TUTTO_MISURETUTTO_MISUREANNO XIIN. 01 ƒ

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LA RIVISTA DELLE MISURE E DEL CONTROLLO QUALITÀ - ORGANO UFFICIALE DELL’ASSOCIAZIONE “GMEE”E DI “METROLOGIA & QUALITÀ”

TUTTO_M

ISURE

- ANNO 1

2, N. 01 -

2010

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

AFFIDABILITÀ& TECNOLOGIE

Torino - 14/15 aprile 2010AUTOMOTIVE

AEROSPACE DEFENCERAILWAY

NAVAL & YACHT

EDITORIALEAnno nuovo, nuovo Direttore

TRASFERIMENTO TECNOLOGICOIl GMEE si presenta

IL TEMA: MISURE OTTICHEMonitoraggio 3D di treni

Misure per il sistema elettricoSensori dalle Alpi alle Piramidi

ALTRI TEMITomografia X

Misuratore DVB-T a basso costoMEMS a recupero energetico

Misure di disturbi dinamici

ARGOMENTICompatibilità elettromagnetica: generatori

IMP: Campioni per brachiterapiaINTERSEC: Venti edizioni!

La storia delle Misure - Parte ILimiti di tolleranza e incertezza

AIPnD e Gruppo del Colore

Editoriale: Anno nuovo, nuovo Direttore (F. Docchio) 5

Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese

Ricerca e Sviluppo nelle Misure e nella Strumentazione 7Notizie da Enti e Associazioni 11NanoFacility Piemonte: a Torino una struttura per la nanofabbricazione (S. Sartori) 15

Il tema: Misure OtticheTelemetria laser avanzata: applicazione al monitoraggio di treni in transito (L. Fumagalli, P. Tomassini et al.) 19Tecniche elettroottiche per misure nel sistema elettrico(U. Perini, E. Golinelli et al.) 23Dalle Alpi alle Piramidi: la tecnologia al servizio del Patrimonio Culturale (S. Corbellini, D. Mombello et al.) 27

Gli altri temi: Misure e prove non distruttiveTomografia computerizzata a raggi X: analisi 3D di componenti automobilistici (J. Lübbehüsen) 35

Gli altri temi: Premio di Dottorato “C. Offelli” 2009DVB-T: un misuratore di potenza a basso costo (G. Miele) 41

Gli altri temi: Sensori e MEMSRecupero di energia per l’alimentazione di sensori e microsistemi (V. Ferrari) 47

Gli altri temi: Misure meccanicheMisura di disturbi dinamici trasmessi al basamento di un manipolatore (S. Cocuzza, S. Debei et al.) 53

Campi e Compatibilità elettromagneticaGeneratore di campo E.M. per l’intervallo di frequenza 300 MHz–3 GHz (C. Carobbi, M. Cati, C. Panconi) 57

Lo spazio del GMEE e del GMMTLe Unità del GMEE e le loro Aree di Competenza - 2010 61Il nuovo Codice Etico e Codice Deontologico del GMEE 65

Lo spazio delle AssociazioniAIPnD: Il Convegno Annuale sulle Prove Non Distruttive 66SIOF: Il Convegno Annuale del Gruppo del Colore 66

Lo spazio degli Istituti Metrologici Primari (IMP)Dosimetria di riferimento in brachiterapia (A.S. Guerra, M. Pimpinella, M.P. Toni) 68

Lo spazio delle CMMInTeRSeC XX: i venti seminari formativi del CMM Club (A. Zaffagnini) 71

Manifestazioni, eventi e formazioneEventi 2010-2011 74Metrologia per capillarità (G. Miglio) 75

Storia e curiositàLe misure e la loro evoluzione. Parte I - Ruolo della Misura e Origini (M. Savino) 77

Abbiamo letto per voi 80

News 31-52-56-72-79

TUTTO_MISUREIN QUESTO NUMERO

TUTTO_MISURE ANNO XIIN. 01 ƒ

2010

Telemetria laser avanzata per il monitoraggio di treni in transito e per altre applicazioni Advanced laser telemetry for vehicle monitoring andother industrial applications Luca Fumagalli Paolo Tomassini, Giorgio Libretti, Marco Trebeschi, Marco Zanatta, Franco Docchio (Q-Tech srl)

19Tomografia computerizzata a raggi X:test non distruttivi per analisi 3D di componenti automobilistici X-Ray High Resolution Computed Tomography: nondestructive testing for 3D analysis of Automotive ComponentsJens Lübbehüsen (GE Sensing & Inspection Technologies)

35

Le misure e la loro evoluzione nel tempo. Parte I – Ruolo della Misura e OriginiMeasurements and their temporal evolution. Part I – Role of Measurements and OriginsMario Savino (Politecnico di Bari)

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Dosimetria di riferimentoin brachiterapiaReference dosimetry in brachytherapyAntonio Stefano Guerra,Maria Pimpinella, Maria Pia Toni (INMRI-ENEA)

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New year, new Director

Anno nuovo, nuovo Direttore

Eccomi a voi, cari Lettori diTutto_Misure. Dopo dieci annidalla fondazione della Rivista(il decimo compleanno è statorecentemente festeggiato con ilnumero 3/2009, che ha rac-colto i principali articoli uscitinel primo decennio) raccolgo,con timore reverenziale, il testi-mone da Sergio Sartori che hafondato, promosso e condottola rivista ai livelli di eccellenzache conosciamo. Per l’occasio-ne ho chiesto a un amico pitto-

re e fumettista bresciano di farmi una caricatura dainserire come “icona degli editoriali”. Eccola qui.Mi è stato chiesto dalla Proprietà (l’AssociazioneGMEE) di subentrare a Sergio predisponendo unnuovo Piano Editoriale per la rivista. Ho provato a deli-neare la mia visione ma, man mano che procedevo, miaccorgevo che l’impianto attuale era già più che accet-tabile e non richiedeva grandi stravolgimenti. Ma tan-t’è, un nuovo Direttore deve comunque innovare e hoprovato a farlo, innanzitutto proponendo alla Proprie-tà l’idea di allargare il bacino d’interesse e d’influenzadella rivista. Complici alcune “rivoluzioni” in atto inambito accademico (al quale appartengo) conto dicoinvolgere nel progetto della rivista tutte le realtà ita-liane che hanno le Misure come propria attività, anchemarginale. Ho dunque coinvolto il Gruppo MisureMeccaniche e Termiche (GMMT, peraltro fresco di“fusione” con il GMEE a livello istituzionale in unnuovo Gruppo allargato), con la nomina di un espo-nente dello stesso (il Prof. Alfredo Cigada del Politec-nico di Milano) a Vicedirettore della rivista. Ho coin-volto l’Associazione Italiana delle Prove non Distruttive,ho intrapreso contatti con il Gruppo Elettronica, quellodel Rilievo, quello del Colore della SIOF. L’intento è direndere la rivista una “casa comune” di tutti coloro chefanno misure.Un altro punto d’innovazione (relativo) nella rivista puòessere rappresentato dal progetto di un sempre mag-gior coinvolgimento delle industrie nel palinsesto e nellastruttura della stessa. Dico “relativo” poiché quest’obiet-tivo era già definito e propugnato da Sergio, ma pensoche oggi sia tempo di moltiplicare il nostro impegno intale direzione. Come alcuni di Voi avranno letto in T_M4/2009, considero le sinergie Università-Impresa comeganglio vitale per i processi d’innovazione industriale.In Italia si fa ancora poco o nulla per favorire l’osmositra queste due componenti chiave dell’economia nazio-nale. Imprese che considerano le Università come “Torrid’Avorio del sapere” (bicchiere mezzo pieno) o “luoghidi ricerca inutile all’industria” (bicchiere mezzo vuoto).In un Paese che si contraddistingue per la percentualealtissima di PMI di dimensioni minime e quindi più biso-gnose di strutture di ricerca esterne, soffriamo parados-salmente di uno dei sistemi Universitari più “ingessati”

e burocratizzati del mondo, che toglie ai ricercatori la fre-schezza, l’immediatezza nell’operare e l’indipendenza,ma soprattutto li fa vivere nella perenne mancanza distrategie di sviluppo.Dunque, per uscire da questo “connubio” vizioso, è indi-spensabile che Università e Imprese insieme progredisca-no nella direzione di un maggiore mutuo riconoscimentoe una maggiore sinergia operativa. Gli strumenti ci sono,e sono quelli del Trasferimento Tecnologico, della prote-zione della Proprietà Intellettuale, del licensing, degli Start-up tecnologici, in grado di portare sul mercato le ideeimprenditoriali gemmate nei nostri Laboratori di Ricerca.Quindi, come Direttore della rivista, cercherò di valoriz-zare al massimo i contributi, provenienti da Società Italia-ne o Estere, che presentano prodotti o ricerche innovativi(meglio se ottenuti in collaborazione con Centri di Ricer-ca) e quelli in arrivo da Laboratori di Ricerca (con spic-cata propensione per attività di ricerca applicata), start-upuniversitari e società di venture capital. Sfruttando la miapur limitata esperienza nel campo del Trasferimento Tec-nologico mi adopererò per inserire nella rivista contributipersonali utili a una miglior comprensione del processo edel fenomeno della creazione di impresa da Università.Cercherò di raccogliere testimonianze dirette da Centri diCompetenza o Poli Tecnologici, laddove ne sia compro-vata l’efficacia. Infine mi permetterò di offrire la rivista ailettori industriali come una “vetrina” di quanto di megliopuò venire prodotto nelle Università italiane nel settoredelle Misure; ai lettori Universitari cercherò di veicolaretutti gli stimoli che possano provenire dalle imprese peruna vera innovazione di prodotto e di processo.Insieme, Università e imprese devono procedere per faruscire il nostro Paese da quello che tutte le parti politichee sociali, da destra a sinistra, vedono come il vero “buconero”, che rischia di rimanere anche ora che la crisi eco-nomica sta faticosamente allentando la stretta: la perditadi fiducia e di posti di lavoro per i nostri giovani (“gio-vani”: la parola più frequente nell’universalmente apprez-zato discorso di fine 2009 del nostro Capo dello Stato).Non vi è uscita dalla crisi se questa avviene deprimendole aspettative di ingresso nel mondo del lavoro da partedei nostri figli. Non vi è vera innovazione nella forma-zione universitaria e secondaria (riforma, riforma dellariforma, governance delle Università, concorsi) se questaviene propugnata senza il contributo, o addirittura a di-scapito, dei nostri studenti.Nell’augurarvi buona lettura, desidero esternarvi il desi-derio che questa sia sempre di più la “vostra” rivista.Attendo da voi stimoli, sollecitazioni, contributi e, soprat-tutto, testimonianze (articoli, brevi comunicati, risultati diricerche, prodotti innovativi, attività di successo nelcampo delle misure e della strumentazione). Facciamocrescere la rivista, come patrimonio comune e come stru-mento per un vero ed efficace progresso tecnologico,sociale e culturale.

Franco Docchio

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Ricerca e Sviluppo nel campo delleMisure e della Strumentazione

La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)CO

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RICERCA DI BASE IN METROLOGIA

Ricercatori INRIM e la stimabayesiana della frequenza adensità zero di una fontana diCesioD. Calonico, F. Levi, L. Lorini, G.Mana1: Bayesian estimate of thezero-density frequency of a Csfountain, Metrologia 46, 629-636,2009Gli standard di frequenza a Fontanadi Cesio realizzano il secondo nelsistema SI con un’incertezza relativadi 10-16. I ricercatori analizzano ilbudget di incertezza, individuandouna componente significativa nellecollisioni fredde a causa dello shift infrequenza, e applicano l’analisi baye-siana alla frequenza di clock per sti-mare lo shift, dimostrando come il teo-rema di Bayes consenta una cono-scenza aprioristica del segno delcoefficiente collisionale. L’indagineviene applicata ai dati della Fontanadi Cs dell’INRIM e dimostra che l’a-nalisi bayesiana consente una ridu-zione del 28% rispetto alle analisi tra-dizionali.

Cabiati e Bich si interrogano sulSistema InternazionaleF. Cabiati, W. Bich2: Thoughts on achanging SI¸ Metrologia 46, 457-466, 2009Gli autori discutono alcuni aspetti diparticolare importanza relativi all’e-voluzione del sistema internazionale(SI) verso un sistema interamentebasato su costanti fondamentali, invista della prossima ConferenzaGenerale dei Pesi e delle Misure(CGPM). In particolare, affrontano ilproblema della scelta delle costantifondamentali da adottare comequantità di riferimento per le unitàSI, stabilendo una regola per assicu-rare che queste siano sufficienti enon ridondanti e che le unità possa-no essere definite come combinazio-ni lineari di queste. Gli autori discu-tono le condizioni generali per unesperimento che realizzi un’unità SIe una procedura che consenta la di-sponibilità di una sua realizzazionesu base globale. Per ultimo, analiz-zano i processi di disseminazione emostrano che i raffronti di campioninon sono influenzati dall’incertezzadi realizzazione di questi ultimi.

STRUMENTAZIONE DI MISURA

Sistemi di Ranging a bassocosto dall’Università di PerugiaA. De Angelis, M. Dionigi, A.Moschitta, P. Carbone3: A Low-CostUltra Wideband Indoor Ran-ging System, IEEE Transactions onInstrumentation and Measurement,58, 3935-3942, 2009

La misura di di-stanza (ranging)a basso costo èoggi di estremautilità in svariatiambiti industria-li, civili e dome-stici. I ricercatoridi Perugia han-no sviluppato e

propongono una tecnologia di misuradi distanza e ranging a costi contenutibasata sulla stima del tempo di arrivo(TOA), mediante segnali ultracorti e abanda elevata (UWB). Il sistema rea-lizzato comprende due transceiverUWB identici. La sezione di rivelazio-ne di ognuno è composta da rivelatoria diodo tunnel. La sezione di genera-zione di impulsi è composta da untransistor bipolare operante in modali-tà a valanga. La misura indiretta delladistanza tra i transceiver è effettuatamediante la misura della frequenza deitreni di impulsi generati. Viene presen-tata la trattazione teorica del metododi misura, insieme a una serie di risul-tati sperimentali molto promettenti perle applicazioni specifiche.

Napoli Federico II: Misure diPotenza vera in sistemi di co-municazione digitali in presen-za di interferenza intracanaleL. Angrisani, A. Napolitano, M. Va-dursi4: True-Power Measure-ment in Digital CommunicationSystems Affected by In-ChannelInterference, IEEE Transactions on

R&D IN MEASUREMENT AND INSTRUMENTATIONThis article contains an overview of relevant achievements of Italian R&Dgroups, in the field of measurement science and instrumentation, at both the-oretical and applied levels. Sources of information are the main Measure-ment-related journals, as well as private communications by the authors.Industries are the main targets of this information, as it may be possible tofind stimuli towards Technology Transfer.

RIASSUNTOL’articolo contiene una panoramica dei principali risultati scientifici deiGruppi di R&S Italiani nel campo della scienza delle misure e della stru-mentazione, a livello sia teorico che applicato. Fonte delle informazioni ècostituita dalle principali riviste di misure e da comunicazioni private degliautori. Le industrie sono i primi destinatari di queste notizie, poiché i risul-tati di ricerca riportati possono costituire stimolo per attività di Trasferimen-to Tecnologico.

Paolo Carbone

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Instrumentation and Measurement, IM-58, 3985-3994, 2009Gli autori presentano un metodo inno-vativo, basato sulla ciclostazionarietà,per le misure di Potenza in sistemi di co-municazione digitali in presenza di int-erferenza intracanale. Il metodo si fon-da sulle proprietà peculiari degli algo-ritmi basati sull’analisi spettrale ciclica.La misura della potenza vera è effettua-ta a partire da dati affetti da rumore,mediante la stima dello spettro ciclicodel segnale a una frequenza di cicloche non è sovrapposta a quella del ru-more e dell’interferenza. Il metodo,estensivamente testato, si rivela moltopromettente anche in presenza di spettridi rumore e di interferenza sovrapposti,sia nel dominio del tempo sia della fre-quenza con il segnale.

SENSORI E RETI DI SENSORI

Pompa ferrofluidica con con-trollo analogico dai ricercatoridi CataniaB. Andò, A. Ascia, S. Baglio, A. Beni-nato5: The “One drop” ferroflui-dic pump with analog control.Sensors and Actuators A 156, 251-256, 2009In biomedicina è sempre più sentita lanecessità di micropompe senza partimobili per la realizzazione di meccani-smi di pompaggio o regolazioni di flus-so non invasivi. I ricercatori hanno messoa punto un nuovo prototipo di pompaferro fluidica, senza parti in movimento,basata su una massa attiva costituita dauna singola goccia di ferrofluido. Ciòconsente l’inserimento semplice in uncontesto preesistente (ad esempio unvaso sanguigno) senza disagio per ilpaziente e mediante la semplice iniezio-ne della goccia di ferrofluido all’internodel vaso, mentre un driver tutto-in-uno è

agganciato ester-namente al vasostesso.

Brescia e l’A-quila insiemeper le reti disensoriG. Ferria, C. DiCarloa, V. Stor-

nellia, A. De Marcellisa, A. Flamminib,A. Deparib, N. Jandc6: Single-chipintegrated interfacing circuit forwide-range resistive gas sen-sor arrays, Sensors and Actuators B– 143, 218-225 (2009) Nuovi risultati vengono presentati relati-vamente a un’interfaccia integrata a sin-golo chip per sensori di gas resistivi adampio intervallo di misura (cinque deca-di di resistenza, con errore relativodell’1% nell’intervallo 470 kΩ–50 GΩ).La capacità parassita dei sensori è statavalutata dell’ordine di 0,3 pF. Il circuitointegrato dimostra ottime prestazioni suun intervallo esteso di temperaturaambientale (20 °C - 80 °C). L’interfacciaè stata applicata sperimentalmente conun sensore MOX a elevata resistenza,monitorandone sia la resistenza sia lacapacità parassita durante transitoriveloci del sensore. Lo sviluppo di questainterfaccia (in tecnologia CMOS stan-dard) ha costituito una notevole innova-zione rispetto alle tecnologie esistenti,nel quadro di interfacce a basso costoed elevate prestazioni per array di sen-sori a elevata resistenza.

NOTE

1 Istituto Nazionale di Ricerca Metrologi-ca, Torino. E-mail: g.mana@inrim.it2 Istituto Nazionale di Ricerca Metrologi-ca, Torino. E-mail: w.bich@inrim.it3 Dipartimento di Ingegneria Elettronica eInformatica, Università di Perugia. E-mail: carbone@diei.unipg.it 4 Dipartimento di Informatica e Sistemisti-ca, Università degli Studi Federico II,Napoli. E-mail: angrisan@unina.it5 DIEES–Università di Catania. E-mail:bruno.ando@diees.unict.it6 aDipartimento di Ingegneria Elettrica edell’Informazione, Università dell’Aquila.bDipartimento di Ingegneria dell’Informa-zione, Università degli Studi di Brescia.cDipartimento di Ingegneria chimica e deiMateriali, Università dell’Aquila. E-mail:alessandra.flammini@ing.unibs.it

REPORT IAEA SULLE MISURE DI ATTIVITÀ DI RADIONUCLIDE

A. Shakhashiro, U. Sansone: Radionu-

clide activity measurements inenvironmental samples of water,soil and grass: CCRI(II)-S4 compa-rison report. Metrologia 46 2009.Nel contesto dell’accordo di mutuoriconoscimento del Comitato Interna-zionale dei Pesi e delle Misure, ilComitato Consultivo per le RadiazioniIonizzanti, Sezione II – Misure diRadionuclidi, ha proposto agli IMPdegli Stati Membri firmatari dellaConvenzione del Metro di partecipa-re a un esercizio di raffronto interla-boratorio sulla determinazione diradionuclidi gamma-emettitori nel suo-lo, erba e acqua. L’esercizio è statocoordinato dal Reference MaterialsGroup presso i Laboratori IAEA (Au-stria) (Riferimento CCRI(II)-S4).Hanno partecipato all’esercizio 5 IMP(Rep. Ceca, Bulgaria, NIST, NPL, PTB)con l’aggiunta di due laboratoriesperti (Japan Chemical Analysis Cen-tre e IAEA Chemistry Unit, Austria).Scopo del confronto era quello di sup-portare le capacità di tarature e misu-re (CNC) degli IMP per la misura deiradionuclidi in matrici diverse, e diassegnare il valore certificato di riferi-mento dei 372 materiali certificati diriferimento per l’erba. Il lavoro pre-sentato, scaricabile da web (www.bipm.org/utils/common/pdf/final_reports/RI/RI%28II%29-S4/CCRI%28II%29-S4.pdf),contiene la metodologia di prepara-zione dei campioni, i risultati dei par-tecipanti e l’approccio al raffronto deidati, con tre appendici tecniche.I risultati hanno dimostrato che nel casodi 40K, 54Mn, 60Co, 65Zn, 134Cs,137Cs e 241Am gli IMP partecipantisono stati in grado di produrre risultatianalitici affidabili e raffrontabili con lamassima riferibilità metrologica, entro il±10% per i campioni di suolo, erba eacqua. Per contro, 109Cd si è dimostra-to il nuclide più problematico. Si è con-cluso che esiste la necessità di miglio-rare la metodologia di correzione perl’effetto matrice nel caso di quest’ultimonuclide, dove si presenta una comples-sa interferenza.Le incertezze analitiche associate aquesti risultati sono, in generale,appropriate per gli analiti e le matriciconsiderate in questo raffronto.Alessandra Flammini

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPODA ENTI E IMPRESE

Notizie da Entie Associazioni

La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)

dal mondo delle misure, della strumentazione e delle NormeCOMU

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ACCREDIA (già SINAL, SINCERT)(www.accredia.it)

L'Assemblea di ACCREDIA si è riunitail 1° dicembre 2009 in seduta straor-dinaria, per approvare le modifichedello Statuto e del Regolamento appli-cativo dello stesso. In particolare, èstato istituito un nuovo Dipartimentoper l'attività di accreditamento nel set-tore dei Laboratori di prova per lasicurezza degli alimenti.La struttura operativa di accredita-mento dell'Ente è articolata in 4 Di-partimenti:1. Certificazione e Ispezione2. Laboratori di prova3. Laboratori di prova per la sicurez-za degli alimenti4. Laboratori di taraturaÈ stata, inoltre, ratificata l'adesione didue nuovi Soci: l'Istituto Nazionale diRicerca Metrologica (INRIM) e l'IstitutoSuperiore di Sanità (ISS), che entranoin ACCREDIA come Soci promotori.Infine Tommaso Campanile è statonominato Presidente del Comitato diIndirizzo e Garanzia, già costituito il12 novembre.

BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET DES MESURES - BIPM(www.bipm.fr)

Nuova associatura Dal 17 settembre 2009 il Ghana èassociate al CGPM.

Aumenta l’impact Factor dellaRivistaCome comunicato da ISI®, l’ImpactFactor 2008 per Metrologia è 1,780.

COMITATO ELETTROTECNICOITALIANO - CEI) (www.ceiuni.it)

Nuova Norma CEI (12 Ottobre 2009)Il CEI presenta la nuova Norma CEI62-121 “Dispositivi medici - Applica-zione della gestione dei rischi ai di-spositivi medici”. La Norma specificala procedura che permette di identifi-care i pericoli associati ai dispositivimedici e ai loro accessori, inclusi i di-spositivi medico-diagnostici in vitro, epermette di stimare e valutare i rischi,controllarli e monitorare l’efficacia delcontrollo. La Norma si applica a tuttele fasi del ciclo di vita di un dispositi-vo medico, mentre non si applica aigiudizi clinici relativi all’uso di un di-spositivo medico, né specifica i livellidi rischio accettabili. Questa Normaviene pubblicata dal CEI, in unaprima fase, nella sola lingua inglese.La Norma CEI 62-121 è disponibilepresso la sede e tutti i punti venditaCEI e presso CEI Webstore, al prezzodi € 80,50 (prezzo Soci € 64,00).

Sicurezza funzionale dei siste-mi strumentati per gli impiantidi processo industriale: nuovaGuida di applicazione allaNorma CEI EN 61511 (12 ottobre 2009)È stata recentemente pubblicata laprima edizione della Guida CEI 65-186 per l’applicazione della normati-va tecnica relativa alla sicurezza fun-zionale dei sistemi strumentati per gliimpianti di processo industriale.La Guida si applica essenzialmente allaserie di norme di settore CEI EN 61511,specifica per i sistemi di processo, non-

ché come ausilio alla Norma generalesulla sicurezza funzionale CEI EN61508, molto articolata e complessa, acui essa rimanda per numerosi aspetti.Tra gli impianti che rientrano nel campo diapplicazione delle Norme CEI EN61511, e quindi della Guida CEI 65-186,si citano, ad esempio, gli impianti di:• trasformazione chimico-fisica dellamateria prima;• produzione, trasmissione e distribu-zione dell’energia elettrica;• estrazione e trattamento del petrolioe derivati e del gas;• chimica di base e di chimica fine;• produzione farmaceutica, alimentare,di carta e cellulosa, di vetri e cemento;• trattamento di metalli e minerali e diacque reflue. II CEI, considerata l’importanza e lacomplessità dell’argomento, ha pro-grammato un corso di formazionespecifico, che avrà come docenti gliesperti maggiormente coinvolti nellapreparazione della Guida.

