Verifica di buon funzionamento dei sensori per la misura dell induzione magnetica a 50 Hz

Tavolo Tecnico Interagenziale:

Tavolo Tecnico Interagenziale:

interconfronto di misure ELF interconfronto di misure ELF

Verifica di buon funzionamento Verifica di buon funzionamento

dei sensori per la misura dei sensori per la misura

dell dell ’ ’ induzione magnetica a 50 induzione magnetica a 50 Hz Hz

ARPAT Dip. di Pisa Dott. Nicola Colonna

La cella di

La cella di Merritt Merritt

Garantisce all’interno di un volume cilindrico un campo di induzione

magnetica sinusoidale a 50 Hz diretto lungo l’asse della cella, spazialmente uniforme, con intensità nota e regolabile.

SORGENTE DI PROVA

Merritt R. et al.,

“Uniform Magnetic Field Produced by Three, Four and Five Square Coils”,

Rev. Sci. Instrum. 54 (7), July 1983

B B

Costruito per

ARPAT, a partire dal lavoro di R. Merritt, dall’IFAC-CNR di Firenze

Prototipo in dotazione Prototipo in dotazione

all’all’ARPATARPAT

Dimensioni:

32 x 32 x 41 cm Volume di prova

cilindrico di 2955 cm³

4 bobine quadrate di 31 cm di lato (d), 2 esterne con 26 spire e 2 interne con 11 spire.

I_int / I_ext = 0.423514 a/d = 0.128106

b/d = 0.505492

Campo di induzione magnetica uniforme, con variazione dell’1%

rispetto al centro della cella, entro una sfera di diametro D = 0.65 d B_centr = 1.795 I_ext / d

b

b

2a

d

Caratteristiche tecniche della cella

Caratteristiche tecniche della cella ⁽¹⁾

L’elettronica controlla la

tensione ai capi delle bobine e pilota la corrente che consente di selezionare l’intensità

dell’induzione magnetica al centro della cella.

Sono state ottimizzate:

autoinduttanza, resistenza, capacità e mutua induttanza delle bobine.

Caratteristiche tecniche della cella

Caratteristiche tecniche della cella ⁽²⁾

Caratteristiche tecniche della cella Caratteristiche tecniche della cella ⁽³⁾

E’ possibile selezionare la forma d’onda:

sinusoidale, triangolare e quadra (WAVE 0, 1 e 2)

E’ possibile impostare l’intensità del campo al centro della cella

Certificazione del campo campione Certificazione del campo campione

L’I.N.RI.M. - centro primario di taratura - ha verificato e

certificato la bontà della cella di Merritt come campo

campione per le verifiche di taratura interne al

laboratorio

Incertezza del valore di campo al centro della cella Incertezza del valore di campo al centro della cella

rispetto al valore nominale impostato rispetto al valore nominale impostato

Al variare

dell’intensità di campo

l’incertezza varia dal 3%

allo 0.7%

Uniformit

Uniformit à à spaziale del valore di campo impostato spaziale del valore di campo impostato in un volume cubico di 10 cm di lato

in un volume cubico di 10 cm di lato

La cella garantisce l’uniformità

del campo in un volume di

1000 cm

(un cubo con lato di 10 cm)

.

Esempio di un misuratore di induzione magnetica Esempio di un misuratore di induzione magnetica

Sensore triassiale

isotropico con banda passante (40 ÷ 800 Hz) e risposta piatta in

ampiezza tra

0 e 300 μT; risoluzione pari a 0.01 μT.

Garantisce

un’incertezza estesa con fattore di copertura = 2 inferiore al 10%, come da Norma CEI 211-6.

Compattezza:

3 piccole bobine molto vicine tra loro contenute in un volume di 5 x 5 x 2 cm

Verifiche in cella di

Verifiche in cella di Merritt Merritt

Per 11 valori di campo tra 0 e 100 μT è stata verificata

la linearità in ampiezza e l’isotropia

dei sensori di induzione

magnetica a 50 Hz in

dotazione alle Agenzie

Procedura di verifica Procedura di verifica

‹ Individuazione del volume in cui sono contenuti i 3 sensori assiali

‹ Posizionamento dello strumento all’interno della cella in modo che il centro dei 3 sensori assiali coincida col centro della cella

‹ Fissata una posizione (ad esempio sensore asse X orientato lungo l’asse della cella) far variare l’intensità del campo

‹ Per ogni livello di campo registrare l’intervallo di variazione della misura

‹ Ripetere il procedimento per gli altri due sensori assiali

Verifiche effettuate Verifiche effettuate

Sono stati verificati nella cella di Merritt

8 sensori, di 4 diversi modelli, in dotazione

alle Agenzie

Risultati: sensore EFA

Risultati: sensore EFA - - 3 di APPA Trento 3 di APPA Trento

B

= B

· F.C.

Risultati: sensore

Risultati: sensore Emdex Emdex II di ARPA II di ARPA VdA VdA

Risultati:

Risultati:

sensore PMM 8053 + EHP50 di ARPA Basilicata

sensore PMM 8053 + EHP50 di ARPA Basilicata

Risultati:

Risultati:

sensore

sensore Microrad Microrad HT300 di ARPA Puglia HT300 di ARPA Puglia

Si apprezza la differenza di prestazioni tra questo sistema per il monitoraggio e gli altri sensori

Risultati: sensore EFA

Risultati: sensore EFA - - 3 di ARPA Sardegna 3 di ARPA Sardegna

Risultati:

Risultati:

sensore PMM 8053A + EHP50C di ARPA Sicilia sensore PMM 8053A + EHP50C di ARPA Sicilia

Si evidenzia un’anomalia nella risposta del sensore sull’asse X che influisce sia sull’isotropia che sulla linearità

Risultati:

Risultati:

sensore PMM 8053A + EHP50B di ARPA Veneto sensore PMM 8053A + EHP50B di ARPA Veneto

Si è notato che il valore misurato a 100 μT tende lentamente a diminuire nel tempo

Risultati:

Risultati:

sensore EFA300 + BN2245/90.10 di ARPA Umbria sensore EFA300 + BN2245/90.10 di ARPA Umbria

Sensore dotato di sonda di grande precisione.

(*) il valore misurato tende lentamente a diminuire nel tempo

Conclusioni Conclusioni ^{(1) (1)}

‹ E' stata messa a punto una procedura di verifica dei livelli misurati dalla strumentazione in dotazione alle agenzie in condizioni controllate.

‹ La procedura può essere utile per la verifica dei sensori prima di un interconfronto o, comunque, per la verifica nel tempo della corretta risposta della strumentazione di più laboratori della stessa agenzia.

‹ E' stato evidenziato il malfunzionamento di un sensore assiale di un misuratore che ha consentito poi la sua riparazione senza che venissero inficiati i dati dell'interconfronto.

Conclusioni Conclusioni ^{(2) (2)}

‹ Appare plausibile la possibilità di accreditare la prova come taratura SIT, come auspicato dallo stesso I.N.RI.M. anche in relazione al numero di strumenti disponibili nel sistema agenziale.

‹ Potrebbe essere valutata da APAT la possibilità di supportare il percorso di una o più agenzie verso l’accreditamento SIT per le tarature, a vantaggio del sistema agenziale, che si renderebbe autonomo ed efficiente rispetto alla necessità di tarare i sensori.

In tal senso si sta operando per altre matrici (qualità dell'aria) nell'ambito della realizzazione della rete dei laboratori nazionali.