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Tesi sperimentale Misure Elettroniche - Conferma metrologica Multimetro

La Tesi, nell'ambito delle Misure Elettroniche, è di tipo sperimentale. E' stata realizzata a valle di un periodo di tirocinio svolto nel Laboratorio di Misure della facoltà di Ingegneria Elettronica presso l'Università degli studi di Salerno. Sono a disposizione per ulteriori chiarimenti ed informazioni.

Materia di Misure elettroniche relatore Prof. A. Pietrosanto

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Si consideri ora la struttura di riferibilità con Multimetro digitale e con Calibratore

Multiprodotto di media accuratezza (Fig. 1.4). In questa struttura un multimetro di elevata

precisione è utilizzato come riferimento primario per tutte le grandezze; la sua funzione è duplice,

dato che, oltre a consentire la messa in punto del calibratore multifunzione del laboratorio, esso può

essere usato direttamente per la verifica di altri calibratori o generatori calibrati che dovessero

pervenire in taratura al laboratorio. L'utilizzo di uno schema di riferibilità di questo genere è

particolarmente indicato per quelle realtà che utilizzano calibratori di non elevate prestazioni ovvero

con specifiche di accuratezza inferiori a quelle dei multimetri di riferimento. In effetti le principali

per valutare l’incertezza complessiva di utilizzo del

componenti di incertezza di cui tener conto

calibratore, ipotizzando una periodicità di taratura di un anno, sono:

1) incertezza di taratura del calibratore;

a) incertezza di taratura del multimetro digitale;

b) specifica di accuratezza ad un anno del multimetro digitale;

c) incertezza relativa al metodo e al circuito.

2) specifica di accuratezza ad un anno del calibratore multifunzione.

È quindi opportuno che la specifica del multimetro sia significativamente migliore di quella

del calibratore al fine di non penalizzare le capacità di taratura del calibratore. Se il multimetro

digitale utilizzato come riferimento è limitato come campo di misura in corrente continua e alternata

(1 o 2 A) è conveniente che il laboratorio si doti anche di un derivatore di corrente in grado di

estendere le capacità di misura sino a correnti dell’ordine di 20 A. Ciò consentirà di tarare e mettere

a punto il calibratore in tutti i suoi campi e amplierà le capacità di misura del Centro. La taratura del

multimetro e del derivatore possono essere effettuati o presso un Istituto Metrologico Primario o

presso un Laboratorio di taratura accreditato in ambito EA di elevato livello. Attenzione dovrà

essere posta, in particolare, ai punti di misura, alle incertezze e alle operazioni effettuate sul

multimetro in quanto esse devono consentire di assicurare sia una corretta riferibilità delle misure

effettuate con il multimetro, sia di eseguire un adeguato processo di taratura del calibratore. 15

Fig. 1.4 Struttura di riferibilità basata su multimetro di precisione e calibratore multiprodotto 16

Con questo schema di riferibilità il multimetro, eventualmente affiancato dal derivatore,

tarerà i generatori calibrati in modo diretto e il calibratore tarerà gli strumenti misuratori. Per

consentire al Centro di effettuare la taratura di misuratori caratterizzati da una accuratezza

paragonabile a quella del calibratore, è possibile sviluppare una procedura che preveda il confronto

tra il misuratore di taratura e il multimetro di riferimento, utilizzando il calibratore solo come

generatore stabilizzato.

Per semplificare le operazioni di taratura e conferma metrologica da svolgere nel

laboratorio, è possibile prevedere di fare tarare anche il calibratore multifunzione presso un Istituto

Metrologico Primario o un Laboratorio di taratura accreditato in ambito EA di elevato livello.

Anche in questo caso è necessario controllare che la taratura fornita consenta di trasferire

correttamente la riferibilità. Se si percorre questa strada si ottiene una semplificazione della

documentazione da sviluppare e delle operazioni da effettuare periodicamente in quanto non è più

necessario eseguire la taratura del calibratore presso lo stesso laboratorio. Per contro aumentano i

della riferibilità e il calibratore deve essere inviato all’esterno del laboratorio

costi di mantenimento

con i rischi e le limitazioni nella sua disponibilità che ne conseguono. I vantaggi e gli svantaggi di

questo tipo di struttura possono essere così sintetizzati:

Vantaggi:

– moderato costo di acquisto degli strumenti campione;

– possibilità di tarare adeguatamente buona parte dei misuratori e dei generatori calibrati di cui

può essere richiesta la certificazione;

– contenuto costo della taratura del campione di riferimento;

– possibilità di automatizzare i processi di trasferimento della riferibilità.

Svantaggi:

– non è possibile tarare gli strumenti più precisi;

– per tarare gli strumenti misuratori di medio-alta precisione è necessario utilizzare una

complessa procedura di confronto; 17

– le verifiche periodiche che possono essere eseguite tra calibratore e multimetro non consentono

un controllo pienamente soddisfacente di questo ultimo; nel caso si riscontrassero nelle

verifiche periodiche valori anomali non è possibile individuare quale dei due strumenti ne è la

causa.

