta l’e-secuzione degli audit interni. Essisono entrati nel mondo industrialecon la legge americana 10 CFR 50Appendix B dal titolo “Quality assu-rance criteria for nuclear powerplants and fuel reprocessing plants”tradotto in “Criteri di garanzia dellaqualità per gli impianti di energianucleari e di riprocessamento del

combustibile”. Il criterio XVIII del-l’App. B, nata per gli impianti nu-cleari, prescriveva l’audit (senzadistinzione tra interni ed esterni), chenella versione italiana fu tradotto converifica ispettiva.Riporto sola una parte del criterioXVIII per capire meglio la situazione“Dovrà essere attuato un esauriente eperiodico programma di verificheispettive allo scopo verificare la con-formità con tutti gli aspetti del pro-gramma di garanzia della qualità eper determinare l’efficacia del pro-gramma”. Come si vede già dallaprima norma gli audit dovevano esse-re utilizzati per verificare la conformi-tà e l’efficacia del sistema adottato.Nelle nuove norme sui sistemi quali-tà la definizione di audit, riportata alpunto 3.9.1 della ISO 9000, è laseguente: “processo sistematico,indipendente e documentato per otte-nere evidenze della verifica ispettivae valutarle con obbiettività, al fine distabilire in quale misura i criteri della

verifica ispettiva sono stati soddisfat-ti”. La 9000 prosegue con una notacon la quale chiarisce la differenzache esiste tra audit interni ed esterni.Se un profano dei sistemi qualità leg-gesse questa definizione, non capi-rebbe niente dell’audit. Sinceramen-te la frase è contorta quando parladei criteri: vediamo di chiarirlaanche per i primi lettori. La verificaispettiva è un’attività che bisognaeseguire per raccogliere evidenzesulla conformità dell’applicazionedel sistema qualità adottato da partedi una organizzazione (laboratorioo società). Il termine evidenza (giàdalle prime norme si chiamava evi-denza oggettiva) si capisce di più econ maggior facilità leggendo ilvocabolario al posto della norma. LoZingarelli riporta “certezza, chiarez-za” mentre per l’aggettivo evidenteriporta “che non si può mettere indubbio”. Quindi le evidenze sonofatti, azioni, processi effettuati dal-l’organizzazione e riscontrati duran-te la verifica che non devono lascia-re dubbi sulla loro realtà.La 9000 al punto 3.9.4, nella defini-zione di evidenza della verificaispettiva riporta alcuni esempi come“registrazioni, dichiarazioni di fatti,o altre informazioni” di evidenze chesono limitativi della realtà aziendalema sicuramente utili. La novità consi-ste nel fatto che una semplice dichia-razione (fatto esclusivamente verba-le) di una qualsiasi persona dell’or-ganizzazione è una evidenza. Lanota precisa che “l’evidenza di unaverifica ispettiva può essere qualitati-va o quantitativa”, e cioè che lamancanza di attuazione può avveni-re sia sulla qualità che sulla quantità(misure sbagliate, incertezza supera-ta, numero di prove da effettuare,numero di campioni, frequenza ditaratura e di manutenzione nonrispettata, ecc.).

T_M N. 2/ 14 ƒ 15 1

COMMENTI ALLE NORMERubrica a cura di Nicola Dell’ Arena ([email protected])

T_M ƒ 15 2

COMMENTIALLE NORME

�

N.02ƒ

;2014

PIANO E PROGRAMMA DI AUDIT

La 17025 giustamente prescrive auditinterni poiché all’esterno ci sono altriorganismi che fanno rispettare lanorma. Il paragrafo 4.14.1 pratica-mente prescrive 4 requisiti importantiche potevano essere prescritti singolar-mente poiché diversi l’uno dell’altro.Il primo prescrive che “il laboratoriodeve eseguire periodicamente, secon-do un piano e una procedura prefis-sati, audit sulle sue attività per accer-tare che le operazioni continuino asoddisfare i requisiti del sistema digestione e della presente norma inter-nazionale”.Il secondo prescrive che “il program-ma di audit interni deve trattare tuttigli elementi del sistema di gestione,comprese le attività di prova e/o ditaratura”. La prima domanda che sorge è sebisogni utilizzare il piano o il pro-gramma, visto che la norma le pre-scrive entrambi. Per la prima voltadevo dire tutti e due, poiché i due stru-menti sono diversi e si utilizzano indue fasi diverse del processo di audit.Devo avvertire però che il piano perun laboratorio di piccole dimensionidiventa uno strumento pesante e diffi-cile da utilizzare e gestire.Il piano di audit (ricordo che esso èuno strumento più complesso rispettoal programma) è un documento chedeve essere predisposto per ogni sin-golo audit e deve riportare: data/e dieffettuazione; area da sottoporre adaudit; elementi (requisito) del sistemadi gestione da auditare; personaleche partecipa all’audit con indicazio-ne del responsabile del gruppo; per-sonale che deve essere sottoposto adaudit e a seconda della tipologia del-l’audit; altre informazioni utili.Il programma di audit (ricordo cheesso è uno strumento che riporta solotempi) è una registrazione che riportaper area di laboratorio il periodo diquando effettuare l’audit. Nella Fig. 1si riporta un esempio di registrazionedel programma delle verifiche ispetti-ve, naturalmente si possono utilizzarealtre tipologie di registrazioni, maquesta, fatta per aree di laboratorio,è la migliore e la più semplice.

PROCEDURA

La norma parla di procedura (e inmodo esatto ne chiede una sola). Lastessa ISO 9001 chiede poche pro-

cedure e tra esse quella sulle verifi-che ispettive. Si tratta naturalmentedi una procedura gestionale doveriportare le cose già dette per lealtre procedure.

UN CARO SALUTOAD ABRAMO MONARI:CI HA LASCIATOLO STORICO SEGRETARIODI GISI Enzo M. Tieghi(Managing Director, ServiTecno)

Nei giorni scorsi è mancato a MilanoAbramo Monari, a causa di una fulmi-nante malattia, a 82 anni appenacompiuti.Ho conosciuto Abramo oltre vent’annifa: mio padre me lo presentò comeprossimo segretario in pectore in un’as-semblea GISI, Gruppo Imprese Stru-mentazione Italiane. Quelli che eranostati i fondatori e animatori di GISIlasciavano spazio alle nuove leve: miopadre diveniva Presidente Onorario(mancò dopo pochi anni), ClementePiolini, a lungo Segretario (fu poi elet-to Presidente e, infine, Presidente Ono-rario), lasciava il campo a un nuovo e

NEW S

� dinamico Segretario a tempo pieno,Abramo Monari. Abramo è stato “il Gisi” per oltre unventennio: rappresentava l’associa-zione e gli associati con grande scru-polo ed energia, attraverso momenti eanni buoni e meno buoni. Ci sentiva-mo regolarmente e cercava di coin-volgermi (non solo me: so che lo face-va con tanti altri associati di GISI) inmolte iniziative, quali fiere, pubblica-zioni, missioni, eventi, gruppo di la-voro, ecc. Lo incontravi nei convegnie nelle fiere, girava per gli stand allaricerca di nuovi associati, annusandol’aria, chiedendo a tutti come andas-se il mercato e cosa ne pensasserodella fiera. In una bella mattina di pri-mavera, in tanti ci siamo ritrovati perAbramo, che purtroppo lascia solasua moglie (che eravamo abituati avedere immancabile al suo fianco,nelle manifestazioni alle quali parteci-pava in giro per l’Italia): era un po’confusa alla vista di molte persone,che hanno voluto portare un ultimosaluto e manifestare stima a un belpersonaggio del mondo della stru-mentazione e automazione italianache se ne va.

