Le forme d’onda a impulso rettangolare e a raffica (burst) sinusoidale rappresentano due casi particolari che lo statement ICNIRP del 2003 [3] propone di affrontare con approcci ad hoc. Nel seguito si riassumono gli aspetti principali di tali approcci; maggiori dettagli possono essere rintracciati in [4], dove viene anche mostrato un raffronto tra i risultati forniti da questi approcci ed il metodo del picco ponderato, considerato come strumento di impiego generale per l’analisi radioprotezionistica delle forme d’onda complesse a bassa frequenza.
17.1 Impulso singolo rettangolare
Indicazioni in merito a come trattare un impulso rettangolare si trovano già nelle linee guida ICNIRP del 1998 [1], a proposito sia delle restrizioni di base (cfr. nota 3 della tabella 4), sia dei livelli di riferimento (cfr. nota 4 delle tabelle 6 e 7). L’approccio è ripreso poi dallo statement ICNIRP del 2003 (Figura 27).
In base a queste indicazioni, si devono valutare l’ampiezza di picco A dell’impulso e la sua durata tp e si deve confrontare l’ampiezza stessa con il livello di riferimento ICNIRP BL,
preso alla frequenza fEQ avente periodo pari a 2tp (detta “frequenza equivalente”
dell’impulso) e moltiplicato per la radice di 2, in modo da riportarlo da valore efficace a valore di picco. Se il segnale in esame è vettoriale, occorre considerare l’ampiezza della risultante del vettore, nell’ipotesi che le tre componenti cartesiane presentino impulsi sincroni e diano quindi luogo ad un vettore polarizzato linearmente. Il rispetto delle prescrizioni normative si valuta per mezzo dell’espressione seguente:
EQ L z y x A A B f A A 2 2 2 2 (50)A fronte degli ovvii vantaggi, insiti in una evidente semplicità ed immediatezza applicativa, il metodo della frequenza equivalente utilizzato per trattare l’impulso singolo rettangolare presenta non poche criticità. Su un piano generale il metodo, se appare accettabile per valutare il rispetto delle restrizioni di base, lo è molto meno quando si considerino i livelli di riferimento, perché tiene sostanzialmente conto solo dell’intensità del campo e non della sua rapidità di variazione, che è invece una grandezza fondamentale in relazione agli effetti biologici imputabili ai campi di bassa frequenza. Questa rapidità, nel caso dell’impulso rettangolare, si concentra nei fronti di inizio e di fine dell’impulso e non dipende dalla sua durata. Il fatto di mettere in gioco la frequenza, associandola alla durata dell’impulso, non risolve in modo soddisfacente questo problema e ne introduce uno nuovo, sul versante applicativo, non appena si voglia estendere il metodo ad un impulso non perfettamente rettangolare e si cerchi poi di identificarne la frequenza equivalente.
Appare invece più soddisfacente l’ipotesi di utilizzare, anche per le forme d’onda impulsive, il metodo del picco ponderato descritto al capitolo 5, sia perché esso tiene conto della rilevanza radioprotezionistica della rapidità dei fronti dell’impulso, sia perché è adattabile senza particolari difficoltà anche a forme d’onda impulsive non rettangolari.
Come viene discusso in dettaglio in [4], il metodo del picco ponderato applicato ad impulsi rettangolari con fronti sufficientemente ripidi fornisce risultati (in termini di rispetto delle linee guida ICNIRP) che non dipendono dalla durata dell’impulso. In questi casi, il metodo risulta più cautelativo rispetto alla valutazione basata sull’espressione (50); solo per impulsi molto corti, tali che la frequenza equivalente fEQ risulti maggiore di 800 Hz (valore
oltre il quale il livello di riferimento ICNIRP per l’induzione magnetica diventa indipendente dalla frequenza), i due metodi forniscono la stessa indicazione.
Figura 27: impulso singolo rettangolare e forma d’onda sinusoidale equivalente (rielaborazione dalla fig.1 dello statement
ICNIRP del 2003).
Figura 28: forma d’onda di tipo burst (rielaborazione
dalla fig.2a dello statement ICNIRP del 2003).
17.2 Raffica sinusoidale
L’approccio ad hoc per i segnali a raffica sinusoidale (o segnali “burst”) è preso in considerazione solo nello statement ICNIRP del 2003 [3] (Figura 28). Si tratta del caso di un segnale in cui siano presenti spezzoni pressoché perfettamente sinusoidali (detti appunto in inglese burst) di durata limitata, ma tali da contenere almeno alcuni periodi completi della sinusoide; i burst sono separati da intervalli più o meno lunghi di totale assenza di campo distinguibile dal rumore.
In base alle indicazioni dello statement si devono valutare, all’interno di ciascun burst, l’ampiezza di picco A e la frequenza fB della sinusoide e si deve confrontare l’ampiezza stessa
con il livello di riferimento ICNIRP, preso alla frequenza fB e moltiplicato per la radice di 2,
in modo da riportarlo da valore efficace a valore di picco. Valgono, nel caso vettoriale, le stesse osservazioni fatte per l’impulso rettangolare. Il rispetto delle prescrizioni normative è espresso in formule da:
B L z y x A A B f A A 2 2 2 2 (51)Questo approccio appare sensato, considerata l’impostazione generale delle linee guida ICNIRP per le basse frequenze. Siccome infatti queste prescrivono che il rispetto dei livelli di riferimento debba essere verificato su base istantanea, ne consegue che l’ampiezza di un segnale sinusoidale debba risultare inferiore al valore limite, anche se il segnale stesso è costituito da pochi cicli, anziché da una sinusoide di durata indefinita.
In linea di principio, anche a queste forme d’onda è tuttavia possibile applicare il metodo del picco ponderato. Il risultato [4] è che quest’ultimo fornisce risultati coerenti con l’espressione (51), salvo che in casi particolari. Tra questi, merita di essere citata l’eventuale presenza di brusche discontinuità all’inizio o alla fine del burst, che verranno in generale valutate dal metodo del picco ponderato in modo più cautelativo rispetto alla sinusoide del burst stesso, a meno che questa non abbia una frequenza abbastanza maggiore della frequenza critica ICNIRP di 800 Hz.