Documento divulgativo CEI“Apparecchiature radio e ter-minali di telecomunicazione”(12 ottobre 2009)La Direttiva Europea 1999/5/CE R&TTE- Radio & Telecommunications TerminalEquipment è stata recepita dall’Italia con

il Decreto Legislati-vo 9 maggio 2001n. 269 ed è statameglio precisata,per gli aspetti disorveglianza e con-trollo, con il succes-sivo Decreto Mini-steriale 30 ottobre2002 n. 275.La Direttiva Euro-

pea e il Decreto Legislativo italiano aessa collegato costituiscono i riferimen-ti legislativi completi e ufficiali alle cuidisposizioni bisogna attenersi per l’im-missione sul mercato e/o la messa in

RIASSUNTOQuest’articolo contiene tutte le notizie recenti degli Enti e delle Associazio-ni nell’ambito delle misure e della strumentazione. Aiutateci a mantenereaggiornate le notizie inviandole al Direttore.

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COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPODA ENTI E IMPRESE

servizio delle apparecchiature radio edelle apparecchiature terminali di tele-comunicazione.Il CEI ha ritenuto utile mettere a punto undocumento divulgativo, allo scopo diapprofondire e commentare la Direttivae il Decreto Legislativo italiano di attua-zione in tutti i loro aspetti legali e tecni-ci, anche al fine di aiutare a superarealcune difficoltà riscontrate da parte del-l’industria e degli utenti nel recepimentodei loro principi ispiratori.L’obiettivo della pubblicazione è quellodi contribuire ad applicare correttamen-te l’intero quadro normativo del settore,sia attraverso l’interpretazione, alla lucedella realtà legislativa italiana, deidocumenti esplicativi elaborati dallaComunità Europea, sia fornendo i riferi-menti sulle normative tecniche del setto-re elaborate dai Comitati Europei distandardizzazione CENELEC (ComitéEuropéen de Normalisation en Electro-nique) ed ETSI (European Telecommuni-cations Standards Institute) e recepite inItalia dal CEI per la componente CENE-LEC. Il quadro normativo del settore èstato peraltro completato con la recenteDirettiva 2008/63/CE relativa alla con-correnza nel mercato delle telecomuni-cazioni, che è andata ad aggiornare laprecedente Direttiva 88/301/CEE.Il documento divulgativo CEI chiarisce loscopo della direttiva, le definizioni e ilcampo di applicazione, la sua applica-zione a prodotti complessi e installazio-ni, la pubblicazione delle interfacce, irequisiti essenziali, la procedura per lavalutazione della conformità, la notificadi immissione sul mercato, le istruzioniper l’utente, la sorveglianza del mercato,nonché la clausola di salvaguardia.“La Direttiva Apparecchiature Radio eApparecchiature Terminali di Teleco-municazione. Legislazione, Linee-guida e Norme Tecniche” è disponibi-le presso tutti i punti vendita CEI eWebStore CEI, al prezzo di copertinadi € 25,00 (prezzo Soci € 20,00).

CEN – EUROPEAN COMMITTEEFOR STANDARDIZATION(www.cen.eu)

CEN-CENELEC InfodeskL’Infodesk CEN-CENELEC riceve

richieste di informazioni a mezzo tele-fono e attraverso il modulo “contactus” e fornisce informazioni sulle attivi-tà del CEN e del CENELEC. L’Infodeskfornisce indicazioni su:– dove trovare informazioni specifichesul sito web CEN;– uso del catalogo on-line CEN delleNorme Europee;– stato delle Norme CEN;– punti vendita delle Norme Europee;– organismi da contattare per proble-mi che non riguardino le competenzespecifiche del CEN.

CENELEC (www.cenelec.eu)

Nuovo Presidente del CENELECLa 49a Assem-blea Generaledel ComitatoEuropeo per laNormativa Elet-trotecnica, tenu-tasi il 16 No-vembre 2009 aBruxelles, haeletto per accla-mazione David

DOSSETT nuovo Presidente del CENE-LEC, con effetto immediato, fino al 31Dicembre 2012. Dossett vanta una note-vole esperienza in questo ruolo, essendostato Vice Presidente del CENELEC per 3anni e Presidente ad interim dal 2 Otto-bre 2009 a seguito delle dimissioni delprecedente Presidente, Dietmar Harting.Dossett è presidente esecutivo diBEAMA, l’Associazione delle IndustrieElettroniche, e Direttore della BEAMAInstallation, l’Associazione commercialenel Regno Unito per i fabbricanti di siste-mi per impianti elettrici.

Nuovi membri e affiliatiLa 49a Assemblea Straordinaria delCENELEC ha approvato l’ingresso,come membro effettivo, dell’Istituto Croa-to di Normativa (HZN) a partire dal 1Gennaio 2010. Il nuovo ingresso portaa 31 il numero di membri effettivi delComitato. L’Assemblea generale haanche approvato l’ingresso di due nuoviaffiliati: il Centro Nazionale Libico diStandardizzazione e Metrologia(LNCSM) e il Comitato di Standardizza-

zione della Repubblica di Bielorussia(BELST). Entrambe le affiliazioni sonoeffettive dal 1 Gennaio 2010 e portanoa 11 il numero di affiliati al CENELEC.

EA – EUROPEAN CO-OPERATIONFOR ACCREDITATION (www.european-accreditation.org)

Memorandum di Intesa con ilWELMEC – Cooperazione Euro-pea nella Metrologia LegaleWELMEC è la cooperazione tra gli orga-nismi nazionali di Metrologia Legale e glistati membri dell’UE e dell’EFTA e dellenazioni che sono state formalmente iden-tificate come candidate per l’adesioneall’UE e all’EFTA, il cui obiettivo principa-le è quello di stabilire un approccio armo-nico e condiviso alla metrologia legale inEuropa. In occasione dell’Assembleagenerale EA, svoltasi il 27-28 Maggio2009 a Lussemburgo, è stato stilato unMemorandum di Intesa con il WELMEC,che prevede l’invito a rappresentantiWELMEC a partecipare alle riunioni del-l’Assemblea Generale EA e ai lavori deiComitati Tecnici, gruppi di lavoro e taskforces EA. Entrambe le organizzazionipotranno organizzare iniziative di forma-zione congiunte, quali conferenze, semi-nari, simposi o incontri di formazione.

ETSI - EUROPEAN TELECOMMUNICATIONS STANDARD INSTITUTE(www.etsi.org)

L’Istituto Europeo di Standardizzazioneper le Telecomunicazioni (ETSI) producenorme per l’Information and Communi-cations Technology (ICT) applicabili alivello globale, che comprendono tec-nologie di comunicazioni fisse, mobile,radio, broadcast e internet.ETSI è ufficialmente riconosciuta dal-l’UE come Organizzazione Europeadi Normativa. L’elevata qualità delsuo lavoro e l’approccio aperto allastandardizzazione hanno aiutato l’Isti-tuto nell’acquisizione di una reputa-zione d’eccellenza tecnica. ETSI èun’organizzazione mondiale non-pro-fit, con 766 aderenti provenienti da63 Paesi di 4 continenti.

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EURAMET – EUROPEAN METROLOGY RESEARCH PROGRAMME(www.euramet.org)

L’Associazione degli istituti MetrologiciNazionali (EURAMET) è l’Organizza-zione Metrologica Regionale (OMR)europea. Coordina l’attività di coopera-zione con gli Istituti Metrologici Nazio-nali (IMN) europei in settori quali ricer-ca in metrologia, riferibilità delle misu-razioni alle Unità SI, riconoscimentointernazionale degli Standard di Misurae delle Abilità di Taratura e Misurazionedei suoi membri. Tra queste attività,EURAMET è responsabile per l’elabora-zione e messa in opera di un Program-ma Europeo di Ricerca Metrologica(EMRP). EURAMET e.V. è un’Associa-zione Registrata di diritto tedesco.

EURAMET pubblica una nuovaguida alla TaraturaEURAMET è lieta di annunciare lapubblicazione di una nuova Guidaalla Taratura: si tratta della “Guidaper la determinazione dell’incertezzanella taratura gravimetrica di volu-me”, sviluppata dal Comitato TecnicoEURAMET per il Flusso, che può esse-re scaricata dal sitowww.euramet.org/index.php?id=calibration-guides.

IEC – INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMITTEE(www.iec.ch)

Nuovo presidente IECIl Tedesco KlausWucherer èstato eletto nuo-vo presidentedell’IEC, in oc-casione della73a RiunionePlenaria delConsiglio, svol-tasi a Tel Aviv,Israele.

Wucherer è stato Presidente del DKE,il comitato nazionale tedesco del-l’IEC, dal 2000. È membro del Comi-tato di Sorveglianza del VDE, l’Asso-ciazione Tedesca per le Tecnologie

Elettriche, Elettroniche e dell’Informa-zione, di cui è stato Presidente dal2003 al 2005.Inoltre è stato Vice Presidente Esecuti-vo della Siemens AG e membro delComitato Esecutivo Corporate dellaSiemens dal 2000 al 2007. Le sueresponsabilità hanno riguardato, tral’altro, l’A&D (Automazione e Drives),I&S (Soluzioni e servizi industriali) e leregioni economiche di Asia e Austra-lia. È stato membro del Consiglio diAmministrazione di numerose societàdel Gruppo Siemens e, attualmente,Wucherer è anche nel Board di SAPAG, Infineon Technologies AG e LeoniAG.Wucherer, laureato in Ingegneria Elet-trica e Meccanica all’Università Tecni-ca di Chemnitz, è Professore Onora-rio presso la stessa Università, pressol’Università di Scienze applicate diOsnabruck e la Tongji University diShanghai, Cina. È, infine, guest pro-fessor alla Nanjing’s Southeast Uni-versity e alla Jinan’s Shandong Uni-versity, entrambe in Cina.

International Energy Outlook2009Il sito IEC contiene un link al Reportinternazionale sull’Energia 2009, chesi trova sul sito dell’Energy Informa-tion Administration (EIA):www.eia.doe.gov/oiaf/aeo.

INRiM - ISTITUTO NAZIONALEDI RICERCA METROLOGICA(www.inrim.it)

Il nuovo CD Multimediale“Il linguaggio delle misure”Sul sito è possibile scaricare o sfo-gliare i contenuti del CD Multimediale"Il Linguaggio delle Misure", realizza-to in occasione delle celebrazioni perl’Anno Mondiale della Fisica dall’Isti-tuto Nazionale di Ricerca Metrologi-ca (INRiM). Frutto del lavoro di ungruppo di ricercatori, coordinati dalladottoressa Anita Calcatelli, il CD pre-senta le sette unità fondamentali del“Sistema Internazionale di Misura” eillustra lo stretto legame che intercorretra le ricerche che conducono allaloro definizione e al loro mantenimen-

to e i più recenti sviluppi della fisica(www.inrim.it/ldm/cd_ldm/html/index.html).

INMRI – ISTITUTO NAZIONALE DIMETROLOGIA DELLE RADIAZIONIIONIZZANTI (www.inmri.enea.it)

Elenco centri SIT nel settoredelle radiazioni ionizzantiL’Istituto Nazionale di Metrologia delleRadiazioni Ionizzanti (INMRI-ENEA)svolge attività di ricerca sui metodi dibase e sui mezzi di misura delle radia-zioni ionizzanti con particolare riferi-mento alle necessità della radioterapia,della radiodiagnostica e della radio-protezione. A tale riguardo l’Istitutosvolge il ruolo assegnato all’ENEAdalla Legge 11 agosto 1991 n. 273 sulsistema metrologico nazionale. In rela-zione a questo ruolo, l’Istituto deve assi-curare a livello nazionale la funzione diIstituto Metrologico Primario tramite larealizzazione dei campioni nazionali ela disseminazione, mediante tarature,delle unità di misura nel settore delleradiazioni ionizzanti.L’Istituto svolge inoltre le funzioni pre-viste dal D. Lgs. 17 marzo 1995, n.230 e dal D. Lgs. 27 maggio 2000,n. 241 in relazione all’obbligo ditaratura e ai criteri di approvazionedegli strumenti di misura delle radia-zioni ionizzanti per l’esercizio dellaradioprotezione. Sul sito dell’INMRI,all’indirizzo http://www.inmri.enea.it/download.htm, si trovaun elenco dei centri di taratura SIT nelsettore delle radiazioni ionizzanti.

OIML - INTERNATIONAL ORGANIZATIONFOR LEGAL METROLOGY(www.oiml.org)

Nuova RaccomandazioneInternazionaleÈ stata pubblicata sul sito dell’OIML lanuova raccomandazione internaziona-le “Instruments for the continuous mea-surement of SO2 in stationary sourceemissions”. Scaricatela dal sito:www.oiml.org/publications/R/R143-e09.pdf

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPODA ENTI E IMPRESE

LE STRUTTURE COINVOLTE

Il 4 dicembre 2009 è stata inauguratala struttura denominata NanoFacilityPiemonte, www.nanofacility.it.La struttura nasce su un progetto del-l’INRiM (Istituto Nazionale di RicercaMetrologica, Torino), con un finanzia-mento di 1,2 milioni di euro assegna-ti al progetto dalla Compagnia di SanPaolo1 nell’ottobre del 2008, per l’ac-quisto di un diffrattometro a raggi X edi due sistemi di microscopia elettro-nica avanzata, l’uno dual beam ioni-co ed elettronico, l’altro a scansionedotato di microanalisi. La strumenta-zione è stata fornita dalla FEI Com-pany, Tools for Nanotechnology(www.fei.com), che ha sedi produt-tive negli USA, in Olanda, in Giap-pone e in Cina.L’INRiM, già da oltre un decennioimpegnato nella ricerca sulle nanotec-nologie e sulla nanometrologia, af-fianca alla nuova struttura (un labora-torio di circa 60 m2, ristrutturato,adattato e tenuto in funzione a spesedell’INRiM, con un investimento dicirca € 200 000 e un costo annuoper la gestione e manutenzione dicirca € 50 000) i preesistenti 240 m2

di laboratori, 200 m2 dei quali came-re pulite in classe 100 000 e 20 m2

in classe 100, nonché altri laboratoriper ulteriori 80 m2 ancora da ristrut-turare.

IL PERSONALE IMPEGNATO

Coinvolti nel progetto, tramite conven-zioni apposite, sono il Politecnico diTorino e l’Università di Torino. Già inpartenza l’intervento lungimirante dellaCompagnia di San Paolo può contaresull’adesione ai progetti di ricerca, chesi stanno rapidamente consolidando, diun bacino di ricercatori di oltre 160unità, dei quali 40 dall’INRiM e irestanti dalle due Accademie coinvolte.La presentazione delle nuove apparec-chiature e dei progetti di ricerca giàdefiniti (alcuni in cerca di finanziamenti)è stata affidata a giovani ricercatori,che hanno portato la testimonianza delloro entusiasmo e delle loro energie perla ricerca ad alto livello.

UN PIANO APERTO

Come hanno voluto sottolineare i rap-presentanti ufficiali dei tre partner delpiano, NanoFacility Piemonte è unainfrastruttura aperta a qualunqueapporto esterno. Già si è fatto avantil’Istituto Italiano di Tecnologia2, che siè impegnato ad aprire a Torino nel2010 una sua nuova sede.Anche, e soprattutto, le aziende ita-liane potranno partecipare ai progettiin corso o proporne di propri: basteràscrivere a l.boarino@inrim.it perricevere informazioni ed essere indi-

rizzati allo specialista, tra i tanti ricer-catori coinvolti, più vicino alle temati-che d’interesse.

LA NUOVA STRUMENTAZIONE

1. Il microscopio elettronico ascansione (SEM-FEG). Può essereimpiegato in due modi: imaging emicroanalisi. La risoluzione del fascioarriva a 2 nm e fornisce informazionitopografiche sulla superficie dei campio-ni esaminati e informazioni sulla compo-sizione chimica e fisica dei campioni.2. Il microscopio elettronico dualbeam, oltre a fornire l’imaging elettro-nico, consente anche l’imaging ionicoin trasmissione, la nanolitografia (scri-vere su micro aree con risoluzione finoa 30 nm), il nanomachining (tagliare,ridurre, affinare con precisioni nanome-triche), la caratterizzazione elettrica insitu. Su questo strumento possono esse-re anche esaminati e lavorati campionibiologici, grazie alla possibilità di nonoperare in alto vuoto (situazione cheporterebbe alla disidratazione dei cam-pioni) ma anche a pressioni non lonta-ne da quella ambiente.3. Il diffrattometro a raggi X ser-ve per l’identificazione di composticristallini (farmaci, composti interme-talli), per l’analisi di film sottili, di ma-teriali massivi e di polveri, per la de-terminazione di spessore, densità, ru-gosità di film sottili e multistrato, an-che su materiali amorfi.

I PROGETTI

La sintetica presentazione dei progettiha richiesto oltre un’ora di illustrazio-ni, con la proiezione di affascinantiimmagini della natura vista a livello di

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A Torino una strutturaper la nanofabbricazione

Sergio Sartori

Nanofacility PiemonteCOMU

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A NEW FACILITY FOR NANOFABRICATION IN TURIN: NANOFACILITY PIEDMONTA new initiative, promoted by the National Primary Institute INRiM of Turin,with the partnership and financial support of the Compagnia di San Paolo,is presented.

RIASSUNTOViene presentata un’iniziativa, portata Avanti dall’Istituto Metrologico INRiM erealizzata con i finanziamenti della Compagnia di San Paolo, che permetteràai ricercatori di sviluppare progetti di nanotecnologie e nanometrologia.

sergio.sartori3@tin.it

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singoli atomi. Qui ci limiteremo a unelenco centrato principalmente suobiettivi e applicazioni, lasciandol’approfondimento al contatto direttocon i ricercatori coinvolti:• Fabbricazione di dispositivi super-conduttori, quali quelli atti a ottenereun campione quantico di corrente elet-trica, da affiancare a quelli esistenti diresistenza e tensione.• Costruzione di giunzioni Josephsonper applicazioni metrologiche, che siaffianchino, con migliori prestazioni,a quelle già realizzate nell’INRiM, trale quali il campione da 1 V costituitoda 8196 giunzioni, al momento infase di valutazione in collaborazionecon il PTB3.• Affrontare il problema dell’informa-zione quantica, passo essenzialeverso i calcolatori quantici e la critto-grafia sicura.• Fabbricazione di dispositivi ibridi asingolo elettrone, anche mirati allarealizzazione di un campione di cor-rente elettrica mediante il conteggiodi elettroni, in grado di dare informa-zioni aggiuntive sulla temperatura esugli effetti dell’ambiente circostantesulle nanostrutture.• Realizzazione di nanostrutturemagnetiche, film sottili in grado dicontribuire a innovazioni profondenella registrazione magnetica, neisensori per il monitoraggio dei para-metri ambientali, nella biomedicina.• Realizzazione di sensori di forzarisonanti al silicio con microcantilever.• Crescita di nanotubi e altre nano-strutture, quali punte sagomate.• Studio di proprietà a livello nanometricodi materiali e strutture metalliche, perapplicazioni quali la produzione e lo stoc-caggio d’idrogeno, lo sviluppo di mate-riali catalitici anche per applicazioni foto-

voltaiche, lo studio di interazioni tra super-fici tecniche e materiali biologici, l’analisidell’adesione tra materiali e cellule, lo svi-luppo di sensori cellulari.• Studi sui fenomeni di corrosione. Misu-re di microdurezza con la possibilità diottenere informazioni anche sulle superfi-ci laterali della nanoindentazione.

CONSEGUENZE DEL PIANO

Esse sono state ben riassunte nella con-statazione esposta da uno dei presen-tatori dei progetti: ciò che ieri poteva-mo fare solo appoggiandoci all’estero,ora possiamo progettare e realizzarein Italia. NanoFacility Piemonte costi-tuisce, pertanto, un eccezionale incre-mento della qualità dei dispositivi alivello di dimensioni nanometriche pro-ducibili in Piemonte; essi saranno rea-lizzabili con migliori capacità e offri-ranno maggiori possibilità di compete-re, a livello internazionale, sia alla ri-cerca italiana sia alle aziende operan-ti nel territorio nazionale.

NOTE

1 www.compagniadisanpaolo.it. Findal 25 gennaio 1563 la Compagnia di SanPaolo è stata un’istituzione al servizio dellasocietà in cui è radicata. Oggi la Compagniaè una fondazione di diritto privato, tra lemaggiori in Europa, retta da un proprio Sta-tuto adottato nel marzo 2000. Il finanzia-mento al piano Nanofacility Piemonte rispon-de a tre scelte strategiche della Compagnia:dare alta priorità a progetti di ricerca; rico-noscere l’importanza delle nanotecnologie esostenerne lo sviluppo; sostenere collabora-zioni e sinergie tra enti di ricerca.2 www.iit.it, l’Istituto Italiano di Tecnologia(IIT), fondazione di diritto privato che vieneistituita con legge n. 326 del novembre2003, nasce con l’obiettivo di promuoverelo sviluppo tecnologico del paese e l’alta for-mazione in ambito scientifico/tecnologico.L’IIT ha optato per un modello organizzativoispirato alle migliori esperienze nazionali einternazionali, combinando un laboratoriocentrale che si avvale di scienziati di rino-mata fama con un network di laboratorieccellenti, che contribuiscono ad approfon-dire specifici punti del programma.3 PTB è l’istituto metrologico nazionaledella Germania.

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPODA ENTI E IMPRESE

Laboratorio NanoFacility Piemonte. A sinistra il microscopio a doppia colonna

(ionica ed elettronica) “Dual Beam Quanta 3DESEM FEG”. A destra il Microscopio Elettronico

a Scansione Inspect F SEM FEG con sistema di microanalisi EDAX

MISURE OTTICHE

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IL TEM

A

Telemetria laser avanzata:nuove applicazioni

Luca Fumagalli, Paolo Tomassini, Giorgio Libretti, Marco Trebeschi, Marco Zanatta, Franco Docchio

Monitoraggio dimensionale dei treni in transito e altre applicazioni

MONITORARE I TRENI IN TRANSITO: UNA NECESSITÀ CRESCENTE

Il monitoraggio veloce e accurato ditreni prima dell’ingresso in stazioni ogallerie sta ottenendo una sempremaggior popolarità per la prevenzio-ne d’incidenti. Tra le misure di elezio-ne ai fini del monitoraggio c’è quelladel profilo 3D del treno per la verificadella presenza di sporgenze o disalli-neamenti di carichi, così come quelladella temperatura di singole parti deltreno (boccole o reofori) per la pre-venzione d’incendi in galleria o in sta-zione. Q-Tech s.r.l. è uno dei partnerin un progetto impegnativo, lanciatoda Ferrovie dello Stato, e ha laresponsabilità dello sviluppo del siste-ma di misura del profilo 3D, dei sen-sori termici e visivi e di tutto il SW peril controllo e la sincronizzazione deisensori. Scopo del progetto è produr-

re allarmi nel caso che (i) i profilimisurati eccedano i valori massimi (inaccordo con le direttive internaziona-li), e (ii) le temperature misurate sianopiù elevate di soglie predefinite.Per la misura 3D dei profili è conven-zionalmente utilizzata la telemetria ascansione. Il requisito del progettoprevede la scansione di 600 profili3D di tutto il treno al secondo, ciascu-no di 1024 punti, Ciò richiede un tele-metro operante ad alta frequenza, incombinazione con un sistema di scan-sione a specchio rotante. Il primo pro-getto di Q-Tech s.r.l. (per il portale diRastignano) ha visto l’utilizzo di duetelemetri commerciali a misura di fase[1-2] con alcune limitazioni operativedovute ai limiti di esposizione deilaser. Nel secondo portale si è decisodi affrontare lo sviluppo di un propriotelemetro a tempo di volo [3-4], carat-terizzato da una maggiore affidabili-tà. Inoltre la necessità di monitorare

contemporaneamente due binari (equindi quattro unità di scansione), uni-tamente a vincoli di budget per l’inte-ro progetto, ha portato allo sviluppodel concetto di telemetro distribuito, incui una singola stazione di trasmissio-ne e ricezione alimenta in multiplexingle quattro stazioni remote che conten-gono l’ottica di scansione. In questosistema distribuito brevettato [5-6], ilcorpo del telemetro è schermato dal-l’ambiente esterno e lontano dal trenoin movimento e alimenta le quattrostazioni mediante fibre ottiche di tra-smissione e ricezione.Il sistema opera a 400 KHz e ha unintervallo dinamico esteso, per ope-rare con ampi intervalli di riflettivitàdiffusa e di angoli di riflessione deitreni sotto test. L’utilizzo di un lasercon impulsi inferiori al nanosecondoconsente accuratezze inferiori alcentimetro alla distanza di alcunimetri.