LOGO Tipologia: Mod 07. Rev 0

REGISTRAZIONEPROGRAMMA ANNUALE DELLE VERIFICHE ISPETTIVE

Identificazione: 1 Revisione: 2 Anno: 3 Data: 3 Pag 4 di

PRES QUA PRO ARCH

UNITÀMESEGENNAIO 5 5 5 5FEBBRAIOA SEGUIRE FINO A DICEMBRE

Figura 1

La storia degli accelerometri

Aldo Romanelli

dal 1900 ai giorni nostri - Parte I

DSPM Industria - [email protected]

T_M N. 2/ 14 ƒ 15 3

THE HISTORY OF ACCELEROMETERSAn interesting series of articles that illustrates the history of the accelerome-ters since their very beginning in the first years of 1900 until today, is descri-bed here and in the companion article in the next issue of the Journal.

RIASSUNTOUna interessante serie di articoli (questo e il prossimo) descrive la storiadegli accelerometri, fin dalle loro origini nei primi anni del secolo scorso efino ai giorni nostri.

INTRODUZIONE

L’accelerometro, sensore o trasduttore,vive in questi ultimi decenni una trasfor-mazione tecnologica, produttiva eapplicativa. L’avionica è stata in passa-to il suo settore di riferimento, con laquasi esclusività nell’uso della tecnolo-gia piezoelettrica, connessioni in altoisolamento, amplificatori elettrometricipoi di carica e, per ultimo, l’adattatored’impedenza ICP®, IEPE®, Piezotron®

ecc. Dai pochi costruttori di accelero-metri di quel tempo, l’esigenza di mer-cato li ha accresciuti in modo esponen-ziale. Ciò è dovuto alla progressivaframmentazione tecnologica: piezoelet-trica, piezocapacitiva, semiconduttore,estensimetrica, piezoresistiva, induttiva,e inoltre asservita per una coperturarichiesta dal mercato nell’impatto,vibrazioni, comfort, sismica, e per l’e-lettronica di consumo.Le misure e le analisi sempre più spin-te necessitano di elevata stabilitàdello zero gravitazionale e di oppor-tuni fattori di smorzamento per i misu-re dinamiche. I costruttori più accortihanno cercato d’integrarsi in altrigruppi oppure acquisire quante piùtecnologie possibili come Measure-ment Specialties “MEAS” con IC Sen-sors, Entran, FGP, HL Planar, Schae-vitz. Conoscere le origini e la storia diquesto sensore contribuisce alla com-pletezza conoscitiva che questa misu-ra richiede.

con “filtro a smorzamento regolabile”in campi di misura fino a 100 g. Leapplicazioni di cui veniva data infor-mazione erano “registrazione dell’ac-celerazione di una catapulta di unaereo, ascensori, smorzatori d’urtodegli aerei e registrazione delle vibra-zioni nelle turbine a vapore e delletubature e canali sotterranei e levibrazioni dovute a esplosioni”.In aggiunta agli otto utilizzatori d’ol-tremare, vennero identificati 110 uti-lizzatori statunitensi che apparente-mente pagavano 420 USD agli inizidel 1930. Un acume particolare nel-l’utilizzo precoce degli accelerometripuò essere riconosciuto a F.G. Tatnall,in merito al quale venne pubblicatoun libro “TATNALL ON TESTING” dal-l’Università di Pennsylvania nel1966. La sua carriera professionaleiniziò con la laurea presso l’Universi-tà di Pennsylvania nel 1920 e duròpiù di 40 anni, dedicata allo sviluppoe verifica di meccanica sperimentale.Nel suo libro riflette sul fatto chedurante la depressione negli StatiUniti tutti i progressi nel campo del“testing” erano prerogativa del Was-hington Navy Yard e del Naval Air-craft Yard di Philadelphia. Durantequesto periodo le verifiche sugli aero-plani richiedevano misuratori di pres-sione con segnale elettrico per l’olioe sistemi di lubrificazione degli ingra-naggi, insieme ad accelerometri etrasduttori di direzione, per lo piùrealizzati con telemetrie induttive econtatti striscianti.La commercializzazione su largascala degli accelerometri dovetteattendere l’avvento di estensimetri aresistenza (Fig. 2). La ridotta risposta

Questo articolo riassume la storia del-l’accelerometro dal suo sviluppo allesuccessive evoluzioni industriali. L’ar-gomento principale è costituito daaccelerometri piezoelettrici e piezore-sistivi, ma vengono presi in conside-razione anche accelerometri estensi-metrici, vengono elencate le aziendeche per prime si sono dedicate a que-sto misuratore, viene dettagliato cro-nologicamente lo sviluppo di questetecnologie dagli esordi a oggi.

I PRIMI ACCELEROMETRI

Il primo studio sull’accelerometro aponte estensimetrico è da attribuire aMcCollum e Peters (Fig. 1). Pesavacirca 450 g e aveva le seguentidimensioni: 19 x 98 x 215 mm3. Con-sisteva di una struttura a forma di E,contenente da 20 a 25 anelli di car-bone configurati a mezzo-ponte diWheatstone tensione-compressionetra la parte superiore e la sezione cen-trale della struttura. Dal 1925 la tec-nologia a essa associata è stata spo-stata in Germania, e nel 1927 vennecommercializzata negli Stati Unitidalla Southwark, successivamentedenominata Baldwin-Southwark e oraBLH Electronics. Il bollettino South-wark 132 riporta che la frequenza dirisonanza era inferiore a 2 kHz. Dal1936 il bollettino Southwark pubbli-cizzava un accelerometro biassiale

STORIA

ECURIO

SIT

À

�

T_M ƒ 15 4

NEW S

�

N.02ƒ

;2014

La gamma di accelerometri della Kistler, frut-to di un tradizionale impegno nella continuaricerca e innovazione, si amplia ulteriormen-te per soddisfare le più disparate esigenzeapplicative. Rapporto Sensibilità/Dimensioni im-battibile: accelerometri monoassiali8640A e triassiali 8688A PiezoBeamcon standard IEPE Progettati per accurate misure di eventi in fre-quenza da 0,5 Hz a 5.000 Hz, gli accelero-metri Kistler Type 8640A e 8688A presenta-no un’ottima banda passante, fase, accura-tezza e resistenza agli urti; sono ideali perl’uso in applicazioni di analisi modale SIMO(Single Input Multiple Output) o MIMO (Mul-tiple Input Multiple Output), analisi modaleoperazionale o applicazioni di monitorag-gio sismico.Disponibili in formato da 5, 10, 50 g questiaccelerometri incorporano un elemento sen-sibile piezoceramico bimorfo integrato contecnologia Piezotron® per un’alimentazio-ne/uscita secondo standard IEPE. Kistler 8766A: migliore per la sua