Consideriamo, ora, una struttura di riferibilità basata su Multimetro e Calibratore di

l’incertezza relativa al

elevata precisione (Fig. 1.5). Prima di tutto si ha la controindicazione che

a causa dell’incertezza dovuta alle specifiche

suo utilizzo sarà gonfiata del multimetro. Per evitare

di dovere inviare anche il calibratore presso un laboratorio esterno per la taratura, è possibile ridurre

l’incertezza dovuta al multimetro digitale utilizzandolo come trasferitore di riferibilità. Con questo

approccio il calibratore viene tarato e messo a punto per confronto con il multimetro subito dopo la

taratura esterna del multimetro (non oltre un mese) e si correggono le letture del multimetro tenendo

conto degli errori riportati sul suo certificato di taratura. In questo modo è possibile ridurre di circa

un mezzo ordine di grandezza l’incertezza dovuta all’uso del multimetro come campione di

riferimento. 18

Fig. 1.5 Struttura di riferibilità basata su multimetro e calibratore di elevata precisione

Per poter effettuare questo tipo di operazione, il multimetro deve essere tarato nel miglior

modo possibile non solo nei punti che servono per la sua taratura ma anche nei punti di misura

utilizzati per la taratura e messa a punto del calibratore. Particolare attenzione deve essere, quindi,

posta nella scelta del laboratorio di riferimento che esegue la taratura del multimetro. Utilizzando

un meccanismo di trasferimento così concepito l'incertezza relativa all'uso del calibratore

(supponendo sempre che gli strumenti vengano tarati una volta all'anno) viene ad essere composta

dalle seguenti componenti:

1) incertezza di taratura del calibratore; 19

a) incertezza di taratura del multimetro digitale;

b) stabilità a 1 mese del multimetro digitale;

c) incertezza relativa al metodo e al circuito.

2) specifica di accuratezza ad un anno del calibratore multifunzione.

Effettuata in modo corretto l’operazione di trasferimento della riferibilità, il calibratore

diventa uno strumento campione allo stesso livello del multimetro digitale. Rispetto alla soluzione

precedente si hanno alcuni vantaggi e svantaggi:

Vantaggi:

– possibilità di tarare adeguatamente un maggior numero di strumenti misuratori;

– viene semplificato e reso più affidabile il processo di taratura degli strumenti misuratori di

medio-alta precisione;

– le verifiche periodiche tra calibratore e multimetro consentono un controllo soddisfacente di

entrambi gli strumenti.

Svantaggi:

– maggiore complessità del processo di taratura del calibratore;

– la taratura del multimetro deve essere effettuata in modo particolare da laboratori di alto livello

specializzati per questo genere di operazione[5]. 20

Capitolo 2

Il quadro normativo

2.1 Istituti Nazionali e Internazionali di Metrologia

In Italia, fino agli anni ‘70 gli Istituti Primari hanno effettuato direttamente nei propri

laboratori la taratura della strumentazione industriale. In breve risultò evidente che lo sviluppo del

commercio internazionale e l’apertura dei mercati avrebbero richiesto un’attività sempre maggiore e

decentrata, insostenibile con l’attività diretta degli Istituti Primari. Vennero pertanto presi accordi a

livello europeo per la creazione di organismi che potessero far fronte alla crescente mole di lavoro

In tal modo, al fine di assicurare omogeneità nell’attività di taratura, vennero

di taratura.

riconosciute da parte degli Istituti Primari nazionali competenze metrologiche ad altri laboratori

accreditati. Una delle prime iniziative fu la costituzione nel 1975 della WECC (Western European

che riuniva i Servizi di Taratura dei Paesi dell’Europa Occidentale. Per

Calibration Cooperation),

l’Italia, in particolare, IENGF (Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris), IMGC (Istituto di

ed ENEA (Ente per le Nuove Tecnologie, l’Energia e l’Ambiente)

Metrologia Gustavo Colonnetti)

crearono il Servizio Nazionale di Taratura e prese corpo il SIT (Sistema Italiano Taratura). Il

Sistema Nazionale di Taratura è stato costituito con legge 11/08/1991 n. 273. Negli anni ‘90 quasi

tutti i Paesi europei hanno organizzato i propri Servizi Nazionali di Taratura. Questi sono oggi

coordinati dall’EA (European nato nel 1997. L’EA favorisce lo

cooperation for the Accreditation),

scambio di conoscenza metrologica, armonizza le procedure di accreditamento e favorisce la fiducia

reciproca al fine di produrre accordi di mutuo riconoscimento (MLA, MultiLateral Agreement).

In tal modo ciascun Servizio Nazionale riconosce le procedure operative dei Servizi di Taratura

operanti negli altri Paesi firmatari, accetta come equivalenti i certificati emessi dagli altri Sistemi di

21

Taratura e ne promuove il riconoscimento nel proprio Paese. Segue, nel presente elaborato, una

descrizione dei maggiori enti nazionali ed europei che si occupano di normazione e accreditamento.

L'UNI (Ente Nazionale Italiano di Unificazione) è un'associazione privata i cui soci, oltre

7000, sono imprese, liberi professionisti, associazioni, istituti scientifici e scolastici, realtà della

Pubblica Amministrazione. Svolge attività normativa in tutti i settori industriali, commerciali e del

terziario ad esclusione di quello elettrico ed elettrotecnico di competenza del CEI - Comitato

Elettrotecnico Italiano. Il ruolo dell'UNI, quale Organismo nazionale italiano di normazione, è stato

riconosciuto dalla Direttiva Europea 83/189/CEE del marzo 1983, recepita dal Governo Italiano con

la Legge n. 317 del 21 giugno 1986. L'UNI partecipa, in rappresentanza dell'Italia, all'attività

normativa degli organismi sovranazionali di normazione: ISO (International Organization for

Standardization) e CEN (Comité Européen de Normalisation).

L'UNI è stato costituito nel 1921, con la sigla "UNIM", a fronte dell'esigenza dell'industria

meccanica di unificare le tipologie produttive e facilitare l'intercambiabilità dei pezzi.

Da allora, l'attività di normazione ha assunto sempre più importanza nel contesto economico del

paese: già nel 1928 la Confindustria ne riconobbe il ruolo fondamentale per l'economia e ne

promosse l'estensione a tutti i settori industriali.