L’ARCHITETTURA DISTRIBUITA DEL SISTEMA

La Fig. 1 mostra l’architettura distri-buita del telemetro.Il telemetro è composto da quattrostazioni di misura, chiamate 1l, 1r,2l e 2r. L’unità di controllo contiene ilmodulo di trasmissione con la sor-gente laser, i componenti ottici per laformazione del fascio, i rivelatori el’elettronica per il condizionamentodei segnali e la loro gestione. Ognistazione remota è connessa all’unitàdi controllo mediante fibre di tra-smissione e rivelazione e segnali dicontrollo.

Q-Tech s.r.l., Rezzato BSl.fumagalli@q-tech.it

ADVANCED LASER TELEMETRY FOR VEHICLE MONITORING AND OTHER INDUSTRIAL APPLICATIONSTo prevent train accidents inside railway tunnels, a project has beenlaunched for the installation of train monitoring portals. The first experi-mental portal, and a second operative one, have been installed by SIRTIS.p.A., respectively in Rastignano and Formia. Our company has devel-oped the multisensory architecture for the dimensional and thermal moni-toring of the trains. One of the key elements is the shape acquisition sensor,based on scanning telemetry. The second portal is equipped with a novelshape acquisition system based on time-of-flight telemetry, which will bedescribed in this paper.

RIASSUNTOPer prevenire incidenti ferroviari all’interno di gallerie, le Ferrovie delloStato hanno lanciato piano d’installazione di un numero di portali di moni-toraggio. Il primo portale sperimentale, e un secondo portale operativo, so-no stati installati dalla Società SIRTI S.p.A., rispettivamente a Rastignano eFormia. La nostra Società ha sviluppato l’architettura multisensore per ilmonitoraggio dimensionale e termico dei convogli. Uno degli elementi chia-ve è il sensore di acquisizione della forma, basato su telemetria a scansio-ne. Il secondo portale è equipaggiato con un sistema d’acquisizione di for-ma innovativo, che si basa sulla telemetria a tempo di volo e verrà descrit-to in questo lavoro.

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L’elettronica di misuraI segnali in uscita dai quattro APDsono elaborati dall’elettronica di misu-ra, che consta di amplificatori a trans-impedenza ed elettronica di condizio-namento del segnale. Questa alimen-ta un discriminatore a frazione co-stante a quattro canali (CFD) per lamisura dell’istante d’arrivo di ciascunimpulso e, all’uscita da questo, unconvertitore tempo – distanza che for-nisce la distanza desiderata. Tutto ilcontrollo dell’unità è svolto da unaFPGA.

LA MISURA DEL PROFILO DEI TRENI

Il telemetro laser è stato caratterizza-to in modo completo, sia in aziendasia dopo l’installazione sul portale.La misura della dispersione a impul-so singolo, ottenuta con bersagliofisso di riflettività nota (85%, corri-spondente a un valore di S/N di100), e alla temperatura di 25° ±1°C, ha fornito un errore standard di5 mm e un’accuratezza complessivadi 2,4 mm.I test sono stati ripetuti a varie distan-ze nominali (0,5 – 20 m). I risultatisono illustrati in Fig. 4 che mostra, infunzione della distanza nominale, ladistanza misurata (asse sinistro) e l’ac-curatezza a singolo impulso (assedestro). Si noti l’eccellente linearitàdello strumento, con errori contenutinella fascia -5 mm - +5 mm su tuttol’intervallo di misura.Il telemetro distribuito è stato monta-

La Fig. 2 mostra un dettaglio delleunità di trasmissione e ricezione deltelemetro.La sezione di trasmissioneLa sezione di trasmissione del sistemaè illustrata nella parte superiore dellaFig. 2. La sorgente laser è un laser afibra con una potenza media di1,5 W, che fornisce impulsi contempo di salita di 0,7 ns, e durata ametà altezza di 2,1 ns. La fibra dellaser ha dimensioni di nucleo/mantel-lo di 100 µm/150 µm. La frequenzadi ripetizione degli impulsi è di400kHz.L’uscita del laser a fibra è accoppiataa un primo divisore di fascio, BS1,che preleva 1% dell’impulso e lo inviadirettamente alla sezione di rivelazio-ne, al fine di operare come riferimen-to (Re), o “start” della misura. L’uscita

principale da BS1 èinviata a un secondodivisore a fibra otticaBS2 che divide l’im-pulso in parti uguali.Le due fibre in uscitatrasportano l’impulsoalle stazioni di scan-sione sinistra (Tl) edestra (Tr) del treno.Le due fibre sono, aloro volta, collegatea uno switch 2x4,che alimenta quattrouscite, a due a duec o n t e m p o r a n e e .Queste uscite sono,rispettivamente, T1l,T1r, e T2l, T2r, (1 e 2identificano i binari)e sono connesse allestazioni remote discansione tramite fi-bre ottiche (Fig. 3)con diametro delnucleo di 100 µm.

Sezione di ricezioneLe fibre di ricezione(400 µm di nucleo)dalle quattro stazioniremote, (R1l, R1r,R2l e R2r), sono ac-coppiate a un secon-do switch. L’uscita diquest’ultimo va a

due fibre che trasportano il segnalesinistro e destro, Rl e Rr. L’impulso diritorno è dunque accoppiato al-l’impulso di start tramite un’ottica dicollimazione e un combinatore difascio (RCOl e RCOr). Il combinatorepermette di ottenere un’elevata dina-mica di segnale accoppiando, suidue canali, rispettivamente il 90%dell’impulso di start al 10% dell’im-pulso di ritorno o viceversa. A secon-da del valore dell’impulso di ritorno(che dipende dalla riflettività e dal-l’angolo di riflessione) uno o l’altrodei segnali è utilizzato nel prosie-guo.Ogni RCO è equipaggiato con duefotodiodi a valanga a elevate presta-zioni, che rivelano il treno d’impulsicostituito dall’’impulso “start” e dal-l’impulso “stop”.

Figura 1 – Schema complessivo del telemetro distribuito

Figura 2 – Schema ottico dell’unità centrale del sistema,con l’ottica di trasmissione e ricezione

Figura 3 – Dettaglio dell’ottica di collimazione del ricevitore (RCO)

ILTEMA

cativi per il proces-so di monitoraggiodei treni e per la ri-velazione di sbi-lanciamenti di cari-co e di porte aperte, prima dell’in-gresso del treno in tunnel o in vici-nanza di stazioni.

Bibliografia

[1] A. Blug, C. Baulig, M. Dambacher, H.Wölfelschneider, H. Höfler: Novel laserscanners for 3D mapping of railway tracksor roads. Conference on Optical 3-D Mea-surement Techniques 8, 2007.[2] H. Höfler, C. Baulig, A. Blug, H. Wöl-felschneider, O. Fleischhauer, H. Wirth, J.Meier, C. Lehmkühler, H. Lenz: Highspeed clearance profiling with integratedsensors. World Congress on RailwayResearch (WCRR), July 2006, Montreal.[3] A. Kilpela: Pulsed time-of-flight laser

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to sul portale in prossimità della sta-zione di Formia (linea Roma – Napo-li). L’unità centrale è stata posiziona-ta in uno shelter isolato da vibrazio-ni e sbalzi termici e le stazioni remo-te sono state montate sul portale, peril monitoraggio delle sagome destrae sinistra del treno su ciascuno deidue binari. La lunghezza delle fibrevariava da 50 a 100 m, a secondadella posizione della stazione remo-ta. La frequenza degli impulsi è statafissata a 400 kHz, e ciò ha permes-so l’acquisizione di un profilo com-pleto dei lati sinistro e destro deltreno ogni 1,4 ms. Ciò corrispondea una risoluzione longitudinale di8 cm per un treno che passa allavelocità di 200 km/h. (il convogliocompleto, di lunghezza 500 m, con-tiene circa 4 milioni di punti di misu-ra). Un risultato del monitoraggio diun treno passeggeri è illustrato inFig. 5. Le due figure mostrano unavisualizzazione 3D dei singoli puntidi misura, senza filtraggi o medie,di parti del treno. L’intensità asso-ciata a ciascun punto è derivatadalla sovrapposizione di mappe 2D,ottenute con telecamere lineari ope-ranti nel visibile. Il treno transitavaalla velocità di 100 km/h, dunquela distanza tra due scansioni adia-centi è di 4 cm.I risultati ottenuti sono sicuramente indi-

Figura 5 – Profili 3D di un treno in transito (dati grezzi)

a)

b)

Figura 4 – Grafico della distanza misurata (quadrati, scala sinistra) e dell’accuratezza a singolo impulso

(rombi, scala destra) in funzione della distanza nominale a 400 kHz

Paolo Tomassini si èlaureato nel 1998 con lo-de in Ingegneria Elettroni-ca all’Università di Bre-scia, dove ha conseguitoil Dottorato di Ricerca inStrumentazione Elettroni-

ca ed è stato assegnista di Ricercapresso il Laboratorio di Optoelettroni-ca. È cofondatore e attuale Presidentedi Q-Tech s.r.l.

Luca Fumagalli si èlaureato nel 2000 in In-gegneria Elettronica al-l’Università di Brescia conuna tesi sulla metrologiadi fasci laser. Cofondato-re di Q-Tech s.r.l., ne è

Amministratore Delegato.

ILTEMA

range finder techniques for fast, high pre-cision measurement applications, PhD Dis-sertation, Dept. Electronics, Univ. Ouluuniversity press.[4] K. Määttä, J. Kostamovaara, R.Myllylä: Profiling of hot surfaces by pulsedtime-of-flight laser range finder techniques,Appl. Opt. Vol. 32, pp. 5334-5347, Sept.1993.[5] L. Fumagalli, P. Tomassini, M. Zanatta,F. Docchio: A 400kHz, high-accuracylaser telemeter for distributed measure-ments of 3D profiles. Accepted in IEEETransactions on Instrumentation and Mea-surements (2009).[6] L. Fumagalli, P. Tomassini, M. Zanatta,and F. Docchio: Laser Telemeter for Distri-buted measurements of object profiles. Ita-lian patent (granted).

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IL TEM

A

Tecniche elettroottiche permisure nel sistema elettrico

Umberto Perini, Elena Golinelli, Iva Gianinoni, Claudio Cherbaucich,Sergio Musazzi

Innovazioni ERSE per la sicurezza e l’affidabilità del sistema

LE TECNICHE ELETTROOTTICHEPER IL SISTEMA ELETTRICO

La crescente richiesta d’energia nelnostro Paese comporta necessaria-mente l’esigenza di migliorare sia leprestazioni sia l’affidabilità del siste-ma elettrico nazionale. Questa esi-genza si traduce, da un lato, nellarichiesta di realizzazione di nuoviimpianti di produzione, dall’altro,nella domanda di soluzioni innovativeche consentano di potenziare le pre-stazioni dei sistemi di produzione etrasmissione dell’energia elettricaattualmente esistenti.Per i sistemi di trasmissione dell’ener-gia elettrica assumono particolareinteresse le tecniche diagnostiche emanutentive che consentono di preve-nire l’insorgenza di guasti e malfun-zionamenti sulle linee elettriche, cuinormalmente conseguono ingenti per-dite economiche legate all’interruzio-ne del servizio. Nel campo dellagenerazione va, invece, assumendosempre maggior importanza il requi-

sito di flessibilità degli impianti di pro-duzione, cioè la capacità di rispon-dere in tempi brevi alle richieste del-l’utenza elettrica.Da ciò discende la necessità di otti-mizzare il funzionamento di macchi-ne, quali i generatori turbogas, ingrado di fornire una rapida rispostaalle variazioni di carico. Tale ottimiz-zazione può avvenire, ad esempio,attraverso il controllo della temperatu-ra dei gas di combustione, che puòpertanto essere portata molto vicinaai limiti di resistenza termica deimateriali utilizzati nei combustori.Sia le richieste di monitoraggio/con-trollo dei componenti delle reti elettri-che, sia le necessità di misura dellatemperatura nei turbogas possonoessere soddisfatte con dispositivi inno-vativi di natura elettroottica. I sistemidi misura basati su principi elettrootti-ci possono, infatti, rappresentareun’importante alternativa ai sistemitradizionali, grazie all’isolamentointrinseco e all’immunità ai disturbielettromagnetici, alla possibilità di

operare da posizione remota inmaniera non intrusiva e all’elevatasensibilità e selettività ai parametri diinteresse.

UN SISTEMA LASER PER IL MONITORAGGIO DEI MANICOTTI DI GHIACCIO E DEL FRANCO DA TERRA SULLE LINEE AEREE

Uno dei problemi che affliggono lelinee elettriche è la crescita di forma-zioni di ghiaccio sui conduttori. Que-sto fenomeno può causare ingentidanni ai conduttori e portare, in alcu-ni casi, alla rottura dei tralicci di soste-gno. Per evitare questi problemi,causa di disservizi di lunga durata,con conseguenti ingenti perdite eco-nomiche e forti disagi per le aree inte-ressate dal guasto, è indispensabilecaratterizzare il fenomeno e indivi-duare le condizioni meteorologichetipiche in cui esso si può verificare. Aquesto fine è stato sviluppato un siste-ma a scansione laser in grado dimonitorare, in tempo reale, la forma-zione e l’accrescimento dei manicottidi ghiaccio sui conduttori.Il principio di funzionamento del siste-ma si basa sulla rivelazione della luceretrodiffusa dal conduttore intercettatodalla scansione di un fascio laser. Ladurata temporale del segnale retrodif-fuso è proporzionale al diametro delconduttore (oppure al diametro ester-no della formazione di ghiaccio),mentre il suo ritardo rispetto al segna-le di pilotaggio della scansione è pro-porzionale all’altezza da terra delconduttore [1]. Quest’ultima informa-

ELECTRO-OPTICAL TECHNIQUES FOR MEASUREMENTS IN THE THE ELECTRIC SYSTEMThe paper describes several innovative electro-optical measuring tech-niques, developed by ERSE within the research activities aimed at increas-ing safety and reliability of the electric power system. We present two diag-nostic techniques, for the evaluation of the degree of contamination of HV-line isolators by marine salt, and for the monitoring of the formation of icesleeves on the aerial conductors, together with a new technique for themeasurement of the turbine input temperature in turbo-gas generators.

RIASSUNTOQuest’articolo descrive alcuni strumenti elettroottici innovativi, sviluppati daERSE nell’ambito delle attività di ricerca relative alla sicurezza e all’effi-cienza del sistema elettrico. I sistemi riguardano due tecniche diagnostiche,concepite per la valutazione dello stato di contaminazione degli isolatoridelle linee AT da sale marino e per il monitoraggio della formazione dimanicotti di ghiaccio sui conduttori delle linee aeree, e una nuova tecnicadi misura per la rivelazione della temperatura d’ingresso turbina nei gene-ratori turbogas.

ERSE S.p.A. Milano, ItalySergio.Musazzi@erse-web.it

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zione può essere utilizzata, a secon-da delle condizioni meteorologiche,per verificare l’allungamento del con-duttore causato da dilatazioni termi-che in situazioni di elevato trasportodi energia e di alta temperatura am-bientale.Le misure sono effettuate posizionan-do il sistema ottico (mostrato in Fig. 1)a una distanza di circa 20 metri dallalinea elettrica, facendo in modo chela scansione del fascio avvenga in unpiano perpendicolare a quello di gia-citura del conduttore.

a 2 000 campioni del segnale regi-strato. Assumendo una accuratezzadella rivelazione pari circa all’1%,si ricava che l’accrescimento radialedel ghiaccio può essere stimato conun’accuratezza di circa 0,5 mm.Il sistema è stato provato anche in

Induced Breakdown Spectroscopy(LIBS), metodo spettroscopico checonsente di effettuare l’analisi pun-tuale delle specie atomiche presentinel campione d’interesse. La tecnicasi basa sulla generazione di un pla-sma a elevata temperatura della

sostanza che si vuoleanalizzare e sulla suc-cessiva analisi dellerighe di emissionedegli atomi ionizzatipresenti nel plasma. Ilplasma è ottenuto me-diante irraggiamentodella superficie in e-same con un fascio la-ser di elevata densitàdi potenza.Al fine di valutare l’ap-plicabilità della tecnicaLIBS all’analisi dell’in-

quinamento salino degli isolatori èstato realizzato l’apparato speri-mentale mostrato in Fig. 3.L’apparato di misura è costituito da un

ILTEMA

Figura 1 – Sistema basato sulla scansione laser

Figura 3 – Apparato sperimentale LIBS

Il sistema è stato caratterizzato inlaboratorio in condizioni reali,mediante un simulacro che riprodu-ce la crescita del ghiaccio su un con-duttore (i risultati della simulazionesono mostrati in Fig. 2). I due grafi-ci mostrano i segnali (ampiezza infunzione del tempo) acquisiti inassenza (diametro 30 mm) e in pre-senza dello strato di ghiaccio (dia-metro ~60 mm) con lo strumentoposto a 20 m dal manicotto dighiaccio. I picchi più alti rappresen-tano il contributo della luce retrodif-fusa dal conduttore ghiacciato, men-tre i picchi secondari sono dovuti aretroriflessioni dalla parete del labo-ratorio. La durata dei picchi più altiè proporzionale al diametro del con-duttore. In particolare, la durata delpicco relativo al conduttore ghiac-ciato è di 0,05 s, che corrispondono

presenza simultanea di elevata illu-minazione ambiente e di precipita-zioni simulate (pioggia intensa). Ilrumore introdotto dal segnale retro-diffuso dalle gocce d’acqua è statoridotto effettuando medie su diversescansioni, mentre il rumore di fondo,dovuto alla luce ambiente e al rumo-re elettronico, è stato ridotto utiliz-zando un filtro interferenziale postodavanti al rivelatore ed eseguendoun filtraggio digitale a banda strettadel segnale.

RIVELAZIONE DI DEPOSITI SALINI SU ISOLATORI DI LINEACON TECNICA LIBS

Quando sugli isolatori delle lineeelettriche di media e alta tensione sideposita un sottile strato di salemarino (NaCl) (fenomeno presentesulle linee situate in prossimità dellacosta), in presenza di forte umidità ilsale si scompone negli ioni Na+ eCl- riducendo la resistenza dell’iso-latore. Poiché questo fenomeno com-porta un forte aumento delle possi-bilità di scarica superficiale, è stataavviata un’attività di ricerca finaliz-zata allo sviluppo di una tecnica ingrado di monitorare lo stato di con-taminazione degli isolatori.La tecnica individuata è la Laser-

laser a Nd:YAG operante alla fre-quenza fondamentale (λ=1 064 nm)con energia d’impulso di 25 mJ edurata di 7 ns. La luce emessa dal pla-sma che si genera è raccolta da unafibra ottica e inviata allo spettrografo.La luce, scomposta nelle sue compo-nenti cromatiche, è rilevata da unastreak camera il cui segnale d’uscitaviene, a sua volta, visualizzato at-traverso una telecamera a CCD. L’im-magine spazio-temporale dello spettroprodotta da questa è inviata a un PC

Figura 2 – Segnali in assenza (sopra) e in presenza (sotto) del manicotto di ghiaccio

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per l’analisi dettagliata dello spettro adiversi ritardi. Due generatori d’im-pulsi garantiscono la sincronizzazio-ne dei diversi dispositivi sperimentali,fornendo i segnali di trigger che abili-tano il funzionamento della streakcamera e della sorgente laser.Per valutare le potenzialità della tec-

SONDA OTTICA PER LA MISURA DELLA TEMPERATURA D’INGRESSO TURBINA

Com’è noto, per massimizzare il ren-dimento degli impianti turbogas, latemperatura dei gas di combustione

dev’essere portata moltovicino ai limiti di resistenzatermica dei materiali utiliz-zati nei combustori. La pos-sibilità di avere informazio-ni in tempo reale sulla Tem-peratura di Ingresso Turbina(TIT) consentirebbe, pertan-to, sia di operare in sicurez-za in prossimità di tale limi-te, sia di prevedere conmaggior affidabilità la vitaresidua delle parti più criti-che della “hot section”.Attualmente, a causa dellecondizioni di misura estre-me (T=500 °C, P=20 bar eflussi di gas a velocità didecine di m/s), non esiste

strumentazione commerciale adattaper l’utilizzo su impianti in esercizio.Per questo motivo è stato sviluppato unsistema di misura della temperaturabasato sulla rivelazione della radia-zione elettromagnetica emessa dallaCO2 presente nei gas di combustione,che consentirebbe di ricavare informa-zioni in tempo reale sulla TIT senzarichiedere l’inserimento di alcuna son-da all’interno del flusso di gas.Nella tecnica innovativa utilizzata(variante della pirome-tria in emissione - assor-bimento), la grandezzadi misura è l’irradianzadi corpo grigio H(λ,T),definita come:

H(λ,T) = WB (λ,T)* Abs (λ,T)

dove λ è la lunghezzad’onda della radiazio-ne, WB(λ,T) è l’irradian-za di corpo nero (su unangolo emisferico di2π) e Abs(λ,T) è l’assor-bimento del corpo gri-gio o della riga.Nell’ipotesi che il gasda misurare possa

essere assimilabile a un corpo nero(per cui Abs(λ,T)~1) l’irradianza dicorpo grigio dipende solo daWB(λ,T), secondo la nota legge diPlanck. Selezionando con un filtro l’in-tervallo spettrale (corrispondente auna banda IR di assorbimento dellaCO2) e raccogliendo attraverso unaccesso ottico la radiazione emessadai gas, si otterrà quindi un segnaledipendente dalla temperatura inmodo noto.Lo schema di principio del sistema perla misura della TIT su impianto è ripor-tato in Fig. 5. Il sistema è costituito datre sottosistemi principali:– sonda ottica, che s’interfaccia con ilcombustore e i relativi componentiottici per la raccolta del segnale;– unità di rivelazione, alla quale èconvogliato, mediante fibra ottica, ilsegnale generato dal gas;– unità di acquisizione e analisi deidati.La radiazione IR proveniente dallafibra ottica è dapprima collimata,quindi filtrata per mezzo di un filtrointerferenziale centrato alla lunghez-za d’onda λc selezionata (in modo daavere Abs(λc,T)~1 nel ∆λ di lavoro) e,infine, focalizzata su un rivelatorefotoconduttivo raffreddato. Il segnalein uscita è amplificato e inviato allascheda d’acquisizione collegata conil PC. Tutto il sistema è controllato daun software, che estrae un valoremedio del segnale ed effettua la regi-strazione dei dati rilevati.Prove preliminari, effettuate in labora-

nica sono state inizialmente effettua-te misure in condizioni controllate,utilizzando per i test provini di vetroricoperti NzCl puro. La Fig. 4mostra l’evoluzione temporale(0,8–10 µs) dello spettro della luceemessa dal plasma generato. Comesi può notare, in corrispondenza deidue picchi d’emissione del sodio(individuati nel grafico da due lineeverticali), lo spettro misurato presen-ta due avvallamenti ben definiti chedenunciano un fenomeno di auto-assorbimento da parte del plasma.Come previsto, l’ampiezza dellerighe è massima nel primo microse-condo dopo la generazione del pla-sma (curva 1) e decade entro unadecina di microsecondi (curve 2, 3,4, 5, 6).Sono state, inoltre, eseguite misuresu isolatori prelevati dall’esercizio,che indicano chiaramente la presen-za del doppietto del sodio e confer-mano la possibilità di utilizzare que-sta tecnica per scopi diagnostici.Attualmente si sta studiando un siste-ma LIBS in grado di operare incampo a distanza di 10-15 m dall’i-solatore [2].

Figura 4 – Evoluzione temporale dello spettro della luce emessa dal plasma generato

in un provino ricoperto da NaCl

Figura 5 – Schema di principio del sistema per la misura della TIT

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torio utilizzando una cella di misurastatica ad alta pressione (con concen-trazione di CO2 del 4%) riscaldata acirca 1 000 °C, dimostrano che ilsegnale IR è ben correlato con la tem-peratura (misurata tramite termocop-pie) e presenta una soddisfacenteripetibilità [3].Il sistema di misura è stato ancheinstallato su un banco prova combu-stori a piena scala. Qui la sonda otti-ca è raffreddata ad acqua e rag-giunge il bordo dei gas caldi permezzo di un tubo metallico, mante-nuto in sovrapressione mediante unflusso d’aria o azoto. Nella Fig. 6 èmostrato un esempio di misura du-rante un ciclo di funzionamento delcombustore. La curva 1 rappresental’andamento del segnale mediatomisurato dal sistema TIT. Gli altriparametri riportati sono forniti dalsistema di controllo del banco provae rappresentano rispettivamente: lapressione all’interno della camera dicombustione (2), la concentrazionedi CO2 (3) e la temperatura adiaba-tica calcolata (4).Quest’ultima grandezza è quella concui può essere confrontato il valoremisurato dal sensore TIT. Nell’interval-lo di funzionamento del combustore(tra le linee tratteggiate), in cui lapressione si è mantenuta stabile all’in-terno della camera di combustione, sipuò notare che il segnale TIT è moltoben correlato con la temperatura

Sergio Musazzi è ricer-catore presso ERSE. Hasvolto attività sperimenta-le e di coordinamento diprogetti di ricerca princi-palmente nei settori dellametrologia ottica, svilup-

po di strumentazione ottica per attivitàspaziale, telerilevamento da satellite(tecniche SAR) e diagnostica industrialenel settore elettrico.