classe con altissima stabilità in tem-peraturaI nuovi accelerometri triassiali Kistler Type8766A, dotati di cristalli Piezostar®, si pre-sentano come sensori cubici aventi massa di3,7 g, progettati per misure accurate dieventi in frequenza da 0,5 Hz a 10.000 Hz.L’estrema stabilità in temperatura (-0,005% / °C)permette accurate misure di vibrazioneanche con gap di temperatura molto elevati.Con l’ampio range operativo da -54 °C a+165 °C, questa famiglia di accelerometritriassiali e stata progettata per uso in appli-cazioni di analisi modale e testing in campoautomotive, avionico, spaziale nonché inapplicazioni di crash test. L’estrema rigidez-za del cristallo Piezostar®, brevettato eaccresciuto nei laboratori Kistler, permetteuna risposta pressoché piatta su tutto il rangedi misura di frequenza e temperatura, conprestazioni notevolmente migliorate rispettoai normali cristalli piezoceramici. 8315A e 8395 K-Beam® con tecnolo-gia MEMS: eccezionale modularità,accuratezza e resistenza agli urtiQueste famiglie di accelerometri hanno siaalta stabilità in temperatura sia bassissimilivelli di rumore, per misure precise sullebasse frequenze, dalla continua fino a1.000 Hz. Sono sensori ideali per utilizzo suveicoli, aeromobili, flutter test, test sospen-sioni, veicoli ferroviari e per varie altre appli-cazioni industriali. Le famiglie di accelero-metri monoassiali Type 8315A e triassialiType 8395 sono basate su tecnologia acapacità variabile, nota come MEMS (Micro-Electro-Mechanical System). Disponibili in 6 range, possono effettuare misure da -55 °C...125 °C (linearità e isteresi <1% FS).

Per ulteriori informazioni:www.kistler.com

La famiglia di sensori Laser, distribuita daInstrumentation Devices, include una varie-tà di modelli per misure di posizione, spo-stamento, distanza e per profilometria 2D / 3D. I laser a triangolazione offrono campidi misura da 3 a 1.270 mm, 0,1% di accu-ratezza, 0,03% di risoluzione, campiona-mento >9 kHz, dimensioni e peso contenuti.Permettono misure di posizione, spostamen-to, vibrazione, oscillazione, allineamento sumacchine per imballaggio e assemblaggio,nel controllo di processo, nel R&D; vi sonoanche modelli specifici per il rilievo dinami-co del profilo stradale (road-profiler).I laser a fascio collimato di tipo range-finder, con campionamento di decine dikHz, offrono campi di misura 0÷16 m, conaccuratezza 2,5 mm e risoluzione da 0,032mm a 3.000 m, con precisione di alcunimm; i modelli equipaggiati di Line Scannerrilevano con precisione profili 2D e 3D, ad

esempio in gallerie stradali o ferroviarie.I laser a scansione utilizzano un rivelato-re CMOS ad alta velocità e un generatoredi linea laser; consentono misure accurate2D di profilo e, tramite movimento lineare,la ricostruzione del profilo 3D di un oggetto.

Per ulteriori informazioni: www.instrumentation.it

TRASDUTTORI LASER

ACCELEROMETRI OLTRE I LIMITI NUOVO DUROMETROAUTOMATICO, ROBUSTOE AFFIDABILE

CRASE, con 25 anni di esperienza, oggi siposiziona come realtà dinamica e giovanenel settore della strumentazione di misuraoggi presenta sul mercato il nuovo durome-tro combinato ROCKWELL e ROCKWELLSUPERFICIALE: KR TWIN. Si tratta di uno strumento completamenteautomatico, robusto e affidabile, che effettuamisure secondo Rockwell UNI EN ISO 6508e ASTM E 18. Il modello TWIN è un combi-nato con entrambe la famiglie di carico 15-30-45 Kg e 60-100-150 Kg. Questo durometro, realizzato con struttura inrobusta lamiera saldata, monta al propriointerno una cella di carico, per applicazionedel carico di prova.L’utilizzo dello strumento avviene attraver-so il pannello frontale a colori TOUCHSCREEN con interfaccia in lingua Italianae Inglese.

CARATTERISTICHE TECNICHEConversione durezza HV, HB HRRisoluzione 0,1 RockwellCarichi di prova 15, 30, 45,

60, 100, 150 kgDisplay LCD Test di prova,

risultato, min max,statistica, conversione tempo

Data input Touch screenCiclo di prova AutomaticoAltezza di prova 350 mmProfondità di prova 250 mmDimensioni 230x620x1030H mm3

Peso 80 Kg

Per ulteriori informazioni:www.crase.com

STORIA ECURIOSITÀ

�

in frequenza dei primi accelerometri estensimetrici nelimitò l’applicabilità. David E. Weiss riferiva, in un rap-porto del 1947, di misure effettuate sulla struttura di veli-voli navali presso la Naval Air Experimental Station(NAES) di Philadelphia: “gli accelerometri sono necessa-ri per questi tipi di misure”. Il Sig. Weiss descrive gli acce-lerometri sviluppati presso la NAES, campioni costruitidalla Douglas Aircraft Company; illustrava inoltre gliaccelerometri Statham con campi di misura da +/-12 gfino a +/-40 g e frequenze naturali da 400 – 500 Hz. Ilpeso dello strumento Statham da 12 g era approssimati-vamente di 4 N.La relazione del Sig. Weiss esaminava la risposta di unaccelerometro a un impulso triangolare con diversi valoridi smorzamento e concludeva che “mentre devono anco-ra essere fatti molti calcoli matematici per determinare larisposta degli accelerometri alle vibrazioni, è evidenteche frequenze naturali elevate sono necessarie per regi-strare i transienti”. Alla stessa conferenza in cui il Sig.Weiss presentò la sua relazione, il Sig. W.P. Welch dellaWestinghouse Research Laboratories presentò un’altrarelazione nella quale proponeva un nuovo e scioccantestrumento di misura. “Attualmente non esiste nessuno stru-mento con le caratteristiche necessarie per la misura deglishock meccanici in fase di sperimentazione. Questo inclu-de misure fatte su navi, aerei e altri veicoli”.Il Sig. Welch usò un analizzatore di transienti Westin-ghouse per studiare la risposta transitoria degli accelero-metri in quattro tipi di shock dovuti a movimento. L’ulte-riore risalto dato dalla misura degli shock spronò Levy eKroll, nel 1951, a realizzare uno studio analitico pressoil National Bureau of Standards sulla risposta degli acce-lerometri alle accelerazioni transitorie. Questo studioesaminò tale risposta degli accelerometri sulle formed’onda di mezza sinusoide, triangolare e quadrata; iparametri degli accelerometri controllati erano propor-zionalmente smorzati in rapporto al periodo e alla dura-ta della sollecitazione. Questo lavoro venne svolto anchedalla Marina attraverso il Bureau of Aeronautics.La necessità di trovare una soluzione ai problemi dellarisposta transitoria emersa dagli studi di Weiss, Welch,Levy e Kroll portò come risultato l’introduzione dell’acce-lerometro piezoelettrico nel mercato dei trasduttori. Imateriali piezoelettrici usavano geometrie ingombranti;inoltre le loro risposte auto-generate producevano ampicampi di segnali dinamici. Entrambe queste proprietà ecaratteristiche resero possibile la realizzazione di acce-lerometri con frequenze di risonanza elevate che consen-tirono di eliminare lo smorzamento per estendere la rispo-sta in frequenza degli accelerometri.Anche l’espediente connesso alla frequenza di taglio fueliminato. Quest’ampia gamma di segnali dinamici hainoltre consentito la riduzione delle dimensioni degliaccelerometri piezoelettrici, comparati a quelli estensime-trici, e al contempo un maggiore campo di misura. Comeprova delle migliorate caratteristiche degli accelerometripiezoelettrici nelle misure di vibrazione possono essere