L'organizzazione dell'UNI è quella tipica di un'associazione. Gli organi amministrativi sono infatti:

– l'Assemblea, formata dai soci: imprese, istituti scientifici e scolastici, professionisti, Pubblica

Amministrazione;

– il Consiglio, espresso dall'Assemblea e dai soci di diritto (Ministeri interessati, CNR,

associazioni imprenditoriali, Enti Federati);

– la Giunta Esecutiva;

– il Presidente.

L'UNI, nel suo ruolo istituzionale, ha come compiti principali:

– elaborare norme che vengono sviluppate da Organi tecnici ai cui lavori partecipano tutte le parti

interessate assicurando, in tal modo, il carattere di trasparenza e condivisione; 22

– rappresentare l'Italia nelle attività di normazione a livello mondiale (ISO) ed europeo (CEN) per

promuovere l'armonizzazione delle norme ed agevolare gli scambi di prodotti e servizi;

– pubblicare e diffondere le norme tecniche ed i prodotti editoriali ad esse correlati, sia

direttamente, sia attraverso i centri di informazione e documentazione presenti su tutto il

territorio nazionale (Punti UNI).

L'UNI, oltre a rappresentare un importante punto focale fra realtà nazionale ed internazionale, è

altresì punto di incontro fra mondi diversi, come imprese, professionisti, università, Pubblica

Amministrazione, consumatori. Da tale posizione, si consolida una serie di interrelazioni e si

acquisiscono valori culturali ed informativi che sono particolarmente importanti per la società.

Diventa pertanto ruolo dell'UNI anche quello di:

– collaborare con gli Organismi di Normazione degli altri Paesi per favorire gli interessi delle

imprese italiane nei loro rapporti commerciali;

– diffondere la cultura normativa mediante corsi di formazione, organizzazione e partecipazione a

convegni, fiere, pubblicazione di documenti tecnico - informativi e attraverso i propri mezzi di

comunicazione.

La ISO è un organismo internazionale per la definizione degli standard, composto da

rappresentanze di organi nazionali, che produce standard industriali e commerciali a livello

mondiale. È conosciuto con nomi diversi a seconda delle differenti lingue delle nazioni in cui opera:

in Italia è chiamato Organizzazione Internazionale per le Standardizzazioni, mentre il nome inglese,

più diffuso, è International Organization for Standardization. Anche se l'ISO si autodefinisce come

organizzazione non governativa, la sua capacità di stabilire standard che diventano leggi, attraverso

accordi e trattati, in pratica la fa agire come un consorzio con forti legami con i governi. I

partecipanti comprendono un organismo di standardizzazione per ogni paese membro e per le

principali corporazioni. L'ISO coopera strettamente con la Commissione Elettrotecnica

Internazionale (IEC), che è responsabile per la standardizzazione degli equipaggiamenti elettrici. In

23

genere le norme ISO vengono recepite, armonizzate e diffuse in Italia dall'ente italiano UNI che

partecipa, in rappresentanza dell'Italia, all'attività normativa ISO.

L’EA (European è un’associazione no-profit

Co-operation for accreditation) fondata nel

Novembre 1997 e registrata come associazione nei Paesi Bassi nel Giugno del 2000. L’EA nasce

fusione dell’ EAC (European e dell’ EAL (European

dalla Accreditation of Certification) co-

L’ EA è un centro riconosciuto per l’accreditamento

operation for Accreditation of Laboratories).

nell’area geografica dell’Europa. Europea, i membri dell’EA:

In accordo con la politica della Commissione

– operano in completa indipendenza da interessi commerciali;

– non sono coinvolti nelle attività dei laboratori che supervisionano.

L’EA ed i suoi membri non sono condizionati da pressioni commerciali. L’EA sviluppa e mantiene

un alto livello di servizio per il beneficio dell’economia europea: la Commissione Europea e

l’EFTA (European le industrie europee, i governi e i cittadini. L’EA

Free Trade Association),

rilascia accreditamento per i laboratori che effettuano operazioni di verifica e taratura, per personale

ispettivo, per strutture che concedono certificazioni. Gli obiettivi dell’EA sono:

– assicurare la trasparenza delle operazioni;

– garantire una interpretazione uniforme degli standard da essa usati;

– europeo l’ILAC (International

rappresentare a livello Laboratory Accreditation Cooperation) e

l’IAF (International Accreditation Forum).

Il SIT–Servizio di Taratura In Italia nasce a partire dal 1979 quando gli Istituti metrologici

primari IMGC/CNR, IEN e INMRI/ENEA, per mezzo delle loro Strutture di Accreditamento,

hanno effettuato l’accreditamento di numerosi Laboratori

coordinate da una Segreteria Centrale,

metrologici secondari quali Centri di taratura.

Con deliberazioni del dicembre 2003 IMGC/CNR e IEN hanno trasferito la responsabilità e il

controllo dell’accreditamento al Responsabile della Segreteria Centrale del SIT. Dal maggio 2004

24

tale autorità è stata estesa per le attività che riguardano ogni tipo di Laboratorio di taratura, per

qualunque tipo di grandezza fisica.

Fig. 2.1 Il SIT nel Sistema Nazionale di Taratura

Il 1° gennaio 2006 è diventato operativo l’INRIM, Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, che ha

unificato IEN e IMGC/CNR. Il SIT è collocato nel Servizio accreditamento laboratori, previsto dal

Regolamento di organizzazione e funzionamento dell’INRIM, è dotato di autonomia organizzativa e

funzionale, espleta i suoi compiti in modo da garantire i requisiti stabiliti dalla normativa nazionale

ed internazionale, nonché la partecipazione agli accordi di mutuo riconoscimento.