Umberto Perini è at-tualmente responsabiledel Laboratorio Elettrootti-ca di ERSE. L’attività diricerca è attualmente fo-calizzata sulla diagnosti-ca di componenti del Si-

stema Elettrico mediante tecniche elet-troottiche.

Elena Golinelli è at-tualmente inserita nel La-boratorio Elettroottica diERSE. Negli ultimi anniha sviluppato un sistemaprototipale per il moni-toraggio delle linee di

alta tensione.

Claudio Cherbaucichè Vicedirettore del Dipar-timento TTD (Tecnologieper la Trasmissione e Di-stribuzione) di ERSE e re-sponsabile del progettodi Ricerca “Studi sullo Svi-

luppo del Sistema Elettrico e della ReteElettrica Nazionale”, finanziato dalfondo di Ricerca di Sistema Elettrico.

Iva Gianinoni si è spe-cializzata in fotochimicalaser al Max-Planck- Institutdi Garching (Germania).Nel Dipartimento Tecnolo-gie di Trasmissione e Di-stribuzione di ERSE è coin-

volta nel progetto di ricerca “Impatto sulsistema elettrico della potenziale diffusio-ne dei veicoli elettrici”.

adiabatica. In questo intervallo è pos-sibile stimare una sensibilità di misuradell’ordine di ±10 K, che risulta suffi-ciente per seguire le fluttuazioni tipi-che dei combustori turbogas.

RINGRAZIAMENTI

Questo lavoro è stato finanziato dalFondo di Ricerca per il Sistema Elettri-co nell’ambito dell’Accordo di Pro-gramma tra CESI RICERCA e il Mini-stero dello Sviluppo Economico -D.G.E.R.M. stipulato in data 21 giu-gno 2007 in ottemperanza del DL n.73, 18 giugno 2007.

BIBLIOGRAFIA

[1] E. Golinelli, U. Perini, S. Musazzi, G.Pirovano: Dispositivo laser per il monito-raggio della freccia e della formazione dimanicotti di ghiaccio sulle linee AT. Attidel 10° Convegno Nazionale “Strumenta-zione e metodi di misura elettroottici",Milano, 10-12 Giugno 2008.[2] S. Musazzi, U. Perini, G. Rizzi: Pro-getto di un sistema LIBS per misure adistanza su isolatori delle linee AT conta-minati con sale. FOTONICA 2009, Pisa,27-29 Maggio 2009.[3] I. Gianinoni, E. Golinelli, U. Perini:Optical probe for the turbine inlet tempe-rature measurement in gas turbine plants.In “Sensors and Microsystems”, G. DiFrancia ed., World Scientific.

Figura 6 – Misura in continua sul banco prova 1 - segnale IR della TIT

NOTA

1 In precedenza, CESI Ricerca.

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A Dalle Alpi alle PiramidiSimone Corbellini, Domenico Mombello, Alessandra Neri, Marco Piantanida

La tecnologia al servizio del Patrimonio Culturale

LE MISURE NEI BENI CULTURALI: UN PROBLEMA ARDUO

L’Italia ha un’elevata concentrazione dibeni culturali spesso soggetti a degra-do, a causa delle scarse risorse dispo-nibili per la loro conservazione. Per otti-mizzare l’uso di tali risorse è indispen-sabile impiegare sistemi di monitorag-gio continuo degli edifici storico-cultura-li e dei manufatti archeologici in essiconservati. Progettazione, installazionee uso di questi sistemi sono, tuttavia, unproblema delicato e complesso, cherichiede strumentazione specifica per ilcontrollo del microclima e della presen-za di composti volatili e tossici. La situa-zione è, inoltre, aggravata dall’architet-tura degli edifici storici e dalla necessi-tà d’installare impianti di condiziona-mento e di misura in strutture non pre-disposte per tali sistemi.Nonostante siano commercialmentedisponibili numerosi dispositivi per l’e-same dei parametri ambientali, non èfacile trovare sensori in grado di rile-vare gli inquinanti presenti. Inoltre idispositivi commerciali hanno solita-mente un impatto visivo non trascura-bile e la loro installazione richiede

interventi invasivi. Per queste ragioniabbiamo sviluppato una soluzioneche prevede lo sviluppo di sensoriprogettati ad hoc e di architetture dimisura a bassa invasività.

DUE ESEMPI D’APPLICAZIONE:LA VILLA DELLA REGINA A TORINO E IL MUSEO COPTO DEL CAIRO

Il primo esempio d’applicazione è laVilla della Regina [1] a Torino (Fig. 1,in alto), danneggiata durante la secon-da guerra mondiale e in fase di restau-ro. Le stanze della Villa contengonospecchi antichi di particolare pregio,realizzati secondo la tecnica in uso aquel tempo che prevedeva l’utilizzo diun amalgama di mercurio e stagno percreare uno strato riflettente di mercurioliquido contro il vetro. Questi specchipresentano gravi problemi di conserva-zione, dovuti all’instabilità dell’amalga-ma mercurio-stagno. Il processo didegrado può essere rallentato evitandoche l’amalgama subisca brusche varia-zioni di temperatura e umidità.Nel Museo Copto del Cairo (Fig. 1 in

basso), è esposta una preziosa colle-zione di manufatti in argento, simbolodella cristianità in Egitto. Questi repertisono soggetti a un graduale tarnishingdovuto all’interazione con composti sol-forati presenti nell’atmosfera, quali H2S(acido solfidrico), e alla conseguenteformazione di uno strato di solfuro d’ar-gento (Ag2S). La rimozione dello stratodi solfuro richiede l’impiego di metodimeccanici e sostanze chimiche abrasi-ve lesive per le decorazioni.In entrambe le applicazioni è neces-sario monitorare le condizioni am-bientali con sensori in grado di rivela-re la presenza di composti aggressivianche in basse concentrazioni [2-3].In entrambi gli scenari il sistema di

FROM ALPS TO PYRAMIDS: TECHNOLOGY FOR CULTURALHERITAGEA measurement system specifically developed to monitor microclimatic con-ditions and volatile pollutants in historic buildings and museums is present-ed. The system employs minimally invasive sensors which can be equippedwith specific fibre optic based transducers for the measurement of gaseouscompounds such as H2S and mercury vapour. The system is being used inthe Villa della Regina in Turin and in the Coptic Museum in Cairo.

RIASSUNTOPresentiamo in quest’articolo un sistema ottico di misura sviluppato per ilmonitoraggio delle condizioni microclimatiche e degli inquinanti volatilipresenti in edifici storici e musei. Il sistema fa uso di sensori a minima inva-sività, che possono essere equipaggiati con specifici trasduttori a fibra otti-ca per la misura di composti gassosi, quali acido solfidrico e vapori di mer-curio. Il sistema è attualmente utilizzato nella Villa della Regina a Torino eal Museo Copto al Cairo.

Politecnico di Torinoa.neri@polito.it

Figura 1 – (1.a) La Villa della Regina, (1.b) Il Museo Copto del Cairo

monitoraggio dev’essere installatogarantendo un impatto visivo trascu-rabile: i sensori devono essere di di-mensioni ridotte, a basso rischio d’in-cendio, capaci di operare per lunghiperiodi senza manutenzione, installa-bili senza l’impiego di fili il cui ma-scheramento sarebbe molto proble-matico.

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UNA RETE DI SMART BUTTON

Un’architettura di monitoraggio che rispetti tutti i requisi-ti è stata realizzata impiegando nodi di misura denomi-nati smart button, capaci di trasmettere le misure con tec-nologia wireless e personalizzabili in base alla gran-dezza fisica da misurare.

Figura 2 – (2.a) Architettura del sistema realizzato, (2.b) Smart button

L’architettura di uno smart button è mostrata in Fig. 2.a. Glismart button sono realizzati in due forme e dimensioni diver-se: circolare, con diametro 2 cm e spessore 5 mm (Fig. 2.b),oppure rettangolare, con spessore di soli 3 mm e area10 cm2. I bottoni sono alimentati per mezzo di una batteriaal Litio e basati su un System On Chip della Texas Instru-ments, che ingloba un microcontrollore, un modulo radio aRF, 32 kB di memoria Flash e 4 kB di memoria RAM.I bottoni possono integrare un sensore d’area massima5x5 mm2 o gestire uno o più sensori esterni di dimen-sioni maggiori. La trasmissione dei dati a un concentra-tore avviene via radio, alla frequenza di 2,4 GHz, e haportata di una quindicina di metri. Una rete di ripetitori(proxy) alimentati dalla rete elettrica permette di esten-dere la dimensione dell’area coperta. Per minimizzare ilconsumo d’energia i bottoni sono mantenuti in modalitàdormiente. La radio, la parte del sistema che consumapiù energia, si attiva solo per l’invio dei dati.La rete è dinamicamente riconfigurabile mediante l’ag-giunta o la rimozione automatica di sensori. Tutti i sensoripossono essere riconfigurati e riprogrammati a distanza,per ottimizzare le strategie di misura e minimizzare il con-sumo della batteria (che ha durata di alcuni anni).

LA MISURA DI UMIDITÀ E TEMPERATURA

Per le misure d’umidità e temperatura viene montato unsensore commerciale (SHT11 Sensirion) sul bottone. I bot-toni, tarati in una camera climatica, sono in grado di misu-

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rare la temperatura con incertezzaminore di 2 °C, nel campo di tempera-tura esteso tra -40 °C e +80 °C, e conincertezza minore di 0,5 °C, tra 20 °Ce 40 °C. L’umidità è misurata con incer-tezza di circa 3%.

LA MISURA DEGLI INQUINANTI

I sensori commerciali per la misuradegli inquinanti hanno sensibilità insuf-ficiente per rilevare le ridottissime con-centrazioni d’inquinante in gioco; si èpertanto deciso di realizzare un senso-re specifico ad accumulo, con modalitàoperativa simile ai dosimetri per radia-zioni ionizzanti. Il sensore si basa suuna fibra ottica rivestita e sfrutta il cam-biamento dell’attenuazione nella tra-smissione della luce, dovuta all’intera-zione tra la parte di campo elettroma-gnetico che fuoriesce dalla fibra(campo evanescente) e un sottilissimostrato di materiale deposto sulla super-ficie della fibra, che reagisce con l’in-quinante da misurare. Questa misura diattenuazione non necessita di strumenticostosi per l'analisi spettrale [4-6] e,seppur meno sensibile di questi, è moltopiù economica e adatta a essere repli-cata in molti esemplari.Il sensore utilizza una fibra ottica pla-stica (POF), più economica delle fibredi vetro [7] e con caratteristiche mar-catamente multimodali, così da per-mettere una più forte interazione colcampo evanescente. La fibra commer-ciale utilizzata ha un nucleo di PMMAdi 0,98 mm, circondato da un man-tello fluoropolimerico di spessore0,01 mm. Nel caso in cui l’inquinanted’interesse sia il mercurio, l’elementosensibile depositato è l’oro, che rea-gisce con il mercurio, mentre nel casodel H2S il materiale è l’argento, che sitrasforma in solfuro di argento (Ag2S).A seguito dell’etching chimico per larimozione del mantello si procede alladeposizione dell’elemento sensibile sulnucleo utilizzando uno spessore di40 nm, che non attenua eccessivamen-te il campo evanescente ma produceuna variazione significativa dell’atte-nuazione. La fibra così preparata èincollata a un LED e a un fotodiodo,montati alle due estremità tramite una

colla a base di PMMA lasciata polime-rizzare a temperatura ambiente per 5giorni. Il sensore è successivamente col-legato allo smart button: iI segnale delfotodiodo viene opportunamente acqui-sito, mentre una parte del bottone pilo-ta impulsivamente il LED.Entrambi i sensori di gas sono stati pro-vati inserendo il circuito in una cameradi prova in vetro con volume di 5 l incui sono stati iniettati gli inquinanti. LaFig. 3 mostra un esempio di misura incui sono state effettuate 7 iniezioni digas, ciascuna con un picco di concen-trazione di circa 0,08 ppm della dura-ta di circa 20 minuti (corrispondenti aun integrale di esposizione di meno di0,02 ppm per ora). La variazione di tra-smittanza, anche in presenza di valoricosì bassi di gas, è significativa e facil-mente misurabile. Durante tutta la prova il sistema haseguito la temperatura del laborato-rio, che è variata nell’intervallo tra28 °C e 35 °C, con effetti sulla misu-ra inferiori a 1% di trasmittanza.

condotte le prove alla pressione di satu-razione del mercurio (0,24 Pa a25 °C). Per ottenere questa condizione,nella camera di prova sono stati inseriti10 ml di Hg liquido e la camera è statasigillata per evitare fuoriuscite di vapo-re all’esterno. La tensione di vapore,ottenuta quasi istantaneamente, corri-sponde a un valore d’un ordine di gran-dezza superiore rispetto al valore disicurezza prescritto dalla normativa(TLV Threshold Limit Value); quindi i risul-tati ottenuti dovranno essere confermatida prove a concentrazioni inferiori.La Fig. 4 mostra la risposta del senso-re esposto all’inquinante per 400 ore,durante le quali la concentrazione diHg rimane costante.

Figura 3 – Prova di esposizione ottenuta con 7 iniezioni di gas di oltre 10 giorni

Figura 4 – Risposta del sensore di Hg

Un’attenuazione significativa si osservanelle prime 50 ore di esposizione. Inseguito il rapporto di trasmissione dellafibra rimane costante e la risposta delsensore è condizionata solo dall’escur-sione della temperatura della stanza.Questi primi risultati mostrano che ilsistema proposto è in grado di rilevareconcentrazioni di mercurio difficili damisurare con un sensore commerciale,ma evidenzia anche che la sensibilità,in questo caso, è notevolmente inferiorerispetto a quella ottenuta per l’acido sol-fidrico.

LA CAMPAGNA DI MISURE IN CORSO

A Villa della Regina è attualmente è incorso una campagna di misure consmart button, posizionati in cinquestanze della Villa, con diverse esposi-zioni. I bottoni sono programmati per

Dai dati ottenuti si deduce che il sistemaè in grado di rilevare concentrazioniminime d’inquinante. L’andamento dellatrasmittanza è proporzionale all’esposi-zione del sensore all’inquinante stesso. Èimportante evidenziare che il dispositivofunziona sfruttando la stessa reazione ditarnishing che subirebbe un manufatto inargento esposto all’atmosfera aggressi-va. Il sensore è, quindi, in grado di for-nire una valutazione dello stato di con-servazione del reperto evidenziandol’insorgere di situazioni critiche.Per il sensore di vapori di mercurio, ilcui sviluppo è ancora in corso, si sono

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effettuare una misura ogni 30 minuti ela campagna ha una durata previstadi 1 anno. Al momento tutti i sensorisono equipaggiati per la misura diumidità e temperature (Fig. 2.b), masi prevede l’installazione di una seriedi sensori di mercurio, non appena leprove in laboratorio saranno comple-tate.Le Figg. 5.a e 5.b si riferiscono allevariazioni d’umidità relativa e tempe-ratura esaminate in un mese, duranteil periodo estivo. Gli smart buttonhanno rilevato una variazione di tem-peratura nel campo ±5 °C e una flut-tuazione d’umidità relativa tra il 40%e il 70%. Tutti i sensori hanno regi-strato una notevole escursione di tem-peratura nei primi 7 giorni, correlataai problemi di condizionamento del-l’edificio.Gli smart button posizionati in stanzecon esposizione a Nord hanno misu-

rato un’umidità relativa sempre mag-giore del 50% rispetto agli altri sen-sori. Il deterioramento maggiore delletappezzerie si è verificato proprio inquelle stanze. Poiché gli smart buttonpossono essere posizionati a contattodei pannelli di legno e possono rac-cogliere dati senza essere rimossi perun lungo periodo, questa risulta esse-re un’interessante soluzione per ilmonitoraggio dell’umidità presentedirettamente sui muri.Per quanto riguarda il Museo Coptodel Cairo, si prevede il posiziona-mento dei bottoni per la misura delcontenuto di acido solfidrico nel2010.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

[1] C. Mossetti (a cura di), La Villa dellaRegina, Torino 2007.[2] L.S. Selwyn, Historical Silver: Storage,

Figura 5 – Andamento di T (5.a) e H (5.b) nella Villa della Regina

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Display and Tarnish Removal, Journal ofInternational Institute for Conservation ofHistoric and Artistic Works, CanadianGroup, 1990, 15, pp. 12-22.[3] A. Lins, N. McMahon, The inhibition ofsilver tarnishing, Current problems in theConservation of Metal Antiquities, TokyoNational Institute of Cultural Properties,1989, pp. 135-162.[4] Kanagawa et al., Fiber-optic conicalmicrosensors for surface plasmon resonan-ce using chemically etched single-modefiber, Analytica Chimica Acta, Vol. 523,pp. 165-170, 2004.[5] M. Morisawa et al., Plastic opticalfibre sensor for detecting vapour phasealcohol, Meas. Sci. Technol., Vol. 12, pp.877-881, 2001.[6] Mu-Chun et al., Dual fiber-optic Fabry-Perot interferometer temperature sensorwith low-cost light-emitting diode lightsource, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 47, pp.3236-3239, 2008.[7] O. Ziemann, J. Krauser, P. E. Zamzow,W. Daum, POF Handbook: Optical ShortRange Transmission Systems, Springer.

NOTE

1 Gli autori desiderano ringraziare l’Arch.Simona Albanese e la Dott.ssa CristinaMossetti della Soprintendenza per i BeniStorici, Artistici ed Etnoantropologici delPiemonte, per l’attiva collaborazione nellacampagna di misure presso la Villa dellaRegina a Torino; e la Prof.ssa VeniceGouda del National Research Center(NRC) del Cairo, per gli spunti e le pre-ziose discussioni relative alle problemati-che di conservazione dei manufatti metal-lici esposti presso il Museo Copto.

Domenico Mombellolaureato in Biologia all’U-niversità di Torino, ove haconseguito il Dottorato diRicerca in BiosensoristicaVegetale e per l'Ambientenel 2008. È impiegato al

Politecnico di Torino presso il Dipartimen-to di Scienza dei Materiali ed IngegneriaChimica con un Assegno di Ricerca.

Marco Piantanida Inge-gneria Elettronico. Assegni-sta di ricerca presso il Dip.Scienza dei Materiali eIngegneria Chimica delPolitecnico di Torino: svilup-

po della parte elettronica per sensori chi-mici basati su fibra ottica.

Simone Corbellini Inge-gnere Elettronico, ha conse-guito il Dottorato di Ricerca inMetrologia nel 2006. Lavoraai sistemi di misura distribuiti,strumentazione “intelligente”

basata su microcontrollori e sviluppo di retisensori wireless a bassa potenza.

Alessandra Neri Ingegne-re Elettronico, ha in corso ilDottorato di Ricerca in Me-trologia. Studia lo sviluppo disensori ottici per grandezze

chimiche e fisiche e lo sviluppo e la caratteriz-zazione di sistemi di acquisizione eterogenei.

ILTEMA

HBM COMPIE I SUOI “PRIMI” 60 ANNICOME LEADER DELL’INNOVAZIONE NELMONDO DELLE MISUREHBM, leader mondiale nel settore della tec-nica di misura, festeggia quest’anno il suo60° compleanno, confortato da numeri chemostrano una continua crescita: da seidecenni, infatti, le sue soluzioni di tecnicadi misura forniscono, in milioni di applica-zioni, elevate prestazioni, sicurezza ed effi-cienza in tutti i settori, dall’automotiveall’aeronautica, dall’edilizia alla produzio-ne e sviluppo di prodotti. Nel 1950, con appena dieci impiegati,l’ingegnere tedesco Karl Hottinger avviaquesta azienda per lo sviluppo e la produ-zione di pregiati strumenti di tecnica dimisura. Oggi la HBM (Hottinger BaldwinMesstechnik) è un “global player” nel set-tore, con prodotti e servizi per l’intera cate-na di misura, dai trasduttori ai sistemi elet-tronici di acquisizione dei dati di misura-zione, fino ai complessi software di valuta-zione e analisi, il tutto completato da unservizio di assistenza professionale. Oggi, come sessant’anni fa, i prodottiHBM permettono di ottenere risultati dimisura estremamente precisi, affidabili,

NEWS

sicuri ed efficienti in diecimila applicazioni(su aerei, automobili, ponti, turbine avento, ecc.). Il fattore che sta alla base diquesto straordinario successo è chiaro: dasempre la multinazionale tedesca puntasull’innovazione e la qualità, caratteristi-che molto apprezzate dai clienti. I suoi am-plificatori di misura, come il quasi leggen-dario strumento di misurazione a elevataprecisione DMP39 e il sistema universaleMGCplus, impiegato in migliaia di appli-cazioni, sono diventati pietre miliari perl’intero settore. Nel 1986, inoltre, HBM èstata la prima azienda in Germania a otte-nere la certificazione del suo Sistema diGestione perla Qualità se-condo la nor-ma interna-zionale ISO9001. L’innovazionee lo sviluppodella tecnicadi misura rap-p re sen tanoda sempre ip r i n c i p a l iobiettivi diHBM, che ne-gli scorsi anniha potuto am-pliare note-volmente ilproprio por-tafoglio pro-dotti e solu-zioni, sia gra-

zie a sviluppi propri sia tramite acquisizio-ni aziendali mirate. Il marchio HBM nCodeoffre soluzioni software altamente profes-sionali per i test virtuali; Genesis High-Speed offre agli utenti sistemi di acquisi-zione dei dati con le cadenze di interroga-zione più elevate; HBM SoMat è invece lasoluzione ideale per condizioni di impiegoparticolarmente critiche. Infine, con ilnuovo sistema di acquisizione dei dati dimisurazione QuantumX, universale e ultra-compatto, HBM ha già aperto le portedella misurazione del futuro. Per ulteriori informazioni:www.hbm.com/it

AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIESoluzioni innovative e Tecnologie per l’Industria e la Ricerca - www.affidabilita.eu

14-15 Aprile 2010Torino - Lingotto Fiere

IL PROGETTOAFFIDABILITA’ & TECNOLOGIE, nella quarta edizio-ne (14/15 aprile 2010), gioca le sue carte miglio-ri, predisponendo un progetto ambizioso, in lineacon il proprio binomio: offrire a due diverse tipologie di visitatori due programmispecifici e specialistici, caratterizzati dall’attualità e innovatività dei contenuti, traloro complementari e sinergici.

AFFIDABILITA’ = TESTING & METROLOGYSi vuole soddisfare l’esigenza di garantire affidabilitàai propri committenti, una tematica manifestata dairesponsabili aziendali dell’area Controlli Qualità, delLaboratorio e delle Misure, dei Controlli on line, dellaManutenzione e della Produzione: per questi visitato-ri è previsto un Programma veramente unico, assolu-tamente il più completo in Italia, che si articola sui due

giorni (14 e 15 Aprile 2010), arricchito da tre Convegni di spicco, organizzati con lacollaborazione dei massimi esperti della Ricerca e dell’Industria, e da decine di Semi-nari pratici, curati dalle Società espositrici. La parte espositiva, ancora più ampiarispetto alla precedente edizione, sarà qualificata dalla presenza dei principali pro-

duttori e dalle centinaia di proposte di strumenti, metodi e soluzionispecialistiche (ad esempio: ACQUISIZIONE DATI, ACUSTICA, CERTIFI-CAZIONI e OMOLOGAZIONI, COLORIMETRIA, CONTROLLI, DIAGNO-SI, ENERGIA - MISURA E RISPARMIO ENERGETICO, INTERFERENZEELETTROMAGNETICHE, METROLOGIA, PROVE DISTRUTTIVE E NONDISTRUTTIVE, SICUREZZA, STATISTICA, VIBRAZIONI e STRESS, VISIONE ARTIFICIALE).