T_M ƒ 15 5

Figura 1

Figura 2

N.02ƒ

;2014

STORIA ECURIOSITÀ

�

consultate le relazioni n. 6907 e7066 del National Bureau of Stan-dards, che conservano le prove delleprestazioni fornite da accelerometripiezoelettrici e accelerometri estensi-metrici, costruiti anche prima del1960. Nessuno degli accelerometriestensimetrici ha raggiunto una rispo-sta in frequenza maggiore di 800 Hz,mentre gli accelerometri piezoelettricihanno raggiunto e superato i 10 kHz.Anche se siamo debitori alla StathamInstruments e ad altri costruttori di tra-sduttori estensimetrici, i costruttori diaccelerometri devono principalmentela loro esistenza all’integrazione dellatecnologia piezoelettrica.Il periodo tra la fine del 1940 e l’ini-zio del 1950 fu un periodo fecondo,in cui molti costruttori di accelerometripiezoelettrici iniziarono la loro attivi-tà. I materiali piezoelettrici utilizzatiincludevano quelli ferroelettrici e quel-li non ferroelettrici (ad esempio quar-zo). Le prime ceramiche piezoelettri-che utilizzate furono fondamentalmen-te titanato di bario. I trasduttori pie-zoelettrici che erano essenzialmente“AC” si accoppiavano a circuiti confiltro passa alto, originariamente uti-lizzavano condizionatori di segnale avalvole elettroniche ad anello catodi-co “tubo elettrometrico”. Gli amplifi-catori di carica furono sviluppati suc-cessivamente con circuito integrato(FET) incorporato nell’accelerometro.L’amplificatore di carica eliminava l’a-limentazione dividendo l’effetto tra ilcavo e la capacità e il circuito adanello catodico.Il Simposio “Accelerometri al titanio diBario”, svoltosi il 14-15 maggio del1953 con 260 persone partecipanti,focalizzò l’attenzione sulla crescenteimportanza della misura di shock evibrazioni nei test militari. Quattrosessioni di mezza giornata si occupa-rono delle proprietà del titanato dibario (un materiale ceramico relativa-mente nuovo a quel tempo) e i metodidi polarizzazione, della dipendenzadella sensibilità nella carica, delladimensione del cristallo, della stabilitàdel materiale e delle costanti piezoe-lettriche; due test ebbero come ogget-to la progettazione e prestazioni degliaccelerometri al titanato di bario,

incluse costruzioni, calibrazione,risposta in frequenza, linearità, effettidi temperatura e pressione e disturbidel cavo; tre test si occuparono invecedella strumentazione connessa agliaccelerometri.Un accelerometro tipo C-4 del NavalResearch Lab, di altezza 25 mm emassa 70 g, è ricordato per avereavuto una operatività di 7.000 g. Unaccelerometro tipo OBI-14 dellaNBS, è ricordato per una massa di7,4 g e una risonanza di 90 kHz. LaGulton ebbe un’ampia gamma diaccelerometri: i modelli A-312, A-314, A-320, A-403, A-413, A-410 eA-500, con masse da 2,5 a 52 g efrequenze di risonanza fino a 35kHz (Fig. 3).

Tra i principali pionieri con le lororelative sedi, possiamo elencare:Bruel & Kjaer Danimarca, ColumbiaResearch Laboratories Wooldun PA,Endevco Pasadena CA, Gulton Manu-facturing Metuchen NJ, Kistler Instru-ments Buffalo NY. È interessante nota-re che tutte queste aziende sono tutto-ra in attività. Columbia ResearchLaboratories e Gulton Manufacturing(ora Gulton-Statham G-S nata dallafusione di Columbia Research Lab eGulton Manufactoring) è divenuta unaproduttrice di parti meccaniche pertrasduttori su larga scala, e quindi losviluppo di accelerometri piezoelettri-ci non è più la sua attività principale.Bruel & Kjaer è attualmente focalizza-ta sulla produzione di sistemi, i tra-sduttori ne sono una parte e circa la

metà della sua produzione è rivolta ashock e vibrazioni.Kistler Instruments ha diviso fin dall’i-nizio la sua attività. La sezione che haconservato il nome Kistler ha un’am-pia gamma di accelerometri piezoe-lettrici e uno per misure di forza epressione. La società importanteemersa da Kistler è PCB Piezotronics.PCB è una azienda cresciuta rapida-mente che ha incrementato la sua spe-cializzazione in accelerometri piezoe-lettrici, in particolare modo nel settoremodale e industriale. Endevco hamantenuto la sua specializzazionenelle misure di shock e vibrazioni, eha aggiunto alla linea di accelerome-tri piezoelettrici una linea di accelero-metri miniaturizzati al silicio. Wilco-

xon Research,fondata dopo il1960 con unaspecializzazionein “job-shop”, permolti anni è citataper il suo inizialelegame con ilSig. David Taylorper il suo lavoropionieristico nelleteste d’impeden-za meccaniche.Bruel & Kjaer(B&K) Situata aNaerum, Dani-marca, è specia-lizzata in misure

di suono e vibrazioni. B&K iniziò lasua attività nel 1942 in una piccolacittà a nord di Copenhagen (Dani-marca). Vilhelm Bruel e Viggo Kjaer,appena laureati, iniziarono la pro-duzione di voltmetri che poi amplia-rono fino a includere più di 200 stru-menti e trasduttori. B&K disegnò isuoi primi accelerometri piezoelettri-ci nel 1943, costruiti con cristalli disale Rochelle (solubili in acqua),montati su base quadrata con un latolibero e talvolta appesantito da mec-caniche di vincolo; la loro sensibilitàvariava da 35 a 50 mV/g e le lorofrequenze di risonanza da 2 a3 kHz. Il modello B&K 4303 rappre-senta probabilmente il primo accele-rometro piezoelettrico commercializ-zato (Fig. 4).