Al fine di accreditare un Laboratorio quale Centro di taratura, il SIT, avvalendosi di esperti degli

Istituti primari nazionali ed internazionali utilizzati nella funzione di ispettori tecnici, applica

procedure di accreditamento, mantenimento, estensione o riduzione, rinnovo, sospensione o revoca

dell’accreditamento. 25

La procedura di accreditamento iniziale si conclude con l’emissione di un Certificato di

accreditamento, in cui il SIT attesta la competenza del Laboratorio ad effettuare tarature che

assicurano nel tempo la riferibilità ai campioni nazionali o internazionali e riconosce al Laboratorio

la facoltà di emettere certificati di taratura SIT, che presentano l’intestazione SIT – Servizio Di

Taratura In Italia, per gli strumenti, i campi, le incertezze e le condizioni di misura specificate in

un’apposita tabella di accreditamento.

Questi certificati, che hanno la stessa validità tecnica di quelli rilasciati dagli Istituti metrologici

naturalmente tenendo conto dei livelli d’incertezza dichiarati, garantiscono la riferibilità

primari,

della strumentazione tarata. Essi hanno trovato una favorevole accoglienza non solo a livello

nazionale, ma anche in misura crescente a livello internazionale, grazie agli accordi di mutuo

riconoscimento tra il SIT e gli analoghi Organismi di accreditamento di Paesi diversi.

La riferibilità della strumentazione è richiesta in misura crescente nei più diversi settori: attività di

ricerca e sviluppo, laboratori di prova addetti alla certificazione tecnica dei prodotti, sistemi per il

controllo automatico di processi di produzione, aziende che operano in regime di assicurazione

della qualità e pubbliche amministrazioni. In particolare, sono stati stabiliti stretti rapporti con il

Sistema Nazionale Accreditamento di Laboratori (SINAL) e con il Sistema Nazionale

Accreditamento di Organismi di Certificazione (SINCERT), con i quali si collabora nella

federazione FIDEA (Federazione Italiana degli Enti di Accreditamento), al fine di garantire un

coordinamento delle procedure operative richieste da tali sistemi.

Il SINAL e’ stato costituito il 26 aprile 1988 per iniziativa di UNI e CEI (Comitato

dell’Industria del Commercio e

Elettrotecnico Italiano) e sotto il patrocinio del Ministero

dell’Artigianato (oggi Ministero delle Attività Produttive), del CNR (Consiglio Nazionale delle

Ricerche), dell’ENEA le Nuove tecnologie, l’Energia e l’Ambiente), delle

(Ente per Camere di

E’ una Associazione

Commercio, Industria, Agricoltura e Artigianato. senza scopo di lucro,

dell’Industria, del Commercio e dell’Artigianato

legalmente riconosciuta con Decreto del Ministro

il 9/9/1991. Il SINAL non accredita attività di consulenza, ma accredita i Laboratori per qualsiasi

26

L’Accreditamento non

tipo di prova sui cui risultati i consulenti possono basare il proprio lavoro.

comporta una diminuzione delle responsabilità derivanti dai contratti stipulati tra il Laboratorio ed i

suoi Clienti e, benchè sia un indice di competenza tecnica e gestionale del Laboratorio di prova, non

L’accesso

costituisce una garanzia rilasciata dal SINAL sulle singole prestazioni del Laboratorio.

all’Accreditamento è volontario ed aperto a qualsiasi Laboratorio di prova, sia come Ente

indipendente sia come facente parte di una organizzazione più vasta (industria, istituto di ricerca,

università).

Il SINAL, in particolare:

– accerta e vigila sui requisiti tecnici ed organizzativi dei Laboratori di prova in modo che siano

garantiti i riferimenti metrologici, l’affidabilità e la ripetibilità delle procedure impiegate, l’uso

competenza del personale, l’imparzialità del personale addetto

di strumentazioni adeguate, la

alle prove e del giudizio tecnico emesso dal Laboratorio, secondo quanto previsto dalla norma

UNI CEI EN ISO/IEC 17025 e dalle prescrizioni SINAL;

– pubblica i regolamenti e le procedure di Accreditamento, gli elenchi dei Laboratori di prova

accreditati e dei tipi di prove per i quali è stato concesso l’Accreditamento (sulla rivista

Unificazione & Certificazione, organo ufficiale di UNI, CEI, SINAL e SINCERT), e gli

e/o di Revoca dell’Accreditamento;

eventuali provvedimenti di Sospensione

– partecipa ai lavori degli organismi internazionali e/o sovranazionali operanti nel settore

dell’Accreditamento dei Laboratori di prova;

– collabora con gli Enti nazionali di normazione al fine di promuovere idonee elaborazioni o

aggiornamenti della normativa tecnica;

– promuove studi, incontri ed iniziative, nel settore di specifica competenza, in collaborazione

con Enti ed Associazioni di interesse nazionale ed internazionale. 27

2.2 Incertezza di accreditamento

L’incertezza di accreditamento è uno dei parametri usati per definire le potenzialità di un

laboratorio accreditato, unitamente alla grandezza fisica, al metodo di taratura o al tipo di strumento

campo di misura. L’incertezza di accreditamento

in taratura e al è normalmente dichiarata nella

tabella di accreditamento o in altri documenti alla base della decisione di accreditamento o del

certificato di accreditamento che in molti casi è rilasciato come riconoscimento formale

dell’accreditamento. Occasionalmente essa viene dichiarata sia nella tabella di accreditamento, sia

L’incertezza di accreditamento è una delle informazioni essenziali da

nei documenti di supporto.

ricercare negli elenchi dei laboratori accreditati che sono regolarmente pubblicati dai servizi di

giudicare l’idoneità di

accreditamento ed è usata dal potenziale cliente di laboratori accreditati per

un laboratorio nell’eseguire un particolare lavoro di taratura presso il laboratorio o all’esterno.

