Tesi sperimentale Misure Elettroniche - Conferma metrologica Multimetro

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

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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

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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

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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

3.3 Notazioni e commenti sulla procedura per le operazioni di verifica e taratura

Nell’Appendice A del presente elaborato di laurea vengono riportate le procedure relative

alle operazioni di verifica e taratura ed i risultati ottenuti. In questo paragrafo si vogliono presentare

gli aspetti pratici, dopo aver presentato quelli formali e normativi nel Capitolo 2, delle procedure

effettivamente realizzate in laboratorio, presentando i problemi riscontrati e i commenti sulle

operazioni svolte. Il primo aspetto di cui tener conto per effettuare la verifica, e successivamente la

taratura, di un Multimetro digitale Fluke 45, è assicurarsi di avere a disposizione il manuale dello

strumento appena citato, ed anche quello del Calibratore, che funziona da generatore, quindi da

strumento di riferimento in questo caso specifico. E’ di fondamentale importanza annotare sul

verbale (di verifica o di taratura) il numero di serie dei due strumenti di misura che vengono

utilizzati, ed è possibile trovarlo sull’etichetta posta nella parte superiore degli stessi. Bisogna fare

riferimento a un documento di un ente accreditato che indichi dettagliatamente i passi da seguire, e

le definizioni applicabili alla procedura che si sta adottando. Prima di realizzare qualsiasi

collegamento, tramite cavi, fra i due strumenti di misura, ci si deve accertare che la temperatura

all’interno del laboratorio in cui si opera sia compresa nell’intervallo indicato sui manuali degli

strumenti, e se le condizioni ambientali dovessero cambiare bruscamente durante le misurazioni, i

risultati ottenuti non sarebbero più considerati attendibili. La scelta dei cavi di collegamento non è

un aspetto trascurabile, infatti la loro portata deve tener conto del valore massimo di tensione che

deve essere inviato sul Multimetro nelle operazioni di verifica e taratura. Nel caso non si disponga

temporaneamente dei cavi con una portata tale che assicuri l’isolamento anche nel caso di invio di

elevate, è pericoloso effettuare ugualmente le misurazioni, perché l’operatore potrebbe

tensioni

venire a contatto con valori di tensione fino a 1000V. Prima di effettuare qualsiasi tipo di

misurazione, bisogna attendere che si completi il periodo di stabilizzazione dei due strumenti, per

consentire il self-test della circuiteria interna, altrimenti potrebbero comparire dei messaggi di

errore sui display. 43

Dopo aver effettuato le misurazioni, e completato la procedura, bisogna procedere all’elaborazione

dei dati ottenuti. Nel caso della verifica lo scopo è accertarsi, per ogni valore (di tensione, corrente o

resistenza) e per ogni range considerato, che il display del Multimetro evidenzi che il risultato della

misurazione sia compreso tra i valori limite indicati sul manuale; in caso contrario il test non è da

considerarsi superato. Per la taratura il discorso è un po’ diverso, perchè si vogliono correggere gli

errori eventualmente riscontrati nelle misurazioni da parte del multimetro, e associare un’incertezza

a tali correzioni apportate. Utilizzando, per la taratura, un campione pari a 10, non si deve far altro

che effettuare una valutazione dell’incertezza di categoria A, che ha la caratteristica di basarsi su

una valutazione di tipo statistico delle osservazioni effettuate, e queste ultime devono

necessariamente essere indipendenti e realizzate nelle stesse condizioni di misura. Con un numero

di osservazioni N>1, la stima della grandezza di ingresso è la media aritmetica dei valori delle

singole osservazioni, mentre una stima della varianza della distribuzione di probabilità della

popolazione è la varianza sperimentale, che, divisa per le N osservazioni, dà come risultato la

varianza sperimentale della media, da cui si può ricavare lo scarto tipo sperimentale della media,

che è proprio l’incertezza tipo associata alla grandezza di ingresso. Nel caso in questione (10

osservazioni) bisogna moltiplicare per un fattore di correzione, dovuto al numero limitato degli

elementi del campione. Utilizzando la legge di propagazione delle incertezze, considerando come

contributi l’incertezza appena calcolata e quella relativa al Calibratore, quest’ultima ottenuta

seguendo le indicazioni fornite sul manuale dello strumento stesso, si può ottenere l’incertezza sulle

Se l’operazione di taratura ha rispettato tutti i parametri e i requisiti richiesti

correzioni apportate.

dalle norme, prima, durante e dopo il suo svolgimento, si possono considerare attendibili i risultati

Multimetro un’etichetta indicante la data

ottenuti, e quindi si può inserire sulla parte superiore del

della nuova taratura. 44

Appendice A

Verifica e taratura del Multimetro Fluke 45

A.1 Procedura per eseguire la conferma metrologica del Multimetro Fluke 45

In questa sezione della presente Tesi di laurea viene riportata la descrizione delle procedure

tecniche necessarie per effettuare le operazioni di verifica e taratura su un multimetro digitale

al Laboratorio di Misure Elettroniche dell’Università degli Studi di Salerno e,

Fluke45 in dotazione

ovviamente, i risultati ottenuti (corredando le misurazioni, nel secondo caso, con le incertezze sulle

correzioni apportate). La procedura deve seguire dettagliatamente i requisiti indicati nel paragrafo

2.3 del Capitolo 2 del presente elaborato.

 Procedura per la verifica

Scopo

Effettuazione della verifica(test) su un Multimetro digitale Fluke 45 attraverso l’utilizzo dello

strumento appena citato e del Calibratore Fluke 5500A che viene utilizzato come strumento di

riferimento.

Riferimenti specifici per gli oggetti da tarare

dell’ ultima taratura effettuata.

Scadenza

Identificazione dell’oggetto da tarare

Multimetro Fluke 45.

Attrezzature e apparecchiature

Multimetro digitale Fluke 45 N. serie 5000110, Calibratore Fluke 5500A N