T_M ƒ 15 6

Figura 3

STORIA ECURIOSITÀ

�

Elementi ceramici sostituirono i sali diRochelle agli inizi del 1950, con ilrisultato di raddoppiare la sensibilitàdell’accelerometro e portare la suarisonanza a 5 kHz. Accelerometri conl’elemento precaricato venneroaggiunti alla fine del 1950, con unamodifica di progetto nel 1964 peroffrire una nuova serie con un minorepeso del corpo e più rigidità alle ten-sioni meccaniche sulla base. Dal1968 al 1975 furono apportate ulte-riori migliorie. Nel 1958 B&K iniziòla sua attività negli Stati Uniti con l’a-pertura dello stabilimento di Cleve-land, OH. Il primo accelerometro condeformazione a taglio (shear) model-lo 8307 fu sviluppato nel 1972.Il progetto del “Delta Shear” fu messo apunto nel 1974, ed era composto datre masse a elementi piezoelettrici posi-zionati a triangolo per facilitare la ridu-zione delle deformazioni meccaniche el’accoppiamento termico. Questo pro-getto è stato standardizzato per essereintercambiabile (UniGain), e successi-vamente, nel 1990, ha incorporato icircuiti integrati (DeltaTron). AttualmenteTheta Shear è una linea di accelerome-tri con circuito integrato a basso costoper applicazioni su larga scala. Ilmodello 8309 è l’accelerometro B&K a10.000 g.Gli studi su trasduttori di suoni e vibra-zioni proseguono e si focalizzano percatene di misura complete. Probabil-mente B&K è attualmente il maggiorproduttore di sistemi chiavi in mano.Inoltre mantengono la loro attenzioneanche su sistemi di calibrazione. Columbia Research Laboratories fu fon-data nel 1955 dal Sig. Victor F. Aliberte da sua sorella Olive con una attivitàpart-time di costruzione di teste di misu-ra per alte temperature, al PhiladelphiaNaval Shipyard. Nel 1959 il fratelloVemon si associò agli affari e utilizzò lesue conoscenze di fisica e di testambientali per sviluppare una linea diaccelerometri ceramici ferroelettrici permisure di shock e vibrazione. La fabbri-

ca della Columbiaè da sempre aWoodlyn, PA, an-che se nel 1981 ilDr. Alibert halasciato la compa-

gnia. Nel 1964 la Columbia vinse ilprincipale contratto per il monitoraggiodelle vibrazioni del programma Apollo.La gamma venne ampliata: prodottipiezoelettrici per programmi USA/ICBM per applicazioni militari per laPicatinny Arsenal, accelerometri pie-zoelettrici differenziali, amplificatori dicarica per impianti nucleari e misure divibrazione in volo utilizzando assem-blaggi ibridi. Il loro catalogo attual-mente include accelerometri per shock(modello 5004) fino a 100.000 g eaccelerometri piezoelettrici sia a cari-ca, sia a tecnologia con circuito inte-grato. La loro principale attività odiernaè focalizzata su alternative tecnologieper il mercato industriale.Gulton Manufacturing fu fondata dalDr. Leslie K. Gulton agli inizi del 1940a Metuchen, NJ come industria chimi-ca. Nel 1946 Glenn Howatt, prove-niente dal MIT Laboratory, si affiancò aGulton avendo brevettato la formuladel titanato di bario come primo manu-fatto in grado di sostituire i cristalli pie-zoelettrici naturali. La Glenco Corp. fucreata dopo l’arrivo di Mr. Howatt erecentemente è divenuta parte dellaGulton Industries. Il titanato di bario èstato utilizzato per la prima volta inapplicazioni sonar e il Sig. Abe Dra-netz, che entrò nello staff Gulton nel1948, fece i primi accelerometri pie-zoelettrici commerciabili. Era il 1949 enegli USA prima di allora Bush Instru-ments (divenuta in seguito Clevite)aveva realizzato solo un accelerometroADP piezoelettrico grezzo, che pesavacirca 3 once. Clevite decise di focaliz-zare principalmente l’attività nello svi-luppo di materiale piezoelettrico e nondivenne mai un importante costruttoredi accelerometri.Alla fine del 1950 Gulton costruivaprincipalmente accelerometri ceramiciferroelettrici, che venivano commer-cializzati con la denominazione diGlennite. Nel 1964 Gulton compròElectra-Scientifìc (fondata nel ’60) aFullerton, CA acquisendo i diritti del

loro accelerometro piezoelettrico ataglio. Tutte le attività piezoelettrichefurono concentrate a Fullerton nel1965. Questo accelerometro “BaseStrain” consentì la sovrapposizionedegli elementi per la compensazionedella temperatura. A metà degli anni‘60 Gulton sviluppò una piezocerami-ca da lui brevettata (G-1900) che lomise in grado di produrre l’accelero-metro AQB 4901 (brevetto assegnatonel 1969) e successivamente altrimodelli per il monitoraggio dellevibrazioni dei motori navali fino a350 °C. Nel 1967 la sua offerta nelsettore dei trasduttori venne consoli-data dalla creazione della ServonicsDivision, che divenne poi Gulton Ser-vonics in Costa Mesa, CA. Fu acqui-stata nel 1986 dalle industrie Mark IVinsieme a quello che rimaneva dellacompagnia Louis Statham, nel 1992per formare la Gulton-Statham. Kistler Instruments Corporate iniziò lasua attività negli Stati Uniti nel 1954,con il Dott. Walter P. Kistler che in modoautonomo iniziò a sviluppare strumentidi misura piezoelettrici fin dal 1944,mentre era presso la Swiss Locomotive eMachine Works. Agli inizi degli anni1950, mentre era ingegnere presso laBell Aerosystems di Buffalo, NY, il Dott.Kistler commercializzò selettivamentenegli Stati Uniti i trasduttori della SwissLocomotive and Machine Works. Dopolo sviluppo di alcuni prodotti e lascian-do la Bell nel 1962, il Dott. Kistlercostruì uno stabilimento a Clarence, NY.Kistler Instruments fu successivamenteacquistata da Sundstrand Corporationnel 1968 e trasferita a Redmond, WAnel 1970. In seguito fu acquisita nel1979 dalla Kistler Instrumente Ag diWinterthur, che era azionista fin dal1958, e si trasferì ad Amherst, NY (cheè anche l’attuale sede). Il fulcro dell’atti-vità Kistler sono i trasduttori al quarzo,essenzialmente per misure di pressione,forza e accelerazione.Il Dott. Kistler ottenne un brevetto sviz-zero per l’amplificatore di carica il 16giugno 1950, e la Kistler Instrumentslo ottenne negli Stati Uniti nel 1960. Iprimi accelerometri al quarzo Kistler egli standard di calibrazione di vibra-zione furono brevettati nel 1962. IlDott. Kistler ideò il concetto d’incor-