TECNOLOGIE = RESEARCH & TECHNOLOGYSono state prese in considerazione le fondamentali esigenze di innovare per incre-mentare la competitività aziendale, temi attualissimi per Decisori aziendali, Ricer-ca e Sviluppo, Ufficio Progettazione e Tecnico, Centri di Ricerca. Per tale tipologiadi visitatori viene organizzato uno specifico programma, decisamente completo e

specialistico, articolato sui due giorni (14 e 15 Apri-le 2010), con 5 Convegni, decine di Seminari Pra-tici e una qualificata e completa presenza di socie-tà espositrici che illustreranno le loro novità (adesempio: ANALISI e CALCOLI, CAD - CAE – CAM –CFD, DESIGN, INFORMATICA SPECIALISTICA, LAVO-RAZIONI SPECIALI, MATERIALI COMPOSITI e SPE-

CIALI, NANOTECNOLOGIE, PROTOTIPAZIONE e PRODUZIONE RAPIDA, REVERSEENGINEERING, SERVIZI ALLE IMPRESE, SIMULAZIONE, SISTEMI AVANZATI DI PRO-DUZIONE, VIRTUAL TESTING).

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AFFIDABILITÀ: ESPOSIZIONE E TEMATICHE

Tematiche di primaria importanza per le azien-de di produzione, impegnate a garantire costan-

temente la massima affidabilitàe qualità ai propri committentie consumatori. AFFIDABILITA’& TECNOLOGIE, con l’esposi-

zione di centinaia di stru-menti e macchine per il

controllo e lamisura, destinati alle più svariate applica-

zioni, è la più completa manifestazionespecialistica dedicata a un pubblico di visitatori attento ed esigente. Le tecno-logie esposte sono veramente numerose e la loro semplice elencazione risul-terebbe comunque riduttiva. Per la prossima edizione sono attese molte novi-tà e un’ulteriore crescita delle società espositrici, che proporranno il più impor-tante evento specialistico dell’anno, irrinunciabile appuntamento per migliaiadi visitatori. Va, inoltre, segnalata lapresenza dell’INRIM (Istituto Nazio-nale di Ricerca Metrologica), cheorganizzerà alcuni convegni dedica-ti a tematiche innovative in ambitometrologico, di sicuro interesse peroperatori e ricercatori e per leaziende utenti di misure, prove econtrolli.

TESTING E METROLOGIA

La presenza dei primari Organismi di Certi-ficazione e Omologazione, Laboratori Provee Centri di Taratura rappresenta una ghiot-ta occasione per migliaia di visitatori, allaricerca di soluzioni alle loro esigenze inmateria di omologazione, certificazione,taratura. Le Aziende stanno ricercando consempre maggiore attenzione fornitori in grado di offrire servizi “chiavi inmano”, garantendo la massima conformità, affidabilità e competenza a costicompetitivi: ad AFFIDABILITA’ & TECNOLOGIE è possibile conoscere le migliorirealtà del settore, sia incontrando i loro esperti, presenti presso le postazioniespositive, sia partecipando ai loro seminari tematici, dedicati a specifiche pro-blematiche e alle relative soluzioni.

CERTIFICAZIONI • OMOLOGAZIONI

Per attuare l’innovazione competitiva, l’azienda deve pensare non solo all’a-dozione di particolari tecnologie e strumenti ma anche all’impiego di “meto-dologie” in grado di attivare e supportare i cambiamenti, a qualsiasi livello(progettuale, organizzativo, produttivo, gestionale, ecc.). L’edizione 2010 diAFFIDABI-LITA’ & TECNOLOGIE dedicherà ampio spazio, quindi, alle propostedi consulenza e formazione che offrono veri e propri pacchetti di crescita gui-data, relativamente a specifiche metodologie innovative, o servizi di outsour-cing in merito alle stesse.

METODOLOGIE PER COMPETERE

TI ASPETTIAMO!La manifestazione specialistica dedicata a Decisori e Responsabili Tecnici di aziende operanti nelle filiere

AUTOMOTIVE, AEROSPACE, DEFENSE, RAILWAY, NAVAL & YACHT

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GRANDI AZIENDEpartner della manifestazione“Per fare un prodotto eccellente, sono indispensabili fornitori eccellenti”. Un’af-fermazione semplice e inoppugnabile, che chiarisce efficacemente come le Azien-de fornitrici delle filiere industriali rappresentino il fondamento, solido e impre-scindibile, del successo di ogni grande Costruttore. Come potrebbe competere esvilupparsi il nostro Paese, se non esistessero migliaia di PMI appartenenti allefiliere produttive ad alto contenuto tecnologico, in particolare AUTOMOTIVE, AERO-SPACE, NAVAL & YACHT, DEFENCE, RAILWAY?Molte Aziende leader delle principali Filiere industriali italiane rivestono un ruolodi spicco nella costruzione del programma di AFFIDABILITA’ & TECNOLOGIE, nel-l’ottica di offrire il proprio fondamentale apporto alla crescita e al miglioramento

delle capacità competi-tive delle imprese forni-trici e subfornitrici italia-ne, presentando espe-rienze e testimonianze,applicazioni innovative.Gli organizzatori rin-graziano, in particolare:ALENIA AERONAUTICA,ANSALDO BREDA, BOM-BARDIER, CETENA-FINCANTIERI, CENTRO RICERCHE FIAT, COMAU, DENSO TS, ELA-SIS, ENEA, FIAT GROUP AUTOMOBILES, FIAT POWERTRAIN TECHNOLOGIES, FIDIA,FIVES CINETIC GIUSTINA, IVECO, MAGNETI MARELLI, PIRELLI TYRE, POLITECNICO DITORINO, PRIMA INDUSTRIE, PROTOTIPO, SELEX GALILEO, SKF INDUSTRIE.

TECNOLOGIE: ESPOSIZIONE E TEMATICHE

Indispensabile connubio tra progettazione,produzione e controllo qualità: si parla datempo della visione artificiale e delle sueinnumerevoli applicazioni ma, a nostroavviso, si tratta di tecnologie ancora conampie possibilità di espansione, soprattuttonel settore manufatturiero. Ad AFFIDABILITA’ & TECNOLOGIE le Aziende cherealizzano le linee di produzione (gli integratori) potranno trovare non solo lenovità dei principali fornitori di soluzioni e tecnologie ma anche indicazioni econfronti da parte delle Grandi aziende loro clienti.

VISIONE ARTIFICIALE

In ambito industriale si stanno diffondendoprepotentemente tecnologie che, sino aieri, erano rimaste circoscritte all’ambitoscientifico, medico o della pura ricerca.Oggi, soprattutto dove occorre offrire pro-dotti di altissima qualità, dalle performance innovative e di affidabilità assolu-ta, le nanotecnologie stanno conquistandosi un ruolo di spicco: nel settore aero-spaziale e della difesa, ad esempio, nei quali sono da tempo presenti, ma la lorodiffusione è in piena evoluzione anche in settori più ampi, come l’automotive,dove si moltiplicano nuove e interessanti proposte applicative.

NANOTECNOLOGIELe opportunità di abbattere costi e time tomarket, offerte da queste tecnologie, sonoveramente rilevanti e nessuna aziendaimpegnata nella competizione può pensa-re di farne a meno. Grazie alla presenzadi tutti i principali fornitori di tali tecnolo-gie, la manifestazione si propone come ilpiù completo e autorevole momento d’in-contro tra domanda e offerta e offre ai

visitatori la possibilità di individuare la giusta soluzione in tema di CAD,CAD–CAM, PROTOTIPAZIONE E PRODUZIONE RAPIDA, REVERSE ENGINEERING,CAE, CFD, ANALISI E CALCOLO, SIMULAZIONE, VIRTUAL TESTING, PLM, ecc.

CAD • SIMULAZIONE • PROTOTIPAZIONE RAPIDA

La capacità competitiva può aumentare con l’utilizzo di lavorazioni e tecnolo-gie speciali, come il LASER, per taglio e saldatura, o il PLASMA a uso indu-striale, per particolari trattamenti. Anche l’impiego dei MATERIALI COMPOSI-TI è sempre più ampio, soprattutto nel settore dei mezzi di trasporto, per dimi-nuire i pesi, risparmiare energia e miglio-rare le caratteristiche di veicoli, velivoli,natanti. La presenza di numerose aziendee centri di ricerca, fornitori di soluzioni,tecnologie e competenze costituisce unmotivo di forte interesse per i visitatori,alla continua ricerca di soluzioni concrete ingrado di soddisfare le specifiche esigenze.

LAVORAZIONI E MATERIALI SPECIALI

Focus sul Risparmio energetico e sulla Qualità dell’energiaad AFFIDABILITA’ & TECNOLOGIE. Nell’edizione 2010 saran-no presentate innovative soluzioni e strumenti utili a incre-

mentare concretamente il risparmio energetico nelle Aziende di produzione, conestrema attenzione nei confronti del controllo dell’impatto ambientale. Un ulte-riore tema, di particolare interesse per i responsabili della manutenzione, è lamisura della qualità dell’Energia elettrica, aspetto direttamente collegato aitemuti fermi macchina o impianti.

ENERGIA

T_M ƒ 35

MISURE E PROVE NON DISTRUTTIVE

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GLI

ALT

RI

TEM

I

Tomografia computerizzataa raggi X

Jens Lübbehüsen

Test non distruttivi per l’analisi 3D di componenti automobilistici

LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA A RAGGI XNEL CONTROLLO DIMENSIONALE

Nello scenario dell’ispezione moder-na e delle prove non distruttive l’otte-nimento di particolari e forme didimensioni più ridotte possibile è unaspetto prioritario. In presenza digeometrie complesse e miniaturizza-zione di molti componenti di alta affi-dabilità nei settori automobilistico,elettronico e aerospaziale, il rag-giungimento di un tale livello di det-taglio nella misura di particolari ètalvolta difficile. Molti dei requisiti dicontrollo non possono essere soddi-sfatti con i tradizionali metodi diispezione 2D a raggi X, a causadelle limitazioni intrinseche della tec-nica. Ad esempio, non è misurabilela profondità dei particolari, infor-mazione che in alcuni casi può rive-stire importanza notevole nel proces-so di fabbricazione.La Tomografia Computerizzata adalta risoluzione (TC) è un metodo effi-cace di misura per la mappatura 3D

della struttura interna di componenti.Con la TC, infatti, è possibile misura-re e visualizzare piccole differenzedi contrasto, densità o porosità dimateriali. Le tecniche di TC sonoideali per la misura di spessori dipareti interne di oggetti pressofusicomplessi, spesso inaccessibili agliscanner ottici o a contatto conven-zionali. I dati di volume fornisconoinformazioni per il Reverse Enginee-ring (RE) o per il raffronto con unmodello CAD. Queste funzionalitàcontribuiscono alla diagnosi precocedel processo e ne identificano i puntidi debolezza, aumentandone il ren-dimento e la produttività.Gli attuali sistemi di micro e nanofo-calizzazione sono adatti non soloall’analisi di materiali a basso assor-bimento, come i tessuti sintetici, maanche della microstruttura interna dipezzi pressofusi, ceramiche o mate-riali compositi ad alto assorbimento.La TC ad alta risoluzione espande,quindi, notevolmente la gamma deidifetti rilevabili da raggi X nel con-trollo di processo e nell’analisi dei

guasti, aumentando l’affidabilità e lasicurezza di componenti automobili-stici, aerospaziali, e militari.Una vasta gamma di sistemi è oggidisponibile per effettuare misure TCad alta risoluzione. Sistemi a raggi Xa microfocalizzazione come x|Argosdi GE Sensing, per il controllo intempo reale di oggetti pressocolati digrandi dimensioni (adattabili all’ese-cuzione di TC), hanno costi contenu-ti e sono quindi accessibili a impresedi piccole dimensioni. Per la TC adalta risoluzione e alta qualità, ilNanotom è il primo sistema nano-TCdella GE a 180 kV con la capacitàdi analizzare campioni di piccoledimensioni e con risoluzioni di voxelinferiori a 0,5 µm. Ciò consente dimisurare agevolmente superfici dioggetti di plastica modellata, fusionidi metalli leggeri e dettagli di varia-zioni di materiale o della sua densi-tà e porosità.

IMAGING A RAGGI X: 3D E 2D A CONFRONTO

Immagini 2D prodotte con il tradi-zionale imaging a raggi X presenta-no ingrandimenti che variano, ingenere, da 1:1 a 25.000:1. A que-sti ingrandimenti, il riconoscimentodi particolari molto piccoli è agevo-le, con elevata precisione sui pianiverticale e orizzontale delle immagi-ni (altezza e larghezza del campio-ne). Viceversa, la profondità delcampione è misurabile solo in termi-ni di intensità nella scala dei grigi odei valori di densità. La singola vista

GE Sensing & Inspection TechnologiesGmbH, Wunstorf, Germaniajens.lubbehusen@ge.com

X-RAY COMPUTER TOMOGRAPHY: 3D ANALYSIS OF AUTOMOTIVE COMPONENTSFor a huge variety of inspection tasks, X-ray high-resolution computer tomog-raphy (CT) has become a powerful inspection tool. The paper shows nanoCTresults produced by the Nanotom, the first 180 kV/15 W nanofocus tomog-raphy system specifically tailored to voxel resolutions down to 500 nm. Fur-thermore, CT results of the v|tome|x L 300, the first CT system with a unipo-lar 300 kV microfocus tube for high magnification examinations and meas-urements of highly absorbing automotive components will be shown.

RIASSUNTOLa tomografia computerizzata (TC) a raggi X ad alta risoluzione è diventa-ta un potente strumento di controllo per una notevole varietà di misure econtrolli. Questo lavoro presenta alcuni risultati di nanoTC ottenuti conNanotom, il primo sistema di tomografia computerizzata nanofocus180 V/15 W, concepito per applicazioni particolari con risoluzioni divoxel fino a 500 nm. Vengono anche presentati i risultati di TC delV|Tome|x L 300, il primo sistema TC con tubo di 300 kV microfocus uni-polare per misure ad alto ingrandimento di componenti per autoveicoli.

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2D consente di misurare con preci-sione un difetto, come il restringi-mento di una fusione o una crepa inuna saldatura, ma non consente dimisurare la profondità di tale difetto.L’imaging 3D, viceversa, consente di

individuare e localizzare difetti inprofondità. La TC consente quindi dideterminare l’esatta ubicazione deldifetto nel campione e fornire infor-mazioni su dimensioni, volumi edensità di inclusioni e cavità. Grazie

all’elevato contrasto,anche piccoli difettidiventano rilevabili(Fig. 1).

LA TC A ELEVATARISOLUZIONE

Per applicazioni dicontrollo a raggi X aelevata risoluzione, irisultati più significati-vi sono ottenuti dallatomografia compute-rizzata ad alta risolu-zione con una sor-

Figura 1 – 1.a: Immagine 2D a raggi X di una crimpatura di cavo. Con l’imaging 2D è possibile ottenere solo l’informazione di densità

complessiva: i singoli cavetti di rame all’interno dell’area di crimpatura non sono visibili. 1.b: Immagine 3D della crimpatura con due intersezioni che mostrano i cavetti di rame

all’ingresso e all’uscita della crimpatura.

gente X a microfocus o nanofocus.La risoluzione ottenibile è principal-mente influenzata dalla dimensionedello spot focale del tubo a raggi X,che varia da pochi micron per untubo microfocus a 0,8 µm per untubo nanofocus più recente. I tubinanofocus raggiungono risoluzionifino a 200 nm, con modalità di foca-lizzazione diverse.La TC si ottiene a partire da unaserie di immagini 2D a raggi X,facendo ruotare il pezzo con incre-menti di 1° fino a una completa rota-zione (Fig. 2). Ogni proiezione 2Dcontiene informazioni sulla posizio-ne e la densità dei particolari del-l’oggetto che assorbono i raggi.L’accumulo di dati è poi utilizzatoper la ricostruzione numerica secon-do viste trasversali o con visualizza-zione 3D. La struttura 3D del volumericostruito è facilmente analizzata

GLIALTRI TEMI

a)b)

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ALTRI TEMI

tramite software proprietario, oppor-tuno per la valutazione di pori, fes-sure e densità, nonché la distri-buzione di materiali con elevatoingrandimento e qualità delle imma-gini.

fuori delle possibilità di molte picco-le e medie imprese, poiché la TC adalta qualità richiedeva rivelatori apannello a costi elevati. Recenti svi-luppi in GE S&IT phoenix|x-ray con-sentono oggi di proporre soluzioniTC a basso costo, grazie a combi-nazioni di intensificatori d’immaginie telecamere CCD da 2 MPixel. Unostrumento che utilizza questa tecno-logia è l’x|Argos (Fig. 3). Questodispositivo permette la scansione difusioni di dimensioni più elevate uti-lizzando un tubo direzionale micro-focus. Con il suo manipolatore CNCa sei assi, tra cui un braccio a C peril tubo e il rivelatore, e il suo tubodirezionale a elevata potenza,x|Argos fornisce un’accuratezza dimisura e una risoluzione di focaliz-zazione elevate per l’ispezione dicampioni fino a 100 Kg. La dimen-sione del manipolatore si presta auna gamma elevata di dimensionidel campione (da campioni moltopiccoli fino a 3 m di altezza).

S&IT phoenix|x-ray. Questo pro-gramma permette all’utente di crea-re moduli basati su edge detection,misurazioni in scala di grigi e blobanalysis, ottenendo uno strumentopersonalizzabile. Così x|Argos èuno strumento “multitool” 2D, cheunisce elevate potenzialità d’ispe-zione ai vantaggi della tomografiacomputerizzata.

IL TC NANOFOCUS (NANOCT)

Per la scansione di campioni fino a1 kg di massa e 120 mm di diame-tro e con risoluzioni di voxel inferio-ri a 500 nm, una scelta opportuna èil sistema TC Nanotom di phoenix|x-ray. Il Nanotom è il primo sistemananoTC al mondo con un tubo nano-focus a raggi X a 180 kV, pensatoper applicazioni a risoluzioni estre-me in una varietà di settori, quali lostampaggio a iniezione, la scienzadei materiali, la meccanica, l’elettro-nica e la geologia. Il tubo nanofocusa 180 kV offre diverse modalità discansione, da quelle su materiali abasso assorbimento a quelle ad altapotenza su campioni ad alto assor-bimento. Pertanto, esso è particolar-mente adatto per misure di partistampate, sensori, campioni mecca-tronici complessi, componenti mi-croelettronici, come pure campionidi materiali sintetici, metalli, cerami-che, leghe sinterizzate, materialicompositi, minerali e campioni bio-logici.La TC a risoluzioni spaziali così eleva-te richiede un progetto accurato, chetenga conto di tutti gli aspetti chepotrebbero influenzarne la risoluzione(ottimizzazione dei manipolatori, rive-latori e tubi a raggi X). Il Nanotom, adesempio, utilizza un unico tubo nano-focus da 180 kV in grado di penetrarein campioni ad alto assorbimento, comeil rame o le leghe d’acciaio. Il rivelatorepiano da 5 Mpixel, con area attiva di120x120 mm2 (2300x2300 pixel,dimensioni del pixel di 50 µm) e unrivelatore virtuale a 3 posizioni (lar-ghezza del rivelatore fino a 360 mm),forniscono un’ampia varietà di possibi-lità sperimentali. Per evitare effetti di

Figura 2 – Set-up di TC con il tubo a Raggi X (a ds.), la tavola di manipolazione (al centro)

e i rivelatori (a sn.): il GE S&IT phoenix|x-ray v|tome|xL 450 è equipaggiato con un tubo macrofocus da 450 kV e un tubo microfocus da 240 kV,

e un rivelatore a matrice estesa (linea e multilinea). Offre quindi una notevole varietà di applicazioni

d’ispezione e metrologiche per campioni di dimensioni fino a 1 000 mm d’altezza

e 800 mm di diametro con risoluzioni di voxel fino a 2 µm

Alcuni effetti fisici non completa-mente evitabili possono influenzarela qualità della TC, quali il cosid-detto beam hardening (BH) all’inter-no del campione o altri artefatti. Perottimizzare la qualità del volume3D, i sistemi di TC avanzati a micro-focus e nanofocus possiedono unaserie di efficaci strumenti softwareper ridurre gli artefatti e gli effetti diBH, correggibili sia automaticamen-te (ad esempio, per fusioni d’allumi-nio o parti in plastica) o in modointerattivo (per i prodotti multi –materiale, quali filtri o componentielettronici).

SISTEMI DI TC A COSTI COMPETITIVI

Fino a poco tempo fa, i sistemi TC sicollocavano in fasce di prezzo al di

Figura 3 – Il sistema di TC x|argos, che con il suo tubo da 240 kV

garantisce risoluzioni molto elevate per l’ispezione in linea di campioni

fino a 100 kg, ed è adatto per TC 3D

Programmi di controllo completa-mente automatici consentono test dicampioni su larga scala in ambien-te di produzione. Moduli aggiuntivipossono essere creati utilizzandoXE2, l'ambiente di analisi di GE

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GLIALTRI TEMI

vibrazioni o dilatazioni termiche iltubo, il rivelatore e l’unità di rotazionesono montati su un sistema di manipo-lazione ad alta precisione con base ingranito. Inoltre, particolari materiali etecniche di costruzione sono utilizzatiper garantire stabilità elevata per misu-re di lunga durata. La precisione diquesto set-up permette alte risoluzioni eprecisioni delle misure. Inoltre il siste-ma include il software proprietariodatos|x di phoenix|x-ray, facile dausare, che include strumenti innovativiper la taratura della geometria, la tara-tura del rivelatore, la riduzione delrumore.

METROLOGIA AD ALTA PRECISIONE DA TC

La scansione 3D del volume di unoggetto può fornire informazioni ne-

cessarie per estrarre superfici interneo esterne. I dati di misura sono inter-polati con primitive geometriche o raf-frontati con modelli CAD tramite ana-lisi della varianza. Per garantire un’e-levata facilità d’uso e superfici geo-metricamente corrette, innovativimetodi d’estrazione delle superficisono utilizzati nel tool surface|extrac-tion del software Nanotom.Effetti fisici come il BH indotto dalcampione e lo scattering lasciano dinorma errori residui e inevitabili nelset di dati, che hanno effetti sull’e-strazione di superfici. Il Nanotomelimina questi errori utilizzando unalgoritmo d’estrazione di superficiappositamente progettato, con pre-cisione di gran lunga superiore aquella degli strumenti di sogliaturatradizionali (ISO). Ciò producesuperfici geometricamente corretteanche in presenza dei citati effetti.

Disponendo di dati precisi riguar-danti tutte le superfici interne edesterne dell’oggetto, l’utente può oraprocedere con le altre procedure,come l’analisi della varianza, leinterpolazioni, il RE.Grazie alla lunga esperienza di GES&IT phoenix|x-ray nelle tecniche araggi X microfocus e nanofocus, èstata creata una serie di sistemi TCinnovativi, modulari e altamenteprecisi, che offre risultati precisi eaffidabili di misura, comparabilicon quelli delle tradizionali macchi-ne di misura a coordinate (CMM).Come esempio, la Fig. 4 mostra unasezione “virtuale” d’un ugello d’i-niezione, che mostra la geometriainterna e canali d’iniezione (4.a), lanuvola di punti 3D ottenuta con ilmodulo GE S&IT phoenix|x-ray sur-face|extraction (4.b) e la rappre-sentazione CAD dell’ugello (4.c).

GE S&IT phoenix|x-ray v|Tome|x L450 (Fig. 7.b), su un blocco valvo-le in alluminio. Su entrambi i siste-mi sono stati acquisiti 30 parametridiversi (distanze, diametri, angoli):sulla CMM in circa 2 ore, sul siste-

Per la verifica della precisione dimisura ottenuta dalla TC ad alta riso-luzione, con il Nanotom è stata misu-rata una piastra a sfere di20x20 mm2 in Zerodur®, progettata etarata dal PTB (Fig. 5.a). La taraturadel PTB forniva incertezze di posizio-ne di 1,5 µm e di forma di 2 µm.Come l’analisi di varianza delleFigg. 5.b e 5.c mostra, ladeviazione della superficiemisurata dalla superficieideale può essere notevol-mente ridotta con tecniche dicorrezione delle immagini.La piastra a sfere è statausata per determinare l'erro-re di misura di lunghezza di±1 µm in corrispondenzad’una dimensione di voxel di15 µm, secondo il nuovostandard VDI / VDE 2630per la taratura dei sistemiTC.Come esempio applicativodelle potenzialità del siste-ma TC, la Fig. 6 mostra unanuvola di punti “renderizza-ta” d’un campione di grandidimensioni e alto assorbi-mento (testa di cilindro di unmotore a tre cilindri). Il rive-latore multilinea consented’acquisire scansioni conuna qualità stupefacente.Porosità di dimensioni infe-riori a 0,3 mm possono esse-re facilmente rivelate, spessori dipareti misurati con precisione (Fig.6), canali di scarico misurati e ispe-zionati.Le macchine di misura a coordinate(CMM) sono largamente utilizzatenell’industria automobilisti-ca per le applicazioni dimisura fin qui illustrate.Oggi, a causa del fattoche la misura non è piùconfinata alle sole superfi-ci esterne del campione, laTC ad alta risoluzione è lostrumento ideale per acce-dere a particolari internidel pezzo sotto misura. TCè in grado, inoltre, dimisurare contemporanea-mente i dettagli delle

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; 2010

superfici sia esterne sia interne delpezzo, più velocemente dellaCMM. La domanda chiave per ilmetrologo è il grado di accuratez-za e ripetibilità di un sistema TCrispetto a quello della CMM con-venzionale. La Fig. 7 mostra un raf-fronto tra le prestazioni di unaCMM (Fig. 7.a) e di un sistema 3D

Figura 5 – 5.a: Piastra a sfere in Zerodur®, utilizzata per la taratura del TC Nanotom.