La definizione dell’incertezza di accreditamento implica che nell’ambito del proprio accreditamento

un laboratorio non possa dichiarare un’incertezza inferiore all’incertezza di accreditamento. Questo

essere costretto a dichiarare un’incertezza maggiore dell’incertezza

significa che il laboratorio può dell’incertezza

di accreditamento quando il processo di taratura corrente comporti un aumento di

misura, che può essere causato anche dall’apparecchiatura in taratura. Occorre puntualizzare che in

accordo con la definizione di incertezza di accreditamento il concetto è applicabile soltanto ai

risultati per cui il laboratorio si avvale dell’accreditamento. Perciò, a rigore il termine è di carattere

amministrativo e non necessariamente riflette l’effettiva capacità tecnica del laboratorio. Potrebbe

un laboratorio richieda l’accreditamento con un’incertezza di misura maggiore della

accadere che

propria capacità tecnica se il laboratorio ha ragioni interne per farlo. Tali ragioni interne,

normalmente, comportano casi in cui la reale capacità del laboratorio debba essere considerata

riservata verso clienti esterni, ad esempio nel caso di lavori di ricerca e sviluppo o quando si

forniscano servizi a clienti speciali. La politica del servizio di accreditamento dovrebbe accordare

l’accreditamento ad ogni livello applicativo se il laboratorio è in grado di eseguire tarature a quel

28

livello. Quando si calcola l’incertezza di accreditamento si dovranno considerare tutte le

componenti che contribuiscono in maniera significativa all’incertezza di misura. La valutazione dei

contributi variabili con il tempo o con qualsiasi altra grandezza fisica può essere basata sui limiti di

variazione possibili nelle normali condizioni di lavoro. Per esempio, se si usa un campione di lavoro

all’incertezza del campione di lavoro, si dovrà

di cui sia nota una deriva, nella stima del contributo

tener conto del contributo causato dalla deriva del campione tra tarature successive. L’incertezza di

accreditamento deve normalmente essere espressa numericamente. Quando l’incertezza di

accreditamento è funzione di una grandezza a cui si riferisce (o di un altro parametro qualsiasi) deve

essere espressa in forma analitica, ma in questo caso può essere utile accompagnare l’espressione

se l’incertezza di

con un diagramma illustrativo. Deve sempre essere inequivocabilmente chiaro

accreditamento è espressa in termini assoluti o relativi[6].

Fig. 2.1 Esempio di attestato di accreditamento emesso dal SIT in favore di un laboratorio metrologico 29

2.3 Prescrizioni per la stesura di una procedura di taratura

Le procedure tecniche devono descrivere in modo completo, chiaro, comprensibile prima di tutto

agli operatori del laboratorio, ogni operazione tecnica che deve essere effettuata per garantire

l’operatività del laboratorio entro quanto previsto dallo scopo di accreditamento. La parte più

importante delle procedure è quella che riguarda la valutazione dell’incertezza di misura nelle

tarature. Tale valutazione deve contenere:

– la descrizione dei successivi passaggi nello schema di riferibilità, a partire dai campioni

nazionali fino a quelli da utilizzare secondo la procedura in esame. Tale descrizione dovrebbe

essere riassunta in un grafico, detto “schema di riferibilità”;

– la valutazione e la combinazione dei contributi all’incertezza totale introdotti dai successivi

passaggi nello schema di riferibilità.

Considerando, per esempio, la taratura presso il Laboratorio di un campione di lavoro rispetto a un

campione di riferimento di proprietà del Laboratorio, nel caso in cui il campione di riferimento del

Laboratorio e il campione nazionale si possano confrontare solo tramite campioni viaggianti,

occorre mettere in conto le seguenti componenti d’incertezza:

– le incertezze con cui sono conservati i campioni nazionali delle grandezze coinvolte nella

taratura del campione di riferimento;

– le componenti introdotte dalla procedura di confronto fra tali campioni nazionali e il campione

di riferimento viaggiante del Laboratorio;

– le componenti legate alle possibili variazioni dovute al trasporto di tale campione viaggiante;

– le componenti introdotte dalla procedura di gestione del campione di riferimento, specialmente

nel caso in cui esso sia costituito da un campione locale (o da un sistema di misura fisso) e dal

campione viaggiante;

– le componenti dovute alla possibile deriva a lungo termine del campione di riferimento ( quale

risulta dall’analisi dei valori di misura ottenuti in successive tarature o, in assenza di una storia

30

sufficiente, dalle specifiche fornite dal costruttore), alla possibile diversità tra le condizioni di

misura nel corso della procedura di confronto con il campione nazionale e quelle di impiego nel

Laboratorio e all’interpolazione tra i valori di taratura;

– le componenti introdotte dalla procedura usata nel Laboratorio per tarare il campione o lo

strumento di lavoro per confronto con il campione di riferimento, ivi comprese quelle dovute

alla disposizione fisica degli strumenti tra loro e rispetto al dispositivo di misura, alle variazioni

e alla misurazione delle grandezze d’influenza relative all’ambiente (temperatura, umidità,

pressione atmosferica, livelli dei disturbi elettromagnetici o meccanici, pulizia), alle condizioni

di alimentazione e di eccitazione del sistema di misura (tensione di alimentazione, frequenza,

livello del segnale applicato), all’operatore ed agli effetti ambientali ad esso relativi;

– le componenti dovute alla definizione e alla instabilità del campione o dello strumento in

taratura nell’arco di tempo coperto dalla procedura di taratura, al numero delle misurazioni

effettuate e alle modalità di elaborazione delle misure ottenute per via diretta[7].