T_M ƒ 15 7

Figura 4

T_M ƒ 15 8

NEW S

�

N.02ƒ

;2014

PI (Physik Instrumente) offre oggi l’altissima risoluzione dei sensori PISeca a singolo elettrodo in una soluzione industriale compatta.La preventiva definizione dei principali parametri dell’applicazione,quali la banda e la distanza di misurazione, consente risparmi signi-ficativi già per quantitativi d’ordine di alcune decine di sistemi. Il pacchetto di misura E-852KOEM include una testina di letturacapacitiva PISeca D-510 e un’elettronica compatta, basta sull’unitàdi elaborazione E-852, a bassissimo rumore in grado di garantireun’elevata stabilità della misura nel tempo. Il range di lavoro è sele-zionabile in un intervallo compreso tra 20 µm e 500 µm; la fre-quenza di lavoro in una banda da 10 Hz (misurazioni con risolu-zione sub-nanometrica) a 10 kHz per misurazioni ad alta dinamicae con risoluzioni tipicamente nella fascia del nanometro. Per applicazioni che necessitino di frequenti cambiamenti delledistanze di misura e della banda o nel caso in cui sia necessariogestire diverse tipologie di sensore capacitivo, la versione standarddella E-852 rimane invece la scelta più consigliabile.I sensori capacitivi a singolo elettrodo operano una misura realedella posizione in maniera diretta e senza contatto fisico (metrolo-

gia diretta), abbatten-do quindi i problemi diusura e gli errori difase. Il funzionamento sibasa sull’utilizzo di un campoelettrico per misurare la variazione dicapacità ai capi del condensatore a faccepiane, costituite dalla testina di misura e da una superficie condut-tiva dell’elemento sotto misura. All’interno dell’elettronica, un Sistema Integrato di Linearizzazioneassicura il più alto livello di accuratezza compensando l’influenzadegli errori di parallelismo tra il sensore e la superficie di misura,assicurando un alto livello di linearità con un errore inferiore all’1%. L’elettronica di condizionamento dei PISeca è equipaggiata con lineedi I/O per la sincronizzazione di sistemi composti da più sensori.

Per ulteriori informazioni:www.physikinstrumente.com/en/products/prdetail.php?sortnr=500505

Hexagon Metrology lancia TIGO SF, una macchina di misura 3D(CMM) precisa e compatta, progettata appositamente per l’impie-go in officina, che rappresenta la soluzione ideale per componentiprecisi, di piccole e medie dimensioni nei più svariati settori indu-striali. Con un volume di misura di 500x580x500 mm3

(X/Y/Z), TIGO SF è la macchina di misura da officina più pre-cisa della sua categoria e le sue caratteristiche strutturali ga-rantiscono prestazioni elevate anche nelle difficili condizionidegli ambienti produttivi. Un avanzato sistema di compensa-zione termica strutturale consente di ottenere misure estrema-mente precise in una fascia di temperatura di 15-30 °C. Anti-vibranti passivi proteggono la macchina dalle comuni vibra-zioni presenti in officina; per vibrazioni elevate, sono dispo-nibili sistemi di antivibranti attivi. La macchina è inoltre dota-ta di ripari e soffietti per proteggere le parti mobili dall’am-biente circostante. Il supporto macchina che contiene i dispositivi elet-tronici è disponibile anche in versione certificata IP54. Poiché TIGO SFè compatta e non necessita di alimentazione pneumatica, può essereagevolmente collocata in celle di produzione oppure ovunque serva inofficina. Grazie alla sua robustezza e affidabilità, necessita di minima

manutenzione e assicura massimi tempi di utilizzo. TIGO SF propone un nuovo modo d’interagire con gli strumentidi misura in officina. Il cuore di questo nuovo concetto operativo

è il software di misura PC-DMIS TOUCH, progettato perschermi con tecnologia touch e sistemi operativi di ultima

generazione. Per applicazioni più complesse, sono di-sponibili anche i più tradizionali software di misura PC-DMIS e QUINDOS.“Quando abbiamo iniziato a sviluppare questa macchi-na, volevamo garantire elevate prestazioni massimizzan-do l’ergonomia e l’interattività con l’operatore. Puntava-

mo a rendere la misura in officina più semplice ed effi-ciente che mai. Lo studio di come normalmente l’utente

opera sulla macchina ci ha guidato a curare anche i più piccolidettagli” afferma Anna Maria Izzi, Product Line Manager Bridge

CMM EMEA. “Con TIGO SF abbiamo unito innovazione e tradizio-ne, facilità d’uso e flessibilità, una struttura compatta ed ergonomicacon un piano in granito ampio e robusto, e molto altro ancora”.

Per ulteriori informazioni: www.hexagonmetrology.com

UN “ TOCCO” D’ INNOVAZIONE NELLA MISURA IN OFFICINA

SENSORI DI POSIZIONE CAPACITIVI ED ELETTRONICA DI CONDIZIONAMENTO IN UN’ UNICA SOLUZIONE

La nuova sonda microfonica adalta temperatura mod. 377B26 diPCB Piezotronics Inc. si presentautilissima per gli ingegneri di R&Sche devono misurare la pressionesonora in spazi ristretti.Il diametro alla punta dellasonda è estremamente piccolo(misura 0,050”, pari a 1,3 mm)e consente di effettuare misura-zioni in piccole e confinate areedi difficile accesso, impossibileper i microfoni tradizionali. Idea-le per impiego su elettrodomesti-ci, telefoni, cuffie, altoparlanti e

raccomandato anche ai produttori di strumenti musicali. Le piccoledimensioni alla punta della sonda consentono anche di effettuaremisurazioni in prossimità dei campi, con il minimo disturbo delcampo sonoro; in questo modo i risultati dei test sono più accurati.La sonda microfonica mod. 377B26 è costituita da quattro compo-nenti: microfono, preamplificatore, custodia con diverse punte della

sonda, aventi ognuna lunghezza differente. I componenti lavoranoinsieme per misure fino a una temperatura massima di 800 °C, mol-to più elevata rispetto ai microfoni di test e misura tradizionali. Lacapacità di misura in alta temperatura e il suo diametro ridotto larendono una scelta eccellente per effettuare prove di rilevamentoperdite a temperature elevate. “Siamo entusiasti di questa nuova sonda. La combinazione frala temperatura elevata e un piccolo fattore di forma alla punta dellastessa rendono questo microfono unico per essere utilizzato in unamiriade di applicazioni ove i microfoni tradizionali non sarebbe-ro utilizzabili” – afferma Mark Valentino, responsabile Product Mar-keting per la divisione acustica di PCB Piezotronics.Da notare che il costo totale dell’insieme sonda/preamplificatore siriduce, anche grazie al design prepolarizzato, che è alimentabilecon tecnologia ICP® (2-20 mA costante di corrente). Questo per-mette agli ingegneri di utilizzare alimentatori a basso costo con tec-nologia ICP® e cavi coassiali. Il tutto sicuramente a un costo infe-riore rispetto a una soluzione con alimentatori 200 V necessari permicrofoni polarizzati esternamente.