5.b: Analisi della varianza dei dati di volume ricostruitisenza correzione per il BH

(si evidenzia una deviazione dalla forma nominaleche dipende dalla posizione).

5.c: Analisi della varianza dei dati di volume ricostruiti utilizzando

il modulo per la correzione per il BH

Figura 6 – 6.a: TC di volume renderizzata di una testa di cilindri (motore a 3 cilindri), scandita con il sistema

TC GE S&IT phoenix|x-ray per grandi fusioni, v|tome|x L 450. 6.b: analisi automatica delle pareti della testa

Figura 4 – 4.a: Sezione TC virtuale di un iniettore, che mostra la geometria esterna insieme al canale d’iniezione

(diametro 150 µm). 4.b: nuvola di punti 3D estratta con il modulo

GE S&IT phoenix|x-ray surface|extraction, che rappresenta i punti della superficie dell’iniettore.

4.c: Fit poligonale dell’iniettore

GLIALTRI TEMI

a)

b)

c)

a) b)

a)

b) c)

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ma CT in circa 30 minuti. La diffe-renza massima dei parametri ac-quisiti dai due sistemi rispetto aiparametri nominali è stata inferiorea 35 µm, mentre le differenze rela-tive tra i due sistemi si sono mante-nute entro i ±7 µm.

CONCLUSIONI

La TC ad alta risoluzione con tecno-logia microfocus e nanofocus vieneutilizzata in svariate applicazioniper l’analisi dei guasti, il controllodi qualità e la metrologia. L’imaging3D ad alta precisione per la misuradi strutture assorbenti, sia internesia esterne, fornisce test non distrut-tivi con accuratezze raggiungibili,finora, solo su superfici esterne conle tradizionali CMM. Si può conclu-dere che la TC ad alta risoluzione

rappresenta una nuova generazio-ne di CMM per la metrologia rapi-da di superfici non raggiungibili.Per numerose applicazioni automo-bilistiche, la TC a micro e nanofo-calizzazione fornisce gli stessi livellidi prestazioni delle macchine acoordinate in termini di precisionedi misura.

Figura 7 – 7.a: Testa di valvola in Alluminio, utilizzata per raffronto

tra una CMM 3-D e il GE S&IT phoenix|x-ray v|tome|x L 450.

7.b: dati di misura in formato STL, allineamento e analisi di varianza

GLIALTRI TEMI

Jens Lübbehüsen si èlaureato nel 1991 allaCamera di Commercio diColonia. Dal 1996 al1999 è stato Responsabi-le Vendite di Area dellaFeinfocus Röntgensysteme

GmbH, Garbsen (sistemi di ispezione aRaggi X), dal 1999 a oggi è Responsa-bile Vendite di Area della GE Sensing &Inspection Technologies GmbH - phoe-nix|x-ray, Wunstorf.

a)

b)

PREMIO DI DOTTORATO “C. OFFELLI”

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GLI

ALT

RI

TEM

I

Un misuratore di potenzainnovativo per segnali DVB-T

Gianfranco Miele

Costi, dimensioni e peso contenuti e semplicità d’utilizzo

Università degli Studi di Cassinog.miele@unicas.it

TRASMISSIONI TELEVISIVE:VERSO IL DVB-TL’introduzione degli standard DigitalVideo Broadcasting (DVB) ha rivolu-zionato il mondo delle trasmissionitelevisive. In particolare, lo standardper la televisione digitale terrestre(DVB-T) [1] è l’ultimo nato della fami-glia DVB: grazie alle sue caratteristi-che, esso permette di offrire unamigliore qualità dell’immagine e ser-vizi interattivi, come il MultimediaHome Platform (MHP). Inoltre lo stan-dard DVB-T permette d’utilizzare inmodo più efficiente la risorsa spet-trale che, come è ben noto, è unarisorsa condivisa. Infatti esso per-mette di trasmettere vari programmitelevisivi (canali TV), tipicamentequattro o più, all’interno della stessa

banda a radiofrequenza (RF) tradi-zionalmente usata dai tradizionalisistemi televisivi analogici. Di conse-guenza, questi vantaggi potrebberoconsentire un aumento dell’offertatelevisiva, fornendo servizi in gradodi soddisfare le aspettative più esi-genti, come quelle tipiche degli uten-ti dei nostri giorni, e contempora-neamente permettere l’ingresso dinuovi investitori e competitor all’in-terno del mercato televisivo.Grazie a questi vantaggi e con l’o-biettivo di aderire alle direttive eu-ropee, stiamo assistendo allamigrazione (switch-over) dal siste-ma televisivo analogico a quellodigitale, che nel nostro paese ter-minerà (switch-off) entro la fine del2012.

È possibile osservare, quindi, un rapi-do sviluppo delle reti DVB-T, che fasorgere la necessità di effettuare unmonitoraggio a larga scala di questereti. A questo scopo l’European Tele-communication Standards Institute(ETSI) ha emanato un rapporto tecni-co [2] nel quale individua un insiemedi parametri che devono essere misu-rati per verificare le prestazioni diapparati DVB-T. Tra i diversi parametri definiti in que-sto rapporto tecnico, la misura dellaPotenza nel canale gioca un ruolo difondamentale importanza. Tipica-mente questo parametro è misuratocon buona accuratezza e ripetibili-tà utilizzando i moderni analizzato-ri di spettro o i misuratori di poten-za a radiofrequenza. Questi stru-menti sono caratterizzati da uncosto elevato e, in particolare pergli analizzatori di spettro, da unpeso e un volume non trascurabili,caratteristiche che non li rendonoadatti per effettuare misurazioni sulcampo.Per ovviare a queste limitazioni,presso il laboratorio di misure(LAMI) dell’Università degli Studi diCassino è stato sviluppato uno stru-mento in grado di effettuare misuredi potenza a radiofrequenza accu-rate, ripetibili e veloci, confrontabilicon quelle ottenute dalla strumenta-zione tradizionale descritta in prece-denza. Questo strumento è caratte-rizzato da peso e costo contenuti eda un volume ridotto, permettendoquindi un semplice utilizzo sulcampo.

DVB-T: MEASURING THE CHANNEL POWER WITH LOW-COST INSTRUMENTATIONAs DVB-T networks are rapidly expanding, there is need for large scalenetwork monitoring. Among the quantities to be monitored, the chan-nel power plays a very important role. To this aim, commercial instru-ments are characterized by a high cost and, in particular for spectrumanalyzers, they are characterized by a non-negligible weight and size.To overcome the above mentioned limits, an innovative, small and light-weight instrument, compatible with that obtained by using the tradi-tional instrumentation described earlier, has been designed at the LAMIlaboratory at the University of Cassino. In this paper the hardwarearchitecture of the instrument will be presented. A metrological cam-paign aimed at assessing the instrument performance has been carriedout on real DVB-T signal.

RIASSUNTOLe reti DVB-T stanno evolvendo rapidamente: di conseguenza, è sorta lanecessità di effettuare monitoraggi su larga scala di queste reti. Tra i diver-si parametri da monitorare, la potenza nel canale è di fondamentale impor-tanza. A questo fine, gli strumenti commerciali sono caratterizzati da costi,peso e dimensioni elevate. Per superare questi limiti, al LAMI di Cassino èstato sviluppato uno strumento innovativo di costo, dimensioni e peso con-tenuti e di semplice utilizzo nelle misure sul campo. In questo lavoro è pre-sentata la sua architettura hardware e descritta la campagna metrologicacondotta su segnali DVB-T reali, con lo scopo di verificare le prestazionidello strumento.

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IL NUOVO MISURATORE

Per conseguire gli obiettivi proposti èstato sviluppato un apposito metododi misura, schematizzato in Fig. 1,basato sulla stima della densità spet-trale di potenza (PSD) [3-6]. Il segna-le, prelevato con un’antenna o unasonda, passa attraverso un’appositasezione di condizionamento, cheadatta il segnale alle caratteristiched’ingresso della sezione successivaed effettua una traslazione dello spet-tro del segnale a una frequenza inter-media (IF). Successivamente il segnaleviene acquisito e processato, al fine distimare la PSD. Infine, la misura dellapotenza nel canale è fornita attraver-

so un apposito algoritmo di misura,che opera sulla PSD stimata nellasezione precedente.Ovviamente il cuore del metodo dimisura proposto è la sezione distima della PSD; pertanto è statoeffettuato uno studio accurato, mira-to a individuare lo stimatore chegarantisse buone prestazioni metro-logiche e, nel contempo, richiedessebassi oneri computazionali e dimemoria, per poter essere facilmen-te implementato su piattaforme hard-ware a basso costo. Questo studio èstato effettuato prendendo in consi-derazione diversi stimatori, apparte-nenti a due classi: non parametrici eparametrici. Per ognuno degli stima-

tori considera-ti sono stateeffettuate pro-cedure di otti-mizzazione e,

successivamente, confrontati i risul-tati con casi studio riguardanti lastrumentazione tradizionale. Que-st’analisi ha consentito di individua-re lo stimatore di Burg sequenzialecome quello che garantisce il migliorcompromesso tra prestazioni metro-logiche e complessità computazio-nale [6]. Lo stimatore di Burg appar-tiene alla classe degli stimatori para-metrici auto regressivi (AR) e ipotiz-za che il segnale in analisi sia l’u-scita di un sistema lineare descrittoda un modello di ordine p:

(1)

Il compito di questo stimatore è, quin-di, quello di stimare i parametri delmodello e calcolare la PSD, datadalla formula:

x n a x n m np m

m

p( ) ( ) ( )= − − +

=∑ ,

1ε

GLIALTRI TEMI

Figura 1 – Diagramma a blocchi del metodo di misura proposto

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(2)

dove TS=1/fS è l’intervallo di campio-namento e fN=1/(2TS) è la frequenzadi Nyquist.Lo stimatore di Burg sequenziale ècosì chiamato perché consente diottenere una nuova stima di PSD aogni campione elaborato, permet-tendo di effettuare una nuova misu-ra di potenza. Dall’analisi condottain [6] è stato, inoltre, possibile con-cludere che un’architettura FPGAconsente una migliore realizzazio-ne dello stimatore di Burg sequen-ziale.

ARCHITETTURA HARDWAREDELLO STRUMENTO

L’architettura hardware dello stru-mento, rappresentata nello schemaa blocchi in Fig. 2, è composta da

S fT

a e

f fp s

p mj mfT

m

p N

S

( ) =

+

≤−

=∑

σ

π

2

2

1

2

1 ,

,digitale e deve evitare di introdurrequalsiasi alterazione nel segnale inanalisi.Il componente fondamentale di talesezione è un tuner commerciale, con ilcompito di traslare il segnale iningresso a una frequenza intermediaIF di 36,13 MHz. Il componente indi-viduato per tale compito è il PhilipsTD1316ALF/IHP3 [7], appositamenterealizzato per applicazioni DVB-T.Esso possiede due uscite IF: una abanda stretta, equipaggiata con unfiltro passabanda SAW a banda rego-labile (7-8 MHz) e un amplificatore aguadagno controllabile, e l’altra abanda larga senza filtro. Tutti questiparametri, selezionabili attraversoun bus I2C, sono impostati attraversoun microcontrollore MicrochipTM

PIC16F854, che effettua anche uninterfacciamento tra il bus I2C e il busRS-232, permettendo quindi una sem-plice programmazione da remoto conun PC.In Fig. 3 è riportata una fotografia delfront-end a radiofrequenza realizza-

to. Tutti i compo-nenti sono statisaldati su un cir-cuito stampato adoppia faccia econ piani dimassa collegatida una quantitàsufficientementeelevata di vias,soprattutto nellazona dove èposizionato iltuner, per ridurreal minimo la pro-babilità di distur-

bi di tipo elettromagnetico.È stata effettuata una caratterizza-zione di questa sezione, per verifi-care il guadagno introdotto daltuner e la sua linearità al variare

GLIALTRI TEMI

Figura 2 – Schema a blocchi dello strumento

tre sezioni: il tuner, la sezione diconversione analogico-digitale, lasezione di calcolo basata suFPGA.La prima sezione rappresenta ilfront-end a radiofrequenza dellostrumento ed è realizzata interamen-te in modalità analogica. È di fon-damentale importanza, perché ha ilcompito di adattare il segnale allecaratteristiche in ingresso dellasezione di conversione analogico- Figura 3 – Front-end a radiofrequenza

Figura 4 – Stazione di misura per la caratterizzazione del front-end

a radiofrequenza

della potenza del segnale in ingres-so e della sua frequenza centrale.A tale scopo è stata realizzataun’apposita stazione di misura,descritta in Fig. 4, composta da ungeneratore RF AgilentTM N5182A(100 kHz-6 GHz) in grado di gene-rare segnali DVB-T e da un analiz-zatore di spettro AgilentTM E4402(9 kHz-3 GHz), utilizzato per valu-tare la potenza in ingresso al front-end e la potenza in uscita daltuner.I risultati di questa caratterizzazionesono riportati in Fig. 5, da cui emer-ge un comportamento sufficiente-mente lineare con un guadagnomedio di 34,89 dB; inoltre, per livel-li di potenza del segnale d’ingressoche variano da -60 a -40 dBm, lafascia di variazione del guadagno èmolto stabile e contenuta in circa0,1 dB.La conversione analogico-digitale èeffettuata attraverso un convertitoremonolitico a 12 bit, in grado di ope-rare fino a 125 MS/s (AnalogAD9433) [8]. Tale dispositivo è otti-mizzato per operare in sistemi abanda larga e ad alte frequenze inter-medie.

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La sezione di calcolo è basata su unchip FPGA ALTERATM Stratix II EP2S60[9], montato su un apposito kit di svi-luppo. Lo Stratix II è una FPGA con un

elevato numero di elementi logici, inparticolare 48352 look-up table adat-tative (ALUT) e 24176 moduli logiciadattativi (ALM) che possono lavorare

a frequenze superiori ai 400 MHz.Sono inoltre disponibili 36 blocchi DSPappositamente progettati per effettuareprodotti ad alta velocità.

GLIALTRI TEMI

Figura 5 – Risultati sperimentali

Tabella 1 – Analisi delle prestazioni metrologiche(potenza nominale del segnale -30 dBm)

Pc σ Pc e [%][µW] [dBm] [nW]

Analizzatore di spettro 0,924 -30,34 34 0,59Strumento proposto 0,919 -30,37 31

Tabella 2 – Analisi delle prestazioni metrologiche(potenza nominale del segnale -50 dBm)

Pc σ Pc e [%][µW] [dBm] [nW]

Analizzatore di spettro 10,02 -49,99 0,69 1,9Strumento proposto 10,21 -49,91 0,77

buon accordo trale misure ottenutedallo strumentoproposto e quellerelative all’analiz-zatore di spettro diriferimento. In par-ticolare, è statopossibile verificareun errore relativopercentuale sem-pre inferiore al-l’1,9%; inoltre, perquanto riguarda laripetibilità è possi-bile rilevare presta-

zioni analoghe allo strumento di rife-rimento, confermando la bontà dellaproposta.

PROSPETTIVE FUTURE

È stato realizzato un prototipo dimisuratore di potenza per segnaliDVB-T, caratterizzato da buone pre-stazioni metrologiche (confrontabilicon quelle tipiche della tradizionalestrumentazione di misura progettataper tale scopo e presente sul merca-to) e da costi, volume e peso ridotti,che lo rendono particolarmenteadatto per effettuare misure sulcampo. Lo sviluppo dello strumentosegue quello dell’apposito metododi misura sviluppato presso il labo-ratorio LAMI dell’Università deglistudi di Cassino, ottimizzato peroperare con successo su segnaliDVB-T.La campagna di prove per la verifi-ca delle prestazioni metrologicheha permesso di verificare che il pro-totipo realizzato è confrontabilecon analoghe soluzioni commercia-li. Ne consegue che lo strumentoproposto costituisce una soluzionealternativa a quelle già esistenti sulmercato per la misura della poten-za nel canale di segnali DVB-T. Inparticolar modo, grazie al suocosto ridotto (circa 1 000 euro) evolume e peso contenuti, lo stru-mento può essere facilmente utiliz-zato per misure sul campo e inseri-to in sistemi di monitoraggio alarga scala di reti DVB-T.

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BIBLIOGRAFIA

[1] ETSI EN300744: Digital Video Broad-casting (DVB) Framing structure, channelcoding and modulation for digital terre-strial television, V1.5.1, Nov. 2004.[2] ETSI TR101290: Digital Video Broad-casting (DVB) Measurement guidelines forDVB systems, May 2001.[3] L. Angrisani, D. Capriglione, L. Ferri-gno, G. Miele: Power measurements inDVB–T systems: New proposal for enhan-cing reliability and repeatability, IEEETrans. Instrum. Meas., vol. 57, no. 10, pp.2108–2117, Oct. 2008.[4] L. Angrisani, D. Capriglione, L. Ferri-gno, G. Miele: Power measurement inDVB–T systems: On the suitability of para-metric spectral estimation in DSP–basedmeters, IEEE Trans. Instrum. Meas., vol.58, no. 1, pp. 76–86, Jan. 2009.[5] L. Angrisani, D. Capriglione, L. Ferri-gno, G. Miele: Power measurement inDVB–T systems: on the suitability of para-metric spectral estimation in DSP–basedmeters, in Proc. of IEEE IMTC 2007, War-saw, Poland, May 2007, pp. 1–6.[6] L. Angrisani, D. Capriglione, L. Ferri-gno, G. Miele: Sequential parametricspectral estimation for power measure-ments in DVB–T systems, in Proc. of IEEEI2MTC 2008, Victoria (BC), Canada, May2008, pp. 314–319.[7] Datasheet TD1300A(L)F mk3: Tunermodules for analog and digital terrestrial(OFDM) applications, (online)www.nxp.com.[8] 12-bit, 105/125 MSps IF samplingA/D converter AD9433, Analog DevicesInc., Jan. 2001, (online) www.ana-log.com.[9] Stratix II Device Family Handbook,Altera Corporation, May 2007, (online)www.altera.com.

ALTRI TEMI

Figura 6 – Stazione di misura per la verifica delle prestazioni metrologiche

ANALISI DELLE PRESTAZIONIMETROLOGICHE

Per valutare le prestazioni metrolo-giche dello strumento realizzato edeffettuare il confronto con la stru-mentazione di misura attualmentedisponibile sul mercato, è statamessa a punto un’apposita stazionedi misura, raffigurata in Fig. 6.Essa è composta da un generatoreRF AgilentTM N5182A (100 kHz -6 GHz), in grado di generaresegnali di test conformi allo stan-dard DVB-T, e da un analizzatore dispettro tradizionale a supereterodi-na AgilentTM E4402 (9 kHz -3 GHz), considerato come strumen-to di riferimento.Per effettuare una caratterizzazionedelle prestazioni metrologiche delprototipo sono state condotte diver-se prove, regolando la potenzanominale del segnale in analisi tra -30 dBm (1 µW) e -50 dBm (10 nW).Per ogni condizione di prova sonostate effettuate 20 misure ripetute,considerando le seguenti figure dimerito:• media delle misure di potenza nelcanale (Pc);• deviazione standard delle misure dipotenza nel canale σPc;• errore relativo percentuale (e %) trale misure di potenza ottenute con lostrumento realizzato e quelle ottenutecon lo strumento di riferimento.Nelle Tabelle 1 e 2 sono riportati irisultati di misura ottenuti conside-rando i due diversi casi analizzati,dai quali è possibile evincere un

Gianfranco Miele haconseguito la Laurea inIngegneria delle Teleco-municazioni (cum laude)e il titolo di Dottore di Ri-cerca in Ingegneria Elet-trica e delle Telecomuni-

cazioni all’Università degli Studi diCassino nel 2004 e nel 2008. Le sueattività di ricerca sono incentrate su mi-sure su sistemi di telecomunicazione aRF, sistemi di misura basati su immagi-ni, misure di compatibilità elettroma-gnetica.

PBCFA.RO.

F.lli Rotondiin arrivo

SENSORI E MEMS

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ALT

RI

TEM

I

Recupero di energiaper alimentare sensori e MEMS

Vittorio Ferrari

Energy harvesting per alimentazione di MEMS principalmente da vibrazionie gradienti termici

Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione Università degli Studi di Bresciavittorio.ferrari@ing.unibs.it

ENERGY HARVESTING FOR THE SUPPLY OF SENSORS AND MICROSYSTEMSA review of energy harvesting techniques for the supply of MEMS is given,based mostly on vibrations and thermal gradients, illustrating the principles andsome recent results obtained at the Sensor&Instrumentation Laboratory of theUniversity of Brescia.

RIASSUNTOVengono presentate tecniche di recupero di energia (energy harvesting) per l’alimentazione di MEMS principalmente da vibrazioni e gradienti termici,richiamando i principi e presentando alcuni recenti risultati ottenuti presso illaboratorio di Sensori e Strumentazione Elettronica dell’Università di Brescia.

I recenti progressi nella microelettroni-ca, nei sistemi micro-elettro-meccaniciMEMS (Micro-Electro-Mechanical Sy-stems) e nelle comunicazioni a radio-frequenza (RF) hanno permesso lo svi-luppo di sensori e di sistemi integraticompatti e ricchi di funzionalità. Traqueste è frequente la presenza d’inter-facce di comunicazione wireless. L’eli-minazione dei tradizionali collegamen-ti via cavo per i sensori comportaindubbi vantaggi, tra cui riduzione d’in-gombro, peso e relativi costi, maggioremobilità dei dispositivi fino alla comple-ta portabilità, utilizzabilità in spazichiusi incompatibili con soluzioni cabla-te. Tuttavia, con la rimozione dei cavi,il tradizionale percorso per l’approvvi-gionamento d’alimentazione dei dispo-sitivi viene meno. Ciò comporta lanecessità di soluzioni alternative e dinuove architetture di sistema.La soluzione più diffusa è costituita dal-l’utilizzo di sorgenti d’alimentazione abordo, tipicamente costituite da batterieprimarie o ricaricabili. Celle a combu-stibile e microgeneratori a combustionesono, a oggi, limitati allo stadio di ricer-ca. Le batterie e le sorgenti sopra citatesono fonti a energia finita, che richie-dono periodiche procedure di sostitu-zione e smaltimento o di ripristinomediante ricarica. Ciò rappresenta unnotevole problema tecnico ed economi-co, che è attualmente considerato tra le

principali limitazioni alla diffusione disistemi di misura e sensori wireless.Un’alternativa consiste nell’energizza-re il sensore per via elettromagneticadurante l’interrogazione da parte diun’unità esterna di lettura del segnale.Si tratta dello stesso principio utilizza-to nei dispositivi passivi RFId (RadioFrequency Identification). Il limite diquesto approccio è che, in assenzad’energia a bordo immagazzinata inbatterie o supercondensatori, il senso-re è operativo solo in prossimità del-l’unità di lettura.Un approccio completamente diversoconsiste nel ricavare l’energia necessa-ria all’alimentazione di sensori e sistemielettronici prelevandola dall’ambientecircostante. Il recupero d’energia, oEnergy Harvesting (EH), è effettuato conopportuni convertitori che prelevano l’e-nergia da sorgenti ambientali e la tra-sferiscono nel dominio elettrico per ali-mentare il modulo sensore. Il sensore, inquesto modo, diviene autonomo, ossiaenergeticamente autosufficiente, e ac-quisisce un’operatività nel tempo vir-tualmente illimitata senza interventoesterno [1-3].Tra le sorgenti d’energia figurano laradiazione solare, l’energia meccanicaproveniente da vibrazioni, movimento eflussi di fluidi, l’energia termica sottoforma di gradiente di temperatura, l’e-nergia elettromagnetica di fondo o deli-

beratamente immessa in una regione dispazio per energizzare dispositivi. Unprospetto puramente indicativo è ripor-tato in Tab. 1. In generale, per dimensioni d’interessepratico, le potenze sono mediamentecomprese tra 10 µW e 10 mW. Livellicosì ridotti richiedono opportuni circuitielettronici di gestione dell’energia earchitetture innovative per il condizio-namento dei segnali, intrinsecamenterobuste rispetto a condizioni d’alimen-tazione variabili e poco prevedibili.Nel seguito ci si concentrerà su EH davibrazioni e gradienti termici, richia-mando i principi e presentando alcunirecenti risultati ottenuti presso il labora-torio di Sensori e Strumentazione Elet-tronica dell’Università di Brescia.