E’ necessario, nella stesura di una procedura tecnica, rispettare una serie di aspetti gestionali e

formali:

– prima di iniziare la stesura della procedura sarebbe bene tracciare uno schema di flusso del

processo di taratura, anche solo per evidenziare eventuali punti del processo in cui si deve

decidere fino a quanto, a monte, risalire per riprendere il flusso, nel caso che ci sia qualche

applicabile, il caso “oggetto

inconveniente durante la taratura. Tutto ciò distinguendo, quando

del Laboratorio” da quello “oggetto del Committente”;

– nel decidere la severità dei requisiti stabiliti dalla procedura, si dovrebbero considerare i rischi e

le conseguenze di un non soddisfacimento di tali requisiti;

– tutte le procedure e tutti i moduli, che devono essere documenti controllati, devono anche recare

l’indicazione della data d’inizio di validità (posteriore, per le procedure tecniche e gestionali, a

quella di approvazione del SIT); 31

– le prescrizioni per il personale devono essere espresse in termini di operazioni da compiere e

non solamente in termini di risultati da ottenere; altrimenti ciascuno potrebbe procedere in

modo diverso con la conseguenza che i risultati presenteranno un’eccessiva variabilità;

– si devono evitare espressioni vaghe o imprecise, perché le prescrizioni devono essere chiare,

comprensibili per gli operatori e non solo ad esperti di tipo universitario, e descrivere alla

lettera quali sono le operazioni da compiere;

– per ogni operazione o gruppo di operazioni si devono indicare le evidenze da produrre (registri,

schede, moduli) per garantire la rintracciabilità delle risorse impegnate e delle condizioni

esistenti durante la taratura, per dimostrare agli ispettori la conformità delle attività ai requisiti

del Manuale Qualità e delle procedure e per individuare eventuali correlazioni tra

risorse/condizioni e risultati[8].

La procedura di taratura di un dispositivo di misura deve essere redatta secondo uno schema ben

preciso, riportato di seguito.

Identificazione

Oltre che dal titolo, la procedura deve essere individuata dal codice alfanumerico assegnatole in

conformità alle regole di emissione della documentazione che il laboratorio si è dato, dal numero di

revisione e dalle altre informazioni previste per la pagina di guardia.

Scopo

In questo paragrafo si descrivono sinteticamente la funzione assolta dalla procedura nell’ambito

dello schema di riferibilità e il principio del metodo usato. In generale lo scopo consiste nel definire

il processo per garantire la riferibilità delle misure entro i limiti dichiarati dalla tabella di

accreditamento.

Riferimenti specifici per gli oggetti da tarare

Riportare titoli, date, e altri particolari necessari ad individuare leggi, norme, documenti SIT, codici

di buona pratica, risultati di confronti interlaboratorio, articoli da riviste, tesi di laurea,

eventualmente preparate con l’assistenza del Laboratorio, ed altri documenti adatti a dimostrare il

32

grado di fiducia accordabile al metodo descritto nella procedura. Se ritenuti utili si potrebbero citare

anche le istruzioni e i manuali di uso/manutenzione degli strumenti forniti dai costruttori.

Definizioni

Si riportano le definizioni necessarie per comprendere il metodo di taratura o misurazione descritto.

Le definizioni devono per quanto possibile essere quelle riportate nella letteratura tecnica di settore.

Descrizione del tipo di oggetto da tarare e del misurando

Indicare i campioni, gli strumenti e gli apparecchi di misurazione, i materiali di riferimento o gli

altri aspetti tecnici di misurazione (gli oggetti) cui la procedura si riferisce. Il misurando, la

grandezza o le grandezze fisiche oggetto di misurazione devono essere descritte con cura. Si deve

distinguere, ove applicabile, tra oggetto del Centro/Laboratorio e oggetto del Committente. Si può

usare un’espressione atta a definire la classe di dispositivi ai quali la procedura si applica.

Scopo della taratura

Indicare lo scopo della procedura di taratura. In generale lo scopo consiste nel garantire la

riferibilità delle misure entro i limiti dichiarati dalla tabella di accreditamento.

Identificazione dell’oggetto da tarare

Indicare come si debbano registrare le informazioni (per esempio il numero di matricola) che

permettono l’identificazione univoca dell’oggetto su cui viene effettuata la taratura dal

Centro/Laboratorio.

Parametri o grandezze e campi di misura da determinare

Per gli oggetti del Centro/Laboratorio si indicano quelli riportati nella tabella di accreditamento; per

gli oggetti del Committente si indicano quelli che verranno riportati nel certificato di taratura, a

seconda del tipo di oggetto.

Attrezzature e apparecchiature impiegate, compresi i requisiti tecnici di prestazione

Indicare i campioni di seconda linea, dispositivi di misura, materiali di riferimento e i dispositivi

ausiliari necessari ad eseguire la taratura in oggetto. Ogni dispositivo è contraddistinto da una sigla

che ne consenta l’individuazione negli schemi di misura e deve essere accompagnato da una scheda,

33

eventualmente riportata in allegato, contenente le informazioni relative allo strumento medesimo.

Per gli oggetti del Centro/Laboratorio si indicano, eventualmente con maggiori dettagli, quelli

riportati nei documenti di accreditamento. Per gli oggetti del Committente, oltre a quanto previsto in

tabella di accreditamento, si rimanda alla documentazione relativa a richiesta, offerta e ordine. Per

ogni dispositivo si indicano i requisiti metrologici a cui deve soddisfare (ad esempio campo di

in cui deve operare, personale ammesso all’uso,

misura ed incertezza, condizioni ambientali

specifiche metrologiche particolari). Si descrivono le operazioni da eseguire per il suo corretto

mantenimento.

Campioni di riferimento e materiali di riferimento richiesti

Indicare i campioni di prima linea e i materiali di riferimento certificati da cui inizia la catena di

riferibilità del Laboratorio, in relazione alle operazioni previste nella procedura in oggetto. Ogni

dispositivo è contraddistinto da una sigla che ne consenta l’individuazione negli schemi di misura e

deve essere accompagnato da una scheda, eventualmente riportata in allegato, contenente le

informazioni relative allo strumento medesimo. Per ogni dispositivo si indicano i requisiti

metrologici a cui deve soddisfare (ad esempio campo di misura ed incertezza, condizioni ambientali

in cui deve operare, personale ammesso all’uso, specifiche metrologiche particolari). Si descrivono

le operazioni da eseguire per il suo corretto mantenimento.