Per ulteriori informazioni: www.pcbpiezotronics.it

NUOVA SONDA MICROFONICA AD ALTA TEMPERATURA

N.02ƒ

;2014

STORIA ECURIOSITÀ

�

porare un circuito integrato FET nel-l’accelerometro piezoelettrico. Questoavvenne nel 1963-65, mentre la tec-nologia Piezotron® venne brevettatal’8 luglio 1968. È il primo accelero-metro FET a due fili commercializzato,il quarzo è un materiale piezoelettricoestremamente lineare con un’adegua-ta rispondenza alle alte temperature.Pur avendo il quarzo una costante dicompressione piezoelettrica inferioree meno capacità di molte ceramicheferro elettriche, i primi accelerometrial quarzo utilizzavano pile di cristalliprecaricati meccanicamente in serieed elettricamente in parallelo. Sotto-posti a forti urti, i cristalli potrevanoinavvertitamente subire uno sposta-mento nelle pile e produrre sposta-menti di zero per ragioni non connes-se alle proprietà piezoelettriche delquarzo. Anche il metodo di compres-sione scelto poteva essere suscettibiledi effetti di torsione della base, al paridei metodi di compressione scelti daaltri costruttori. Attualmente il settoreUSA dell’attività Kistler produce prin-cipalmente diversi tipi di accelerome-tri Quarz Shear.PCB è una società “fuoriuscita” dallaKistler, che nel 1967 divenne un’a-zienda statunitense indipendente fon-data da R.W. (Bob) Lally e Jim Lally eoggi conta oltre 300 dipendentinella sede di Buffalo. La relazione diBob Lally con la Kistler risale alle ori-gini della fondazione (1950), emolte delle conoscenze tecnologicheapprese in Kistler vennero automati-camente trasferite con lui alla PCB.PCB è l’azienda che utilizza e dif-fonde la tecnologia ICP ® nei trasdut-tori piezoelettrici, e oggi è il mag-gior produttore mondiale di questatecnologia. PCB inserì la tecnologiaICP® in un accelerometro a 100.000 gper l’urto nel 1971. Inizialmente iprincipali obiettivi della PCB erano,come per la Kistler, i trasduttori diforza e pressione. La tecnologiaICP ® ha spostato l’azienda nel mer-cato industriale (ad esempio il moni-toraggio delle macchine rotanti) intutta una serie di applicazioni a essoconnesse.Le dimensioni su larga scala del mer-cato industriale hanno creato automa-

ticamente una richiesta di accelero-metri a basso costo, e la PCB haimmediatamente rivolto tutta la suaproduzione in tal senso. La sperimen-tazione e l’analisi modale svolta dalStructural Dynamics Research Labora-tory dell’Università di Cincinnati attra-verso l’estrapolazione di parametrimodali (stati vibrazionali, frequenzedi risonanza e smorzamento) di siste-mi strutturali rese più avanzato il pro-cesso di formazione. Nel 1972 laPCB lavorò con l’Università per svilup-pare un martello impulsivo “ModallyTuned” (con regolazione modale) inte-grato con un trasduttore di forza perfornire una eccitazione strutturalesistematica. La realizzazione di que-sto martello impulsivo ha dato allaPCB una fama permanente e nel1983 il premio IR-100.Capitalizzando il suo ingresso nel set-tore in rapida espansione della tecno-logia dell’analisi modale per la speri-mentazione, la PCB sviluppò nel1983 uno “Structural Modal ArraySensing System” che consentì di di-sporre l’installazione, l’orientamento,il cablaggio, il condizionamento disegnale e la calibrazione finale delsensore. Il suo Data Harvester del1984 fu focalizzato alla sistemazionedi una vasta gamma di canali accele-rometrici. Le verifiche modali possonocoinvolgere di routine centinaia diaccelerometri. Per promuovere i testmodali la PCB sviluppò tecniche dicalibrazione dinamica semplificata. Ilsuo modello 963A Calibratore Gravi-metrico (1973) realizzò l’amplifica-zione a singolo canale e calibrazionedi fase. PCB si inserì nel settore acce-lerometri al quarzo di deformazionestrutturata nel 1986, e ora producevari modelli di accelerometri a cristal-li piezoelettrici, inclusi quelli ferroelet-trici. La società PCB è attualmentecontraddistinta da una rapida e conti-nua crescita e ha posto maggioreattenzione nella progettazione diaccelerometri.Endevco fu fondata nel 1947 da H.Dudiey Wright come azienda di rap-presentanza di strumentazione aPasadena, CA. Si trasferì a San JuanCapistrano, CA nel 1974. Il suo pri-mo accelerometro venne prodotto nel

1951. Attualmente Endevco ha sediin diversi paesi ed è gestita da Meg-gitt Aerospace. Il Sig. Wright andò inpensione nel 1964, lasciando anchela sua carica di Presidente. Endevco ètra le più vecchie aziende produttricidi accelerometri piezoelettrici e attual-mente conta 400 dipendenti negliStati Uniti. È la sola che abbia sempresviluppato accelerometri piezoelettricimantenendo una speciale attenzioneper shock e vibrazione. Endevco,oltre a essere l’unico produttore sia diaccelerometri piezoelettrici che al sili-cio per shock e vibrazione, con i suoipiezoelementi e i suoi studi ha fatto lastoria dello sviluppo degli accelero-metri. Le aree in cui ha focalizzato lasua tecnologia accelerometrica sono:la micro miniatura, shock elevati, tem-perature elevate e sviluppo nella cali-brazione. Il primo amplificatore dicarica Endevco è del 1965. Il primoaccelerometro piezoelettrico (PE) a100.000 g è del 1965.

[Continua]


1. Patrick L. Walter, Texas ChristianUniversity, Fort Worth, Texas. 2. Edward E. Herceg “Handbook ofMeasurement and Control SchaevitzEngineering”, May 19863. R.C. LEWIS “Electro-Dinamic Cali-brations for Vibration Pickups” Set-tember 19514. Dr. Claudia Taschera Marcom –DSPM Industria srl – www.dspmindustria.it [email protected]

Aldo Romanelli è ilfondatore di DSPM Indu-stria, che nasce nel 1984per divenire il partnerpreferito – per competen-za, esperienza applicati-

va, disponibilità e capacità di trovare osviluppare soluzioni più performanti – diquanti operano nei settori industriali adalta tecnologia, nei centri ricerche enelle università.

T_M ƒ 160T_M N. 2/ 14 ƒ 160

T U T T O _ M I S U R EAnno XVI - n. 2 - Giugno 2014ISSN: 2038-6974Sped. in A.P. - 45% - art. 2 comma 20/b legge 662/96 - Filiale di TorinoDirettore responsabile: Franco DocchioVice Direttori: Alfredo Cigada, Pasuale Daponte

Comitato di Redazione: Filippo Attivissimo, Salvo Baglio, Paolo Bianco, Marco Cati, Luciano Malgaroli, Massimo Mortarino, Rosalba Mugno,Carmelo Pollio, Lorenzo Scalise

Redazioni per:Storia: Emilio Borchi, Riccardo Nicoletti, Mario F. TschinkeLe pagine delle Associazioni Universitarie di Misuristi:Bruno Andò, Alfredo Cigada, Domenico GrimaldiLo spazio delle altre Associazioni: Franco Docchio, Alfredo CigadaLe pagine degli IMP: Maria PimpinellaLo spazio delle CMM: Alberto Zaffagnini, Alessandro Balsamo

Comitato Scientifico: ACISM-ANIMA (Roberto Cattaneo); AEI-GMTS (Claudio Narduzzi);AIPnD (Giuseppe Nardoni); AIPT (Paolo Coppa)AIS-ISA (Piergiuseppe Zani); ALATI (Paolo Giardina);ALPI (Lorenzo Thione); ANIE (Marco Vecchi);ANIPLA (Marco Banti, Alessandro Ferrero);AUTEC (Anna Spalla),CNR (Ruggero Jappelli);GISI (Abramo Monari); GMEE (Giovanni Betta);GMMT (Paolo Cappa, Michele Gasparetto);GRUPPO MISURISTI NUCLEARI (Stefano Agosteo)INMRI – ENEA (Pierino De Felice, Maria Pimpinella);INRIM (Massimo Inguscio, Paolo Vigo, Franco Pavese);ISPRA (Maria Belli); OMECO (Clemente Marelli);ACCREDIA (Paolo Bianco, Rosalba Mugno, Alberto Musa, Paolo Soardo).