ENERGY HARVESTING DA VIBRAZIONI E GRADIENTI TERMICI

I convertitori meccano-elettrici (ME) davibrazioni sono tipicamente costituiti dauna base, solidale con la strutturavibrante, vincolata a una massa sismicaattraverso un elemento elastico. Le sol-lecitazioni applicate si traducono in unmoto relativo tra base e massa sismicae in una conseguente deformazionedell’elemento elastico. A seconda delprincipio di conversione impiegato, ilmovimento o la deformazione produco-no una corrispondente uscita elettrica. Iprincipi utilizzati sono essenzialmentetre: (i) a induzione magnetica, (ii) elet-trostatico e (iii) piezoelettrico.I convertitori a induzione magneticacomprendono un sistema a magnete

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permanente, il cui flusso è concatenatocon uno o più avvolgimenti. Avvolgi-menti e magnete corrispondono allacoppia base - massa sismica o vicever-sa, a seconda delle realizzazioni. Ilmoto relativo tra base e massa sismica,causato dalle vibrazioni, induce ai capidell’avvolgimento una tensione propor-zionale alla variazione nel tempo delflusso magnetico, secondo la legge diFaraday.I convertitori elettrostatici, o capacitivi,includono una capacità le cui armaturesono solidali, rispettivamente, con basee massa sismica. Assumendo che lacapacità sia mantenuta in condizioni dicarica costante, il moto relativo tra learmature, causato dalle vibrazioni,induce tra queste una tensione propor-zionale alla variazione della capacitànel tempo. La limitazione fondamentaleconsiste nella necessità di una condi-zione di pre-carica della capacità perattuare la conversione. In alternativa

GLIALTRI TEMI

Tab.1 – Prospetto delle principali sorgenti di energia con livelli indicativi di potenza [1-2]

Fonte energetica Densità di potenza Note

Solare: – esterno pieno sole 15 mW/cm2

– esterno nuvoloso 0,15 mW/cm2

– interno 10 µW/cm2

Meccanica:– vibrazioni maccchinari 100 - 1000 µW/cm3 Esempio: 800 µW/cm3 @ 2 mm

e 2.5 kHz– movimento corpo umano 1 - 10 µW/cm3 Esempio:

4 µW/cm3 @ 5 mm e 1 Hz– rumore acustico 1 µW/cm2 @ 100 dB– flusso di aria 750 µW/cm2 @ 5 m/s Dipende dalle condizioni specifiche

rispetto al limite di BetzTermica:– gradienti di temperatura 1 - 1000 µW/cm3 Dipende dalla temperatura media.

Esempio: 10 µW/cm3 @ ∆T=10°C intorno a T ambiente

– Radiazione EM 50 µW Distanza di 5 m da una sorgente di 1 W @ 2,4 GHz in spazio libero

Potenza per unità di area con efficienza di conversione 15%

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all’uso del sistema in tampone all’ali-mentazione a batteria, studi recentihanno proposto l’utilizzo di materialielettreti per la carica della capacità.I convertitori piezoelettrici sfruttano l’ef-fetto piezoelettrico diretto, secondo cuialcuni materiali rispondono a unadeformazione applicata con una caricasuperficiale indotta. Tipici materiali pie-zoelettrici sono: quarzo, AlN, ZnO,ceramiche ferroelettriche polarizzatedella famiglia del PZT (zirconato titana-to di piombo), film plastici quali il PVDF(polivinildenfluoruro). Nel convertitore ilmateriale piezoelettrico costituisce l’ele-mento elastico che si deforma in rispo-sta alle vibrazioni applicate. Sono pos-sibili diverse configurazioni costruttive,le più semplici delle quali si basano suelementi in flessione, quali travi a dop-pio incastro o a estremo libero (cantile-ver). Grazie all’ampia disponibilità dimateriali con proprietà diversificate, iconvertitori piezoelettrici sono oggi tra ipiù promettenti e studiati per il recuperomeccano-elettrico sia da vibrazioni siada ampie deformazioni, come nel casodelle fibre piezoelettriche in fase di spe-rimentazione, inserite in tessuti o equi-paggiamenti per convertire energia dalmovimento umano.In generale, i convertitori ME basati suequipaggio sismico non scalano favo-revolmente al diminuire delle dimensio-ni. Infatti, fissata la densità energeticadelle vibrazioni, la potenza disponibileinevitabilmente cala con il volume. Inaggiunta, convertitori piccoli hanno fre-quenze proprie più elevate delle fre-quenze associate alle vibrazioni dellesorgenti più diffuse (fino a pochi kHz),con un conseguente problema diaccoppiamento.I meccanismi di conversione presentatiproducono l’uscita massima in condi-zioni di risonanza, mentre operano incondizioni sub-ottime con vibrazioni adampio spettro o contenuto armonicotempo-variante. Per ovviare a questaimportante limitazione, la ricerca èattualmente molto attiva nello studio diconvertitori innovativi.Una possibilità consiste nell’utilizzareconvertitori multipli differenti assemblatia matrice, con conseguente allarga-mento della risposta in frequenza equi-valente. Una soluzione simile verrà pre-

sentata nel prossimo paragrafo. Sonostati anche proposti metodi di incre-mento di frequenza nel dominio mec-canico (up-conversion) per traslare labanda di vibrazioni in ingresso versouna regione dove un convertitore di pic-cole dimensioni è più efficiente. Un’al-tra alternativa molto promettente è lostudio di fenomeni non lineari per allar-gare la banda di conversione e miglio-rare la risposta a vibrazioni a largospettro e casuali [3].I convertitori termo-elettrici (TE) da gra-dienti di temperatura sono principalmen-te costituiti da termopile, formate da ter-mocoppie elettricamente in serie e termi-camente in parallelo. Ciascuna termo-coppia produce una tensione a vuotoproporzionale alla differenza di tempe-ratura, applicata secondo il coefficientedi Seebeck, della coppia di materiali. Latensione complessiva è la somma delletensioni parziali. Le comuni celle termo-elettriche, usate come componenti di ter-mostatazione a stato solido, sono utiliz-zabili come generatori termoelettrici(TEG), come verrà illustrato più avanti.L’utilizzo di TEG non è nuovo né recen-te: basti pensare al loro uso accoppia-to a sorgenti termiche da radioattività insatelliti spaziali. I TEG hanno ultima-mente destato rinnovato interesse per lagenerazione di energia distribuita perdispositivi elettronici e sensori, tra glialtri, in campo automotive. Gli attualisforzi della ricerca sono finalizzati a ot-timizzare l’efficienza di conversione at-traverso il miglioramento delle proprietàdei materiali. Oltre a un elevato coef-ficiente di See-beck, è ne-cessario ga-rantire bassaconducibilitàelettrica, perabbassare laresistenza in-terna, e bas-sa conducibi-lità termica,per mantene-re il gradientetermico piùalto possibile.Gli ultimi duerequisiti sonotipicamente

inconciliabili nei materiali tradizionali.Recentemente sono stati sperimentatimateriali nanostrutturati a elevata con-ducibilità per elettroni (bassa resistenzaelettrica) e a bassa conducibilità perfononi (alta resistenza termica) chehanno mostrato efficienze dell’ordinedel 30-40% di quella di Carnot controil 15% attuale.

ESEMPI DI PROTOTIPI

Presso il laboratorio di Sensori e Stru-mentazione Elettronica dell’Universitàdi Brescia sono in corso ricerche sulrecupero energetico e sulle applicazio-ni all’alimentazione di sensori. Alcunidei risultati più recenti sono descritti diseguito.È stata progettata l’architettura di unmodulo sensore autonomo, in cui l’e-nergia delle vibrazioni, estratta per con-versione piezoelettrica, viene utilizzataper alimentare uno o più sensori e irelativi circuiti di condizionamento e tra-smissione in radiofrequenza del segna-le di misura. Lo schema a blocchi delmodulo è mostrato in Fig. 1.a. Dal momento che la potenza converti-ta dalle vibrazioni è insufficiente adalimentare continuativamente il modu-lo, l’energia viene accumulata e utiliz-zata periodicamente. Il modulo opera,quindi, a funzionamento intermittentecon un duty cycle che, per livelli tipicidi vibrazione, è compreso tra 0,1 e1 %. L’accumulo dell’energia e il suotrasferimento sul carico richiedono cir-

GLIALTRI TEMI

Figura 1 – a) Schema a blocchi di un sensore autonomo alimentato da vibrazioni tramite conversione piezoelettrica;

b) configurazione del convertitore; c) convertitore piezoelettrico realizzato in film spesso di PZT su acciaio;

d) prototipo completo di sensore autonomo di temperatura

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cuiti a bassissime perdite, soprattuttoper il blocco di rilevazione di livello ecommutazione, realizzato a transisto-ri MOS discreti. Un sensore passivo,collegato a un oscillatore a rilassa-mento a basso consumo, regola la fre-quenza di modulazione del trasmetti-tore. Ciò introduce una dipendenzaraziometrica dalla tensione d’alimen-tazione, che migliora l’accuratezzanel funzionamento in transitorio. Lamodulazione è di tipo OOK (On-OffKeying) su una portante RF a315 MHz, permettendo la trasmissio-ne dell’informazione di misura alladistanza di alcuni metri.Sono stati realizzati differenti converti-tori piezoelettrici, basati su film di PZTdepositati su cantilever in acciaio, co-me mostrato nelle Figg. 1.b e 1.c. A seconda delle dimensioni e dellamassa del convertitore, sono state otte-nute frequenze di risonanza compresetra 10 e 500 Hz. La Fig. 1.d mostra unprototipo di sensore autonomo di tem-peratura basato su un termistore. Le Figg. 2.a e 2.b mostrano, rispettiva-mente, gli andamenti tipici della tensio-ne ai capi della capacità di accumulodi 4,7 µF dei segnali trasmessi e ricevutiin corrispondenza di un ciclo di funzio-namento e la frequenza del segnalerilevato dal ricevitore esterno al variaredella temperatura del sensore. I risultatimostrati si riferiscono all’eccitazione delconvertitore in risonanza (40 Hz) conaccelerazione di 1 g.Per allargare la banda equivalente emigliorare la conversione di vibrazio-ni ad ampio spettro è stata propostala configurazione MFCA (Multi-Fre-quency Converter Array) mostrata inFig. 3.a. Con un opportuno dimensionamentodei convertitori sono state ottenute le

risposte sperimentali mostrate in Fig.3.b. A conferma dell’efficacia dell’ap-proccio, il MFCA ha consentito l’atti-vazione dei cicli di misura e trasmis-sione anche in condizioni di eccitazio-ne fuori risonanza per ogni convertito-re singolo.In Fig. 4.a è mostrato lo schema ablocchi d’un sensore autonomo, ali-mentato da gradiente termico median-te conversione termo-elettrica. L’archi-tettura è simile a quella di Fig. 1.ama, in questo caso, non è previsto lostadio di accumulo, anche se la tra-smissione è a intermittenza temporiz-zata. Il TEG utilizzato è un dispositivocommerciale con 127 coppie inBi2Te3 su un’area di circa 9 cm2 eresistenza interna di 7 Ω. Per un saltotermico di 10 °C la tensione a vuoto ela potenza su carico adattato sono dicirca 0,5 V e 10 mW. La Fig. 4.bmostra i risultati sperimentali tipiciottenuti con il prototipo della Fig. 4.c.Una versione miniaturizzata è stata inte-grata con successo in un apparecchiodi cottura innovati-vo, nell’ambito diun progetto Regio-ne Lombardia -Metadistretti coor-dinato da BialettiIndustrie SpA [4].L’evoluzione deisensori verso i

microsistemi integrati si accompagnaalla ricerca di soluzioni di recuperoenergetico miniaturizzate. I più recen-ti e avanzati sviluppi sono rappresen-tati dalle tecnologie MEMS basate susilicio. Le Figg. 5.a e 5.b mostrano,rispettivamente, la struttura di un con-vertitore MFCA piezoelettrico e unTEG a geometria planare. I dispositivi sono stati progettatiall’Università di Brescia e realizzatiin tecnologia BESOI presso il CNMdi Barcellona. L’inserto di Fig. 5.aillustra un particolare della deposi-zione del film di PZT sugli elettrodiinterdigitati, realizzata a Bresciacome post-processing mediante seri-grafia. Il TEG comprende due grup-pi di 300 e 160 termocoppie PolySi-Al e presenta una struttura a forocentrale per creare un gradiente ter-mico per “effetto camino”. Entrambii dispositivi sono attualmente in fasedi caratterizzazione.In conclusione, la tematica dell’E-

Figura 3 – a) Struttura di un convertitore MFCA; b) risposta in frequenza misurata per i singoli convertitori

Figura 2 – a) Andamenti tipici della tensione ai capi del condensatore di accumulo e dei segnali trasmessi e ricevuti durante un ciclo;

b) frequenza del segnale al ricevitore esterno in funzione della temperatura misurata dal sensore

Figura 4 – a) Schema a blocchi di un sensore autonomo alimentato da gradienti termici tramite conversione termo-elettrica;

b) andamenti tipici dei segnali trasmessi e ricevuti durante un ciclo; c) prototipo completo di sensore autonomo di temperatura

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nergy Harvesting per sensori e micro-sistemi è in forte crescita, rapidamen-te evolvendo da ambito di curiositàscientifica e gadget a tecnologia abi-litante con esito commerciale. Essarappresenta, da un lato, una propostadi soluzione a esigenze tecniche benindividuate e concrete, dall’altro,un’opportunità e una sfida per ripen-sare in modo innovativo sensori, siste-mi di misura e molte delle applicazio-ni ad essi collegate.

BIBLIOGRAFIA

[1] C. Kompis, S. Aliwell: Energyharvesting technologies to enableremote and wireless sensing, Sen-sors and Instrumentation KTNreport, London, June 2008.http://server.quid5.net/~ k o u m p i s / p u b s / p d f /e n e r g y h a r v e s t i n g 0 8 .pdf. [2] C. Knight, J. Davidson, S. Beh-

rens: Energy Options for Wireless SensorNodes, Sensors, (2008), 8, 8037-8066;DOI: 10.3390/s8128037.www.mdpi.com/journal/sensors. [3] V. Ferrari, Sensori e Microsiste-mi: Verso Dispositivi Autonomi Alimen-tati dall’Energia Ambiente, INRIM,Incontri del Giovedì 2009. www.inrim.it/events/tempo_scienza_09.shtml. [4] M. Boroni Grazioli: Sette mosse perinnovare, ETAS, Milano, 2009. EAN/ISBN: 9788845315633.

NOTA

1 I prototipi e i risultati presentati sono ilfrutto di ricerche alle quali hanno significa-tivamente contribuito gli Ingg. Marco Fer-rari, Michele Guizzetti e Simone Dalola.Parte dell’attività è stata finanziata su fondiMIUR progetto PRIN2007-20078ZCC92,che coinvolge le Università di Brescia,Catania e Perugia.

Figura 5 – a) Convertitori in tecnologia MEMS su silicio: convertitore MFCA piezoelettrico

con particolare della deposizione per serigrafia di film di PZT sugli elettrodi interdigitati;

b) TEG a geometria planare con termocoppie PolySi-Al

Vittorio Ferrari è Pro-fessore Straordinario dielettronica presso ilDipartimento di Ingegne-ria dell’Informazioneall’Università di Brescia.Si occupa di sensori,microsistemi e circuiti elet-

tronici d’interfaccia. Attualmente èresponsabile della linea di ricerca Sen-sori e Sistemi di Trasduzione dell’asso-ciazione GMEE.

ESTENSIMETRI OTTICI PER REQUISITI ESTREMINELL’ANALISI SPERIMENTALE DELLE SOLLECITAZIONII nuovi estensimetri ottici (ER) del tipo K-OPsono stati sviluppati dalla HBM per offrirealcuni vantaggi determinanti rispetto agliestensimetri elettrici. Ad esempio, essi sonoparticolarmente adatti per i test sui mate-riali compositi a fibre: sono possibili esamiche prevedono fino a 10 milioni di cicli dicarico con una deformazione alternata di±5.000 µm/m. I nuovi ER ottici si basano sui cosiddettireticoli di bragg in fibra. La deformazioneviene misurata in modo puramente ottico,quindi non è necessario alcun segnale elet-trico. Per questo motivo è possibile impie-gare gli estensimetri del tipo K-OP senzaproblemi anche in ambienti esplosivi, inpresenza di disturbi elettromagnetici onelle applicazioni ad alta tensione. Sullastessa fibra è possibile, inoltre, applicarepiù ER ottici, grazie ai quali si possono ese-guire misurazioni parallele. È possibileusare fibre di vetro con lunghezze di diver-se centinaia di metri.Insieme agli estensimetri ottici, l’utilizzatorericeve un prospetto dati che contiene, tra

NEWS

gli altri, l’importante fattore k di ogni singo-lo ER, che HBM verifica già secondo lanuova normativa VDI/VDE2660.L’acquisizione dei dati di misura con gli ERottici e la relativa valutazione sono moltosemplici. Per questo processo HBM offreagli utilizzatori tutti i componenti necessa-

ri: dagli ER ottici, con relativi accessori,agli interrogatori fino al software diacquisizione dati catman®AP, che com-prende un modulo specifico EasyOpticsper gli ER ottici. Ulteriori informazioni sono reperibili all’in-dirizzo web www.hbm.com

GLI ALTRI TEMI

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GLI

ALT

RI

TEM

I

Misura e monitoraggiodi forze e di coppie

Silvio Cocuzza, Stefano Debei, Francesco Angrilli

trasmesse al basamento di un manipolatore planare

CISAS “G. Colombo“ Centro interdipartimentale di Studi e Attività Spaziali, Università degli Studi di Padovasilvio.cocuzza@unipd.it

MEASUREMENT OF DYNAMIC DISTURBANCES TRANSMITTEDTO THE BASE OF A MANIPULATORAn experimental set-up is herein described, developed in order to measureand monitor the forces and torques transmitted to the base during the oper-ations of a planar manipulator. The aim of this work is the reduction of theoverload on the robot base during operations. A reduction of the transmit-ted torque of more than 90% is reported, thanks to the implemented controland to the exploitation of the redundant degree of freedom of the robot.

RIASSUNTOViene descritto un apparato sperimentale, sviluppato al fine di misurare emonitorare le forze e coppie trasmesse al basamento durante l’utilizzo diun manipolatore planare. Lo scopo di questo lavoro è di ridurre il sovrac-carico sul basamento durante le operazioni del robot. Grazie al controlloimplementato e allo sfruttamento del grado di libertà ridondante del robot,si è ottenuta una riduzione della coppia trasmessa di più del 90%.

RIDUZIONE DEI DISTURBI INDOTTI DA MANIPOLATORILa riduzione e il controllo dei disturbidinamici indotti sul telaio dai manipo-latori è d’interesse per diversi impie-ghi in campo industriale, soprattuttonelle applicazioni in cui la riduzionedel sovraccarico sul basamento deirobot è un requisito progettuale. Sipensi, ad esempio, all’utilizzo dimanipolatori montati su veicoli mobilio su basamenti cedevoli o, in genera-le, alla possibilità di avere robot ebasamenti più leggeri perché menosollecitati dinamicamente.L’apparato sperimentale che quidescriviamo è stato progettato e rea-lizzato per la misura di forze e coppietrasmesse al telaio durante le opera-zioni di un manipolatore planare,dotato di tre giunti rotoidali, e per lamisura di alcune caratteristiche dina-miche del manipolatore stesso, qualiad esempio (i) il momento d’inerzia ela posizione del baricentro dei link e(ii) la rigidezza e lo smorzamento deigiunti. Il controllo è stato sviluppatoaffinché l’organo terminale possa rag-giungere qualsiasi punto dello spaziodi lavoro, minimizzando nel contem-

po le forze e coppie trasmesse albasamento [1]. Nei test sperimentali,grazie al controllo implementato e algrado di libertà ridondante del robot[2], si è ottenuta una riduzione dellacoppia trasmessa del 91%. D’altrolato, è possibile avvicinarsi alla ridu-zione teorica del 100% utilizzandomanipolatori con giunti più rigidi.

L’APPARATO SPERIMENTALESVILUPPATO

Il braccio robotico planare (Fig. 1) èfissato al telaio per mezzo di unabilancia dinamometrica, progettataad hoc per misurare le forze e le cop-pie trasferite al telaio dal manipolato-re, ed è sospeso su un piano di gra-nito tramite un sistema di cuscini adaria, che garantiscono la planaritàdel robot ed evitano che il suo pesogravi direttamente sulla bilancia dina-mometrica [3].Il robot, progettato originariamenteper effettuare test in volo parabolicoin assenza di gravità in uno spazio dilavoro tridimensionale [4], grazie allamodularità del progetto può essere

riconfigurato variando il numero deilink e l’orientazione dei giunti rotoi-dali. In particolare, aumentando ilnumero dei link è possibile ottenere unmaggior numero di componenti nulledella reazione vincolare. Il manipola-tore, i cui giunti non sono da conside-rarsi infinitamente rigidi per la pre-senza di riduttori, è comandato damotori in corrente continua, controlla-ti per mezzo di un controllo PIDdecentralizzato implementato in unsistema di controllo ROBOX RMC4.Le forze nelle due direzioni planari ela coppia intorno a un asse perpendi-colare al piano di granito vengonomisurate utilizzando la bilancia dina-mometrica, vincolata al primo giuntodel braccio robotico tramite una flan-gia rigida [3]. La bilancia è essen-zialmente composta da due travi asezione quadrata: su ciascuna di esse

Figura 1 – Apparato sperimentale: braccio robotico planare, sottosistema di controllo,

sistema pneumatico e sistema di misura

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GLIALTRI TEMI

sono collegati a ponte intero estensi-metri elettrici a resistenza metallica.Per il condizionamento e l’amplifica-zione dei ponti estensimetrici si è uti-lizzato il sistema Vishay 2300, mentreper acquisire il segnale si è utilizzatauna scheda I/O National Instruments.Il set-up di misura è presentato in Fig.2 e le specifiche principali della bilan-cia dinamometrica sono riassuntenella Tabella 1.

Misura delle caratteristichestatiche e dinamiche del Robote della bilancia dinamometricaSi sono dapprima eseguite le taraturestatiche e dinamiche della bilanciadinamometrica, ottenendo risultatisperimentali con deviazione massimadalla linearità dell’1%, includendo an-che gli effetti d’isteresi [5]. I coeffi-cienti di smorzamento lineari e rota-zionali della bilancia dinamometrica,in particolare, sono stati stimati per

mezzo di un test di risposta a uningresso a gradino [5]. La curvadi taratura coppia - rotazione e lacurva di risposta al gradino dellabilancia dinamometrica sonoriportate in Fig. 3. Si sono, quin-di, ricavati sperimentalmente lacurva di rigidezza e il coefficien-

Figura 2 – Bilancia dinamometricarealizzata tramite travi in materiale

polimerico estensimetrate

Tabella 1. Specifiche principali della bilancia dinamometrica

Forza massima nelle direzioni x e y 1 NRisoluzione (forza) 1,7 · 10-3 NAccuratezza (forza) ± 54 · 10-3 NCoppia massima attorno all’asse z 0,320 NmRisoluzione (coppia) 2,6 · 10-4 NAccuratezza (coppia) ± 85 · 10-4 NPrima frequenza propria (robot + bilancia dinamometrica) > 15 Hz

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GLIALTRI TEMI

te di smorzamento dei giunti [5]. Infi-ne, grazie al set-up sperimentale rea-lizzato, si sono effettuate misure indi-rette dei parametri inerziali attraversomisure di forza e coppia, nota la geo-metria del sistema e utilizzando sem-plici traiettorie [5]. Con questo meto-do si sono ottenute stime dei parame-tri inerziali con incertezze inferiori al2%.

MISURA DEI DISTURBI DINAMICIIl controllo implementato nel robotpermette di sfruttare il grado di libertàridondante per ottenere una coppianulla trasferita al basamento delrobot, nell’ipotesi di un robot idealecon giunti perfettamente rigidi. Talerisultato è stato testato in simulazioneper una serie di traiettorie lineari e cir-colari all’interno dello spazio di lavo-ro del manipolatore, permettendo ladefinizione di una zona dello spaziodi lavoro in cui la coppia (o una com-ponente della forza) trasferita a telaioè nulla [1].La coppia, misurata sperimentalmenteper una traiettoria circolare contenutanello spazio di lavoro a coppia nulla,è risultata essere dell’ordine dei0,025 Nm a causa della flessibilità

dei giunti del robot reale [1]: ciò equi-vale a una riduzione della coppiasperimentale del 91%, rispetto al casoin cui si minimizzino le accelerazionidi giunto. Tale risultato è confermatodalle simulazioni effettuate con il simu-latore a giunti flessibili [5], i cui valo-ri di coppia hanno uno scarto percen-tuale massimo inferiore al 5% rispettoalle misure sperimentali [1]. Tale scar-to è essenzialmente imputabile all’in-certezza dei parametri dinamici usatinel simulatore a giunti flessibili, cioè:(i) parametri inerziali, (ii) rigidezze esmorzamenti, (iii) isteresi dei giuntidel robot e della bilancia dinamome-trica, (iv) il gioco dei giunti stessi, e (v)gli effetti indotti dalla presenza deicavi.

RIFERIMENTI

[1] S. Cocuzza, I. Pretto, S. Debei: Reac-tion Torque Control of Redundant SpaceRobotic Systems for Orbital Maintenanceand Simulated Microgravity Tests, ActaAstronautica, Article in press, 2010.[2] L. Sciavicco, B. Siciliano: Roboticaindustriale-Modellistica e controllo dimanipolatori, McGraw-Hill Libri Italia,Milano, 2000.[3] S. Cocuzza, C. Bettanini, M. De

Cecco, C. Menon, M. Zaccariotto, F.Angrilli: Free-Flying Robot 3D SimulatorValidation by means of Air-Bearings Table2D Tests – Test-Bed Design, Proceedings ofthe 56th International Astronautical Con-gress, Fukuoka, Japan, 2005.[4] S. Cocuzza, C. Menon, A. Aboudan,A. Bulgarelli, F. Angrilli: Free-Flying 3DSpace Robot Prototype Design and Zero-gExperiments on ESA Parabolic Flights, Pro-ceedings of the 55th International Astro-nautical Congress, Vancouver, Canada,2004.[5] S. Cocuzza, C. Menon, F. Angrilli:Free-Flying Robot Tested on ESA ParabolicFlights: Simulated Microgravity Tests andSimulator Validation, Proceedings of the58th International Astronautical Congress,Hyderabad, India, 2007.

Figura 3 – Taratura coppia-rotazione (sopra) e curva di risposta al gradino (sotto)

Silvio Cocuzza si è lau-reato Ingegneria Mecca-nica e ha conseguito ilDottorato di Ricerca inScienze e Tecnologie Spa-ziali. Attualmente è As-segnista di ricerca presso

il CISAS “G. Colombo” – Università diPadova, e cultore della materia per i set-tori disciplinari ING-IND/12 e ING-IND/13.

Stefano Debei, PhD inScienze e TecnologieSpaziali, è Professore As-sociato in Misure Mecca-niche e Termiche e Col-laudi presso l’Universitàdi Padova. Nel 2004 JPL

gli ha conferito un riconoscimento per leattività scientifiche e tecniche svolte. Èresponsabile tecnico e scientifico dinumerosi progetti di ricerca anche conle principali agenzie spaziali.

Francesco Angrilli èProfessore Ordinario diMisure Meccaniche e Ter-miche all’Università diPadova dal 1976. È di-rettore del Centro di Studie Attività Spaziali CISAS

“G. Colombo” all’Università di Padova(1994-2008). È stato responsabile tec-nico e scientifico di numerosi strumentispaziali tra cui lo strumento HASI utiliz-zato nella missione a Titano Cassini-Huygens.

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LMS E LA FUTURARIVOLUZIONEDELL’INNOVAZIONEINGEGNERISTICA

LMS, con i suoi 30 anni di esperienza, èpartner di riferimento per le maggiori realtàindustriali dei settori automobilistico, aero-spaziale e meccanico, che aiuta a migliora-re la qualità dei prodotti e ad accelerare iltime to market. Con un’unica combinazionedi software per la simulazione 1D e 3D, solu-zioni per il testing e servizi di ingegneriaLMS copre tutti gli ambiti ingegneristici:dalla dinamica di sistemi, integrità strutturalee sound quality, alla fatica, sicurezza e con-sumi energetici. Senza dubbio il 2009 è stato un anno diffi-cile, che ha registrato una diminuzione delvolume d’affari del 25-30% da parte di mol-tissime aziende, soprattutto quelle legate alsettore automotive. Tuttavia esistono societàche stanno cercando di trasformare questacrisi globale in un’opportunità, con una visio-ne strategica, proiettata al futuro e orientataalla globalizzazione. È questo il caso di LMS International: pionieredell’ingegneria strutturale e della sperimenta-zione NVH, inventore dell’ingegneria ibrida edi molte tecnologie brevettate nei campi dellasperimentazione e della simulazione virtuale,LMS continua a investire nel futuro, con il benpreciso obiettivo di un pianeta migliore e,soprattutto, più sostenibile.

NEWS

gato Urbain Vandeurzen, Chairmane CEO di LMS International.

On the roadIl gruppo Fiat ha adottato come pro-prio standard diverse soluzioni LMSper il testing e la simulazione 1D e 3D:ad esempio, la piattaforma di speri-mentazione LMS Test.Lab, e il solutoreper la predizione di vita a fatica LMSVirtual.Lab Durability, più recentemen-te anch’esso pienamente integrato nelprocesso ingegneristico per lo sviluppodi nuovi modelli di autovetture.“Interagiamo con molte società delgruppo Fiat, come Fiat PowertrainTechnologies, Magneti Marelli, i cen-tri di ricerca CRF ed Elasis, e con inostri partner e fornitori. È importante che tuttiutilizzino gli stessi strumenti per condivideredati e progettare le migliori automobili possi-bili” ha spiegato l’ing. D’Aprile, Fiat GroupAutomotive.Data la crescente attenzione, da parte dell’opi-nione pubblica, nei confronti delle emissioni no-cive e dell’efficienza energetica, non sorprendevedere come tutti i produttori di auto stiano cer-cando di scendere al di sotto dei 100 g/km diCO2. Tra i costruttori di auto europei il gruppoFiat è vicino all’obiettivo di scendere, entro il2015, a 130 g/km, piazzandosi meglio deicostruttori tedeschi e giapponesi.

In the airUn altro settore industriale in piena trasforma-zione è quello aeronautico. Oltre a ridurre sem-pre più i tempi di realizzazione, si sta cercan-do di costruire aerei meno costosi, sostenibili econfortevoli senza sacrificare, ovviamente, lasicurezza. Gli obiettivi prevedono di diminuireil consumo di carburante del 15% e di ridurreil rumore in cabina del 50% entro il 2020.Nonostante la crisi, il settore spaziale è inpiena crescita, con un numero sempre mag-giore di satelliti che orbitano intorno allaterra. Thales Alenia Space, il secondo produt-tore di satelliti in Europa, sta ultimando nellostabilimento di Roma 48 satelliti Globalstar diseconda generazione. I primi sei verrannolanciati nello spazio entro settembre 2010 e isistemi LMS sono utilizzati quotidianamenteper finalizzare tutti i test di qualifica ambien-tale vibro-acustica.“L’esempio di Thales Alenia Space mette in evi-denza il valore dei nostri sistemi in un’industriadove prestazioni, affida-bilità e compatibilità sonocruciali. Negli ultimi cin-que anni abbiamo ven-duto almeno un sistemaal mese a centri per l’in-tegrazione di satelliti chevolevano standardizzarsisulla nostra soluzione.Abbiamo praticamenteattrezzato l’80% del mer-cato”, ha commentato ilJan Leuridan, CTO diLMS International.

On the seaPer quanto riguarda l’industria cantieristica,dalle enormi portacontainer intercontinentalidella flotta Maersk alle grandi navi da crocie-ra, molti costruttori devono oggi affrontarenuove sfide, nate semplicemente dalle dimen-sioni delle proprie imbarcazioni.L’attenzione non si rivolge esclusivamente allasoluzione di problematiche di tipo ambientale(secondo un recente articolo dell’ UK Guar-dian, infatti, l’industria navale sarebbe la piùinquinante al mondo) ma, parallelamente, que-ste navi devono anche essere sottoposte anumerosi test di certificazione per quantoriguarda il rumore e le vibrazioni. Presso il Cetena di Genova, centro di ricer-ca e consulenza per le navi e il mare, ven-gono adottate le più moderne soluzionisperimentali per certificare la conformitàdelle attrezzature navali rispetto a svariatistandard di omologazione marittima. Nonsolo test di shock per la verifica di condi-zioni estreme, quindi, ma verifiche specifi-che su tutti i componenti: basti pensare chepersino un lampadario di Murano deveessere sottoposto a indagini approfonditeper determinarne le frequenze di risonan-za acustica.“Non possiamo fidarci dei risultati ottenuticon un sistema qualunque” dice StefanoQualich, Cetena, “Noi abbiamo bisognodella precisione del controllo e della velocitàdi acquisizione dei dati, che la soluzioneLMS è in grado di offrirci”.

Per ulteriori informazioni:www.lmsintl.com

“LMS è un marchio storicamente molto notonel mondo automotive. Ma uno dei nostri puntidi forza risiede proprio nell’applicabilità dellanostra tecnologia anche ad altri comparti indu-striali. Abbiamo assistito a una grande cresci-ta nell’aerospace, nel ground vehicle e inmolte industrie meccaniche high-tech”, ha spie-

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CAM

PIE

COM

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BILIT

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ETTR

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AGNET

ICA

Generatore di campo E.M. nelle frequenze 300 MHz - 3 GHz

Carlo Carobbi*, Marco Cati**, Carlo Panconi***

per la scelta appropriata dei parametri d’antenna

* Dipartimento di Elettronicae Telecomunicazioni, Università di Firenze** Ricerca e Sviluppo, Esaote S.p.A.,Firenze*** Istituto Tecnico Industriale Statale“Silvano Fedi”, Pistoiamarco.cati@esaote.com

STATO DELL’ARTE NEL CAMPO DEI CONFRONTIINTERLABORATORIO

Una sorgente di campo elettromagne-tico di riferimento è lo strumento d’in-dagine essenziale per valutare lariproducibilità delle misure di campielettromagnetici radiati. A tale propo-sito, negli anni passati [1-6] gli autorihanno condotto due rigorosi confrontiinterlaboratorio nell’ambito dellaCompatibilità Elettromagnetica (CEM),per valutare il comportamento dellecamere anecoiche compatte fra30 MHz e 300 MHz. Da parte deipartecipanti ai confronti (14 laborato-ri, sparsi sul territorio nazionale) fuespressa piena soddisfazione circa irisultati ottenuti e il desiderio di esten-

dere l’attività a frequenze superiori a300 MHz. Anche nel settore civile,infatti, le prove di emissione radiatasono state recentemente estese finoalla frequenza di 6 GHz (con impiegodi siti anecoici al di sopra di 1 GHz).In analogia con quanto già fatto per labanda di frequenza 30 MHz-300 MHz, si poneva quindi il problemadi realizzare una sorgente di campoelettromagnetico d’elevata stabilità edi potenza adeguata a ottenere unelevato rapporto segnale/rumore sulricevitore, per frequenze comprese tra300 MHz e 3 GHz. Merita qui ricor-dare che, sebbene la conoscenza delvalore di campo elettromagneticogenerato a una distanza fissata dallasorgente non sia indispensabile percondurre un’attività di confronto inter-

laboratorio, conoscerne il valore conbassa incertezza è utile sia per il pro-getto della prova di confronto sia perl’individuazione di eventuali errorisistematici significativi.Una sorgente di campo elettromagne-tico è composta essenzialmente da: (i)il generatore, responsabile dellagenerazione del segnale in radio-fre-quenza (RF), e (ii) l’antenna, respon-sabile dell’irradiazione del segnaleRF nello spazio circostante. Il genera-tore da noi realizzato per la banda difrequenze 30 MHz–3 GHz presentacaratteristiche simili a quello, descrittonella rubrica della CEM di T_M n. 1del 2008, per impiego da 30 MHz a300 MHz. Si tratta di un generatoreimpulsivo che genera uno spettro apettine (comb generator), compatto,alimentato a batteria, leggero, congrande autonomia, che non necessitadi cavi di collegamento (né verso l’a-limentazione, perché alimentato abatterie, né verso il carico, perchémolto leggero e quindi auto-sostenutotramite il connettore RF). Il campo difrequenza si estende da 20 MHz(spaziatura fra le righe) a 3 GHz. Ilgeneratore è stato realizzato su un cir-cuito stampato (Fig. 1) alloggiato inun contenitore in alluminio apposita-mente tornito (Fig. 2). La scelta del-l’antenna è caduta su una log-periodi-ca commerciale d’eccellenti qualitàsia meccaniche sia elettriche, cheoffre un buon compromesso in terminidi compattezza, guadagno e larghez-za di banda.

A REFERENCE E.M. FIELD SOURCE FOR THE 300 MHz-3 GHzFREQUENCY RANGEWe describe the principle of operation and the performances of a combgenerator designed to cover the 20 MHz–3 GHz frequency range and sat-isfying the basic requirements for its application as a reference E-fieldsource, when used to feed an appropriate transmitting antenna. Log-peri-odic antennas provide adequate gain and bandwidth for such application.Nowadays several commercial models can cover the decade of interesthere, i.e. 300 MHz-3 GHz: however they suffer from the ambiguity origi-nated from the motion of the phase-centre with frequency. Guidance is hereoffered in this respect, showing how the appropriate antenna parameter(gain for transmission, antenna calibration factor for reception) can bederived from the corresponding free-space calibration data.

RIASSUNTOSi descrivono il principio di operazione e il funzionamento di un generato-re di spettro a pettine che copre l’intervallo di frequenze 20 MHz–3 GHze soddisfa i requisiti per la sua applicazione come sorgente di campo elet-trico di riferimento, se utilizzato con un’antenna trasmissiva appropriata. Leantenne log-periodiche posseggono banda e guadagno consoni per l’ap-plicazione. Diversi modelli coprono oggi la decade d’interesse, cioè300 MHz-3 GHz: tuttavia soffrono del problema dello spostamento del cen-tro di fase con la frequenza. Si analizza qui il problema, mostrando comeuna scelta appropriata dei parametri d’antenna (guadagno per la trasmis-sione, fattore di taratura d’antenna per la ricezione) può derivare dai cor-rispondenti dati di taratura nello spazio libero.

circuito per determinare la durata del-l’impulso. La linea di trasmissione èrealizzata da una microstriscia su sub-strato FR4. La rete formatrice dell’im-pulso ha lo scopo di “sagomarlo”, li-mitando oscillazioni e altre aberrazio-ni della forma d’onda, ed è basata sul-l’impiego d’un diodo Schottky. Questoha anche il compito d’isolare la retedi generazione dell’impulso dai se-gnali indesiderati, presenti all’uscitadel generatore (ricordiamo che il cari-co è un’antenna) nell’intervallo di tem-po fra un impulso e il successivo. Larete di adattamento consente di pre-sentare alla rete formatrice un caricopraticamente resistivo e indipendentedal carico offerto dall’antenna. La reted’adattamento consente di realizzarel’impedenza d’uscita del generatoredi 50 Ω.

IL GENERATORE IMPULSIVO:CARATTERISTICHE ELETTRICHE E MECCANICHE

Nella Fig. 4 è riportata la potenza for-nita dal generatore impulsivo a uncarico di 50 Ω. La potenza erogata èintorno a –25 dBm fino a 1 GHz edegrada dolcemente fino a circa

T_M ƒ 58

IL GENERATORE IMPULSIVO:PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Lo schema a blocchi dei generatori èriportato in Fig. 3. Il generatore sicompone essenzialmente di tre sezio-ni principali e d’una sezione ausilia-ria di alimentazione (non rappresen-tata in Fig. 3):• La sezione di generazione d’ondaquadra (composta dal generatore edal divisore del segnale di temporiz-zazione o clock);• La sezione di generazione dell’im-pulso (composta dal circuito di gene-razione e dalla rete formatrice del-l’impulso);• La rete di adattamento.In Fig. 3 è stato identificato anche ilcarico, dato da un’antenna.Il segnale di temporizzazione è otte-nuto da un oscillatore a onda quadraal quarzo (oscillatore alla frequenzadi 20 MHz) con elevata stabilità. Ilpilotaggio della rete di generazionedell’impulso è realizzato tramite uncircuito separatore, in grado d’eroga-re correnti relativamente intense. Larete di generazione dell’impulso utiliz-za un diodo Step Recovery per realiz-zare le transizioni veloci1 e un tratto dilinea di trasmissione chiusa in corto

–43 dBm a 3 GHz. La spaziatura frale righe spettrali è 20 MHz, adeguataper caratterizzare la risposta in fre-quenza di un sistema sopra i200~300 MHz. In Fig. 4 è riportataanche la fascia d’incertezza associa-ta alla stima della potenza. L’incertez-za estesa è 0,6 dB (quindi l’ampiezzadella fascia è 1,2 dB), espressa in ter-mini di due scarti tipo. La taratura èstata effettuata alla temperatura am-biente quasi costante di 20 °C. Nel-l’impiego comune i generatori sonosoggetti a fluttuazioni termiche e asollecitazioni meccaniche più consi-stenti di quelle sperimentate nellataratura.È stata allora valutata l’instabilità del-l’ampiezza delle righe spettrali(media sulle 150 righe spettrali fra20 MHz e 3 GHz) dovuta a fluttua-zioni termiche di ±5 °C attorno a20 °C, che è risultata di 0,06 dB (1scarto tipo). Per un eventuale impiegoin ambiente aperto si è valutata anchel’instabilità per fluttuazioni di ±15 °Cattorno a 20 °C, che è risultata di0,25 dB (1 scarto tipo). L’instabilitàdovuta all’operazione di connessio-ne/sconnessione del connettore RF èrisultata di 0,02 dB (su dieci opera-zioni). L’instabilità, sia a breve (1 h)sia a medio termine (12 h), è risultatainferiore a 0,02 dB (1 scarto tipo).Riassumendo, l’instabilità dell’ampiez-za delle righe nell’intervallo di fre-quenza 20 MHz – 3 GHz è pari a0,07 dB (1 scarto tipo) per variazionidi temperatura di ±5 °C attorno a20 °C e di 0,25 dB (1 scarto tipo) pervariazioni di ±15 °C attorno a 20 °C.La forma d’onda del generatore neldominio del tempo (tensione su 50 Ω)è un impulso unidirezionale con piccodi circa 1,5 V e durata a metàampiezza di circa 270 ps, di formamolto regolare (si veda la Fig. 5, dove

Figura 1 – Fotografia del circuito elettronico del generatore impulsivodi alta frequenza. Sono inclusi anche un adattatore SMA

maschio-maschio e una transizione SMA femmina - N femmina da pannello, presenti nell’allestimento finale con l’involucro meccanico

Figura 2 – Fotografia dell’involucro metallico del generatore impulsivo di alta frequenza. Sono visibili

il tasto di accensione (in basso), gli accessi alle batterie (affiancati) e la presa per l’alimentazione esterna (in alto)

Figura 3 – Schema a blocchi del generatore impulsivo

è rappresentata la forma d’ondagenerata dal prototipo realizzato).Ulteriori caratteristiche interessanti delgeneratore sono la leggerezza (menodi 0,5 Kg, incluse le batterie), la com-pattezza (forma cilindrica, diametro70 mm, altezza 130 mm) l’autonomia(più di 24 h, con quattro pile tipoAA), l’accesso al pacco batterie indi-pendente dall’accesso all’elettronica(per evitare danni accidentali), la di-sponibilità di una presa per alimenta-zione DC esterna, lo spegnimentoautomatico quando il livello di ali-mentazione scende sotto un valoreprestabilito, il connettore RF di tipo N.

ANTENNA LOG-PERIODICA:GUADAGNO E SPOSTAMENTODEL CENTRO DI FASE

Il guadagno G di qualsiasi antenna è(i) definito in condizioni di spaziolibero (antenna isolata), (ii) un para-metro di campo lontano (componentidi campo elettrico E e di campomagnetico H tra loro ortogonali e tali che dove è l’impe-denza di spazio libero ( ≈ 377Ω), (iii) riferito al centro di fase dell’an-tenna. Come ricordato precedente-mente, il centro di fase delle antennelog-periodiche varia con la frequen-za. All’incirca il centro di fase si spo-sta lungo l’asse dell’antenna dallaposizione corrispondente alla coppiadi dipoli più lunghi, alla frequenzaminima di utilizzo ( ), alla coppia fU ,min

ζ0

ζ0 E H = ξ0

di dipoli più corti, alla frequenza mas-sima ( ). Questa circostanzacomplica l’impiego delle antenne log-periodiche e l’interpretazione dei lorodati di taratura.Ovviamente, se siamo interessati alcampo generato a una distanza granderispetto allo spostamento del centro difase, la correzione diviene trascurabile eil guadagno di spazio libero G può esse-re utilizzato con errore trascurabile. Seviceversa questo non si verifica (comenel caso della generazione d’un campoper confronti interlaboratorio o per lemisure di campi elettromagnetici di di-sturbo nelle prove di emissione CEM), lacorrezione diviene particolarmente signi-ficativa. Si faccia riferimento alla Fig. 6,dove è riportata una classica struttura diantenna log-periodica.Si consideri il caso in cui s’intendapredire il campo elettromagnetico, indirezione di massima radiazione adistanza fissa dall’antenna trasmitten-te e non grande rispetto allo sposta-mento del centro di fase. In questocaso, occorre tener conto dello spo-stamento del centro di fase con la fre-quenza. Sia Dn la distanza dal verticedella log-periodica al punto O dove sivuole predire il campo generato, lastessa distanza a tutte le frequenzed’interesse. In questo caso s’impiegala nota formula (si veda la Rubricadella CEM del n. 1 del 2009 di T_M):

E (Dn)=P + G –20log Dcf ++ 10logζ –10log (4π)

(1)

dove E(Dn) è il campo elettrico indB(V) a distanza Dn dal vertice del-

fU ,max

Figura 4 – Potenza su 50 Ω fornita dal generatoreimpulsivo di alta frequenza fino a 3 GHz.

L’ampiezza della fascia di incertezza è 1,2 dB (incertezza estesa, 2 scarti tipo, pari a 0,6 dB)

Figura 5 – Tensione su 50 Ω fornita dal generatoreimpulsivo. Forma d’onda acquisita con oscilloscopio

numerico di banda analogica 12 GHz e frequenza di campionamento di 40 GS/s

Figura 6 – Rappresentazione tridimensionale d’una antenna log-periodica

l’antenna, G è il guadagno di spaziolibero in dB, P è la potenza disponi-bile in dB(W) applicata al bocchetto-ne di ingresso, Dcf è la distanza di O

dal centro di fase in metri e è l’im-pedenza di spazio libero ≈377Ω.Si consideri nuovamente la(1): sommando e sottraendo il termine20log Dn si ottiene:

E (Dn)=P + G –20log Dn ++ 10logζ0 –10log (4π)

(2)

Dove:

(3)

La maggior comodità della (2) rispet-to alla (1) sta nel fatto che in essaappare direttamente la distanza fissaDn anziché la distanza variabile Dcf.Si deve tener conto che le distanze Dne Dcf stanno in questa relazione:

(4)Dove con xn s’è indicata la distanza delcentro di fase dal vertice dell’antennamisurata a partire dal vertice della stes-sa. Sostituendo la (4) nella (3) si trova:

D D xcf n n= +

G G D

Dnn

cf= +

20log

ζ0

ζ0

ζ0

T_M ƒ 60

N.01ƒ

;2010

(5)

Da quanto sopra discusso si compren-de che la correzione data dal termine

del guadagno Gn

rispetto a quello di spazio libero Gpuò essere piuttosto significativa: peresempio, se Dn = 3m e l’antenna èlunga L = 60 cm, il termine correttivovaria da 0 dB alla frequenza di mas-simo utilizzo a –1,58dB allafrequenza di minimo utilizzo . Sievince quindi che, trascurando questacorrezione, il valore di campo elettro-magnetico generato rischia di avereun’incertezza troppo elevata per gliscopi proposti2.Per inciso, merita osservare che, notala lunghezza dell’antenna L lungo l’as-se, dagli elementi radianti più lunghial vertice, la distanza xn può esserescritta come (vedi [8]):

(6)

La formula permette di determinare lospostamento del centro di fase xnrispetto al vertice dell’antenna per cia-scuna frequenza f compresa tra ed .

CONCLUSIONI

La disponibilità di generatori comequelli qui descritti è un requisito tecni-co essenziale per chi intende genera-re un campo elettromagnetico di rife-rimento a frequenze superiori a30 MHz. L’assenza di cavi di colle-gamento fra generatore e antennaconsente di eliminare le incertezzeassociate alla riflessione e diffusionedel campo elettromagnetico da partedei cavi e, specie per il campo di fre-quenza da 30 MHz a 300 MHz, dieliminare anche le incertezze dovutealla corrente di modo comune residua

fU ,max

fU ,min

x L

f ff fn

U

U U

= −−

−

1 ,min

,max ,min

fU ,min

fU ,max

− +

20 1log xD

n

n

sui cavi per l’imperfetto bilanciamentodell’antenna. La compattezza e leg-gerezza di questi generatori li rendeideali per l’impiego come campioniitineranti di campo elettromagnetico.L’elevata stabilità dei generatori, unitaalla disponibilità di simulatori dicampo elettromagnetico in grado dipredire il comportamento delle anten-ne, in ambiente ideale dal punto divista elettromagnetico, consente poidi realizzare sorgenti campione abassa incertezza (dell’ordine di 