Condizioni ambientali e periodo di stabilizzazione richiesto

Si indicano le condizioni fisiche dell’ambiente in cui la misurazione può essere effettuata e il

periodo di stabilizzazione dei campioni e degli oggetti, eventualmente in presenza dell’operatore,

atteso il quale si possono effettuare la taratura o le misurazioni. Le indicazioni devono essere fornite

come intervalli permessi e con indicazione dell’incertezza di misura con cui devono essere

monitorati. Per gli oggetti del Centro/Laboratorio si indicano, eventualmente con maggiori dettagli,

quelli riportati nei documenti di accreditamento. Per gli oggetti del Committente si descrivono

quelli adottati dal Centro/Laboratorio, in coerenza alla tabella di accreditamento, in base alla

34

propria esperienza, alle indicazioni dei manuali d’uso ed, eventualmente, alle condizioni d’impiego

da parte del Committente.

Descrizione della procedura

Per ognuna delle misurazioni previste nella procedura di taratura si deve riportare uno schema del

dispositivo di misura. Si descrive la successione delle operazioni e dei rilievi sperimentali che

costituiscono la misurazione. A ogni operazione o gruppo di operazioni interdipendenti è dedicato

un comma specifico. Ogni rilievo sperimentale deve essere invece descritto in un comma apposito.

Apposizione di marchi di identificazione, manipolazione, trasporto, immagazzinamento e

preparazione degli oggetti da tarare

In questa sezione si descrivono le operazioni da compiere (e le eventuali supervisioni da assicurare)

per ciascuno dei punti indicati nel titolo e, come di consueto, distinguendo quanto si riferisce agli

oggetti del Centro/Laboratorio (per i quali, generalmente, occorrono maggiori precauzioni) e quanto

agli oggetti del Committente. Si indicano, inoltre, le operazioni che permettono di controllare il

corretto funzionamento degli strumenti ed eventualmente di prepararli al loro successivo utilizzo.

Verifiche da effettuare prima di iniziare l’attività di misurazione

In questa sezione si deve indicare tutto quanto deve essere verificato, prima della taratura, circa la

funzionalità del laboratorio. In alcuni casi, specie se le operazioni di taratura e misurazione sono

effettuate solo a lunghi intervalli è necessario prevedere verifiche metrologiche specifiche sul

Laboratorio e sulla sua corretta utilizzabilità.

funzionamento dell’apparecchiatura e, se richiesto, sua taratura e messa a

Verifiche del buon

punto prima dell’utilizzo

In questo paragrafo si riportano le verifiche che debbono essere fatte sui campioni, materiali di

riferimento, strumenti e apparecchiature di misurazione. Tarature, tarature semplificate, verifiche

metrologiche periodiche devono essere previste a seconda della specificità delle misurazioni da

farsi. Si ricordi che quando si effettua la messa a punto, o adjustment o regolazione del campione o

strumento in taratura, questo deve essere tarato prima e dopo tale operazione e i risultati devono

35

essere indicati nel certificato. Certamente si deve effettuare il controllo sullo stato di validità dei

certificati di taratura di tutta la strumentazione da utilizzarsi.

Descrizione delle operazioni tecniche da effettuarsi

Si descrivono con molta cura tutte le operazioni in cui la taratura e le misurazioni ad essa collegate

consistono. Deve essere indicato chiaramente chi ha la responsabilità di ogni operazione e dei

controlli. In caso che il metodo di misura preveda alternative, queste devono essere chiaramente

descritte e deve essere indicato chi ha responsabilità della decisione. Devono essere allegati i

moduli di raccolta dati. E’ opportuno prevedere nella procedura di taratura l’effettuazione di una

successione di misurazioni ripetute al fine di valutare la ripetibilità dell’evento del processo di

misura.

Elaborazione dei dati

Si riportano le equazioni o la descrizione dei procedimenti che consentono di calcolare, a partire

dalle letture, i risultati della procedura descritta. Il metodo di elaborazione presentato deve essere

conforme alla normativa e alla buona pratica professionale. Può far parte dell’elaborazione dei dati

sperimentali la valutazione delle incertezze delle misure ottenute nella specifica misurazione e da

dichiarare nei certificati.

Valutazione dell’incertezza di taratura

i calcoli necessari per la valutazione dell’incertezza di taratura. L’incertezza

Si devono riportare

deve essere espressa come incertezza estesa al valore di fiducia 95% (se non specificato

diversamente). Si devono sempre prevedere controlli affinché l’incertezza riportata nel certificato

non sia inferiore all’incertezza di accreditamento.

Registrazione delle osservazioni e dei risultati

Si deve riportare come vengono registrate tutte le operazioni di misura in modo che sia sempre

possibile risalire a come sono stati ricavati i risultati. Si descrivono le operazioni che consentono,

partendo dai rilievi sperimentali, di calcolare e presentare i risultati, eventualmente sotto forma

grafica. Le registrazioni possono essere su carta o su mezzo informatico; in questo secondo caso i

36

dati non possono essere persi o alterati da alcuno. Solitamente questo requisito viene rispettato se i

dati sono confermati da un sistema di firma digitale certificato. Deve essere sempre possibile

risalire a chi ha effettuato le misurazioni e chi i controlli.

Compilazione del certificato di taratura

Si devono indicare tutte le operazioni previste per la compilazione del certificato di taratura. Nel

caso di un campione materiale si riporta la stima del suo valore, oppure lo scarto dal valore

nominale, cioè la differenza tra il valore di misura della grandezza riprodotta dal campione e il

valore nominale di quest’ultimo. Nel caso di uno strumento di misura si riportano, per più valori

della possibile sollecitazione di ingresso, i valori dell’indicazione dello strumento (lettura) oppure i

rispettivi errori di indicazione (differenza tra le indicazioni e le rispettive sollecitazioni di ingresso)

oppure le correzioni (differenza tra le sollecitazioni di ingresso e le indicazioni). Errori o correzioni,

accanto alla loro incertezza estesa, possono essere riportati in corrispondenza ai valori nominali

delle sollecitazioni in ingresso.

Misure di sicurezza da osservare

Si devono descrivere le precauzioni da prendere per avere la certezza che la taratura abbia dato

risultati corretti, ad esempio inserendo tra i campioni o strumenti da tarare degli oggetti le cui

caratteristiche metrologiche siano note con certezza perché appena verificate. Sempre utile a questo

proposito è, quando possibile, il confronto delle caratteristiche metrologiche osservate con quelle

ottenute in precedenti tarature. Inoltre devono essere inserite le prescrizioni da osservarsi affinché

siano rispettate le leggi riguardanti la sicurezza del personale del Laboratorio e degli eventuali

Committenti a cui, avendo essi richiesto di poter osservare la taratura dei loro oggetti, ciò sia stato

loro concesso. In questo caso, deve essere fatto firmare, agli osservatori, un documento riportante

l’impegno ad osservare tali prescrizioni.

Criteri e/o requisiti per l’accettazione o il rifiuto dei risultati

Si devono descrivere i criteri da applicarsi per l’accettazione o il rifiuto dei risultati. Deve essere

individuato chi ha la responsabilità di tale controllo, solitamente persona diversa dall’operatore. I

37

criteri per il rifiuto di risultati anomali dovrebbero sempre essere applicati solo dopo l’eventuale

ricerca delle cause di tali risultati e si basano, generalmente, su criteri

insuccesso di un’accurata

statistici[7]. 38

Capitolo 3

Conferma metrologica del multimetro Fluke 45

3.1 Multimetro Fluke 45

Il multimetro digitale Fluke 45 è uno strumento che permette di misurare grandezze come la

tensione (continua e alternata), la corrente (continua e alternata), la resistenza, la frequenza.

Fig. 3.1 Multimetro digitale Fluke 45

Il pannello frontale ha tre elementi principali: i terminali di ingresso sulla sinistra, i display

principale e secondario, e i tasti; questi ultimi sono usati per selezionare le funzioni e i range in cui

si opera.

Il display visualizza letture di misurazioni e messaggi, come ad esempio quelli di errore quando

viene effettuata una operazione non prevista dal multimetro stesso. Una parte del display è riservata

39

all’indicazione dell’unità di misura e della configurazione in cui il multimetro opera. Per accendere

il multimetro si deve premere il tasto verde POWER, localizzato in basso a destra nel pannello

frontale; i display principale e secondario saranno illuminati per circa 4 secondi, per consentire allo

strumento un self-test interno della propria circuiteria. Quando il multimetro è acceso, per quanto

di misura, si può scegliere la modalità “autorange” oppure

riguarda la selezione del range

provvedere personalmente a variarlo a seconda della grandezza da misurare.

Si possono selezionare 3 modalità di misurazione: SLOW, MEDIUM o FAST. La prima modalità è

caratterizzata da 5 digits, la seconda da 4½ digits, la terza da 3½ digits. 40

3.2 Calibratore Fluke 5500A

Il calibratore Fluke 5500A è uno strumento di riferimento che svolge, allo stesso tempo, il ruolo di

generatore e di strumento di misura. E’ prevalentemente utilizzato nelle operazioni di taratura di

strumenti digitali, e in questo caso particolare viene usato come generatore d’onda.

Fig. 3.2 Calibratore Fluke 5500A

Sul pannello frontale sono disponibili i controlli, gli indicatori, i display ed i connettori.

Il display di uscita è un display LCD a due linee retroilluminato; mostra ampiezza, frequenza e stato

dello strumento.

Il display di controllo è un display LCD multifunzionale retroilluminato, utilizzato per visualizzare

impostazioni, eventuali errori riscontrati, significati delle softkey, angolo di fase, potenza, fattore di

41

potenza ed altri messaggi. Le softkey svolgono le funzioni indicate dalle scritte che appaiono sopra

ognuna di esse sul Display di controllo. il filtro ventola, che è una copertura della presa d’aria, in

Nel pannello posteriore sono contenuti

modo da non lasciar entrare all’interno polvere, il connettore per l’interfaccia digitale ed analogica

verso l’amplificatore, il connettore per l’interfaccia parallela, per poter controllare a distanza il

5500A sul bus IEEE-488, il connettore utilizzato per la trasmissione dati con un computer, una

stampante o un terminale, il connettore utilizzato per la trasmissione dati tra il 5500A e l’unità sotto

test. Dopo l’accensione del calibratore bisogna far trascorrere un tempo di riscaldamento di circa 30

minuti, in modo che i componenti interni abbiano il tempo di stabilizzarsi. Se si vuole spegnere il

calibratore dopo che è trascorso il periodo di riscaldamento e successivamente si vuole riaccenderlo

di nuovo, si deve far trascorrere un tempo almeno doppio di quello per il quale lo strumento è stato

spento.

Il calibratore Fluke 5500A è in grado di generare tensioni, correnti e potenza ac, utilizzando 4

possibili forme d’onda: la sinusoide, la forma d’onda triangolare, l’onda quadra e la forma d’onda

troncata. 42


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63

PESO

1.40 MB

AUTORE

mic84

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria elettronica
SSD:
Università: Salerno - Unisa
A.A.: 2013-2014

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher mic84 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Misure elettroniche e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Salerno - Unisa o del prof Pietrosanto Antonio.

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