Videoimpaginazione e Stampa:la fotocomposizione - Torino

Autorizzazione del Tribunale di Casale Monferrato n. 204del 3/3/1999.I testi firmati impegnano gli autori.A&T - sasDirezione, Redazione,Pubblicità e PianificazioneVia Palmieri, 63 - 10138 TorinoTel. 011 0266700 - Fax 011 5363244E-mail: [email protected]: www.affidabilita.euDirezione Editoriale: Luciano Malgaroli,Massimo MortarinoÈ vietata e perseguibile per legge la riproduzione totale oparziale di testi, articoli, pubblicità e immagini pubblicatesu questa rivista sia in forma scritta sia su supporti ma-gnetici, digitali, ecc.

ABBONAMENTO ANNUALE: 40 EURO(4 numeri cartacei + 4 numeri telematici) ABBONAMENTO BIENNALE: 70 EURO (8 numeri cartacei + 8 numeri telematici) Abbonamenti on-line su: www.tuttomisure.itL’ IMPORTO DELL’ ABBONAMENTO ALLA PRESENTE PUB-BLICAZIONE È INTERAMENTE DEDUCIBILE. Per la deduci-bilità del costo ai fini fiscali fa fede la ricevuta del versamentoeffettuato (a norma DPR 22/12/86 n. 917 Art. 50 e Art. 75). Ilpresente abbonamento rappresenta uno strumento ricono-sciuto di aggiornamento per il miglioramento documentatodella formazione alla Qualità aziendale.

La Redazione di Tutto_Misure ([email protected])

We have read for you

MANUALE DI TARATURADEGLI STRUMENTI DI MISURA

Alessandro Brunelli350 pp. – Edizioni GISI (Nov. 2012)ISSN: 2284-0109Prezzo: € 60,00A

BBIA

MO

LETTO

PER

VOI

�

NEL PROSSIMO NUMERO• Il tema: Misure per l’energia• Visione artificiale• Trasferimento tecnologico• Storia degli LVDTE molto altro ancora...

Il manuale è dedicato, in particolar modo, agli operatori impegnati nella verifica etaratura degli Strumenti di Misura nei Sistemi di Gestione per la Qualità ISO 9001,per l’Ambiente ISO 14001, per l’Industria Automobilistica ISO 16949 e per l’Indu-stria Aeronautica EN 9100, allo scopo di essere un manuale di riferimento e di con-sultazione in quanto tratta argomenti cardine nella garanzia e gestione dei processidi misurazione industriali, quali:• i concetti generali per la gestione delle apparecchiature per misurazione secondola recente ISO 10012 inerente il sistema di gestione degli strumenti e delle misura-zioni;• l’idoneità dello strumento stesso ad eseguire accurate misurazioni, tenendo sotto con-trollo la sua deriva allo scopo di mantenere la qualità del processo di misurazione;• i criteri e le procedure di accettazione, di gestione e di verifica della taratura deiprincipali misuratori, analogici e digitali, nuovi o usati;• le disposizioni normative e di legge per la produzione, marcatura CE e commer-cializzazione degli strumenti per misurazione, nonché per la loro verificazione perio-dica.

Il manuale è costituito da due parti principali:1. la Parte prima che illustra dapprima il Sistema Internazionale di unità misura (SI) edi Servizi Nazionali, Europei e Internazionali di taratura (ACCREDIA, EA e ILAC) e quin-di i requisiti prestazionali degli strumenti per misurazione e i criteri per la valutazionedella riferibilità e dell’incertezza delle misure, nonché i requisiti normativi e legali;2. la Parte seconda che tratta successivamente le problematiche della taratura, verifi-ca e conferma metrologica delle principali famiglie di strumenti per misurazione dellediverse grandezze fisiche, chimiche, meccaniche ed elettriche, trattando prima perogni grandezza, i concetti specifici della misura, nonché l’eventuale corpo normativodi riferimento, e poi, presentando per le tipologie più comuni di strumenti, delle sem-plici procedure di taratura e conferma metrologica, accompagnate dalle schede diraccolta e di elaborazione dei dati sperimentali, adatte alla registrazione e stesuradel relativo rapporto di taratura e di conferma metrologica.

L’ autoreAlessandro Brunelli è esperto di strumentazione e automazione, nonché autore dellacollana “I Quaderni del G.I.S.I.”.

LE AZIENDE INSERZIONISTE DI QUESTO NUMEROAR Europe 3a di cop.Asit Instruments pp. 136-146Aviatronik 4a di cop.Bocchi p. 104Cibe p. 108Crase pp. 132-154Delta Ohm pp. 96-150DL Europa p. 82HBM pp. 92-146Hexagon Metrology p. 158IC&M p. 110Instrumentation Devices pp. 102-154

Keyence pp. 81-144Kistler Italia pp. 98-154Labcert p. 86Lonos Test p. 128LTTS p. 88Luchsinger pp. 106-150Optoprim pp. 112-146PCB Piezotronics p. 158Physik Instrumente pp. 90-158Renishaw pp. 84-142Rupac 2a di cop.WIKA p. 150

COPER TM 2-2014 10-06-2014 16:29 Pagina 2

TUTTO_M

ISURE

- ANNO 1

6, N. 02 -

2014

ANNO XVIN. 02 ƒ

2014

ISSN

203

8-69

74 -

Post

e Ita

liane

s.p

.a.-

Spe

d.in

Abb

.Pos

t.- D

.L.3

53/2

003

(con

v.in

L.2

7/02

/200

4 n°

46) a

rt.1,

com

ma

1,NO

/ Tor

ino

- nr 2

- An

no 1

6 - G

iugn

o 20

14In

cas

o di

man

cato

reca

pito

,inv

iare

al C

MP

di To

rino

R.Ro

mol

i per

rest

ituzi

one

al m

itten

te,p

revi

o pa

gam

ento

tarif

fa re

si

A F F I D A B I L I T À& T E C N O L O G I A

GRUPPO MISURE ELETTRICHEED ELETTRONICHE

EDITORIALELo Stato che manca

IL TEMA: SPECIALE CENTRI ACCREDITATI

Convegno Centri Taratura ad A&T 2014

Requisiti statistici

Misura del Fattore di Potenza

ALTRI TEMICaratterizzazione di elastici

Misure per la Smart GridIncertezza - parte III

ARGOMENTIMetrologia legale e forense in Italia

Compatibilità elettromagneticaLe norme: Audit - parte I

LA RIVISTA DELLE MISURE E DEL CONTROLLO QUALITÀ - PERIODICO FONDATO DA SERGIO SARTORIORGANO UFFICIALE DELL’ASSOCIAZIONE “GMEE” E DI “METROLOGIA & QUALITÀ”

TUTTO_MISURETUTTO_MISURE

COPER TM 2-2014 10-06-2014 16:28 Pagina 1

Tutto_Misure 02/2014

Documents

Transcript of Tutto_Misure 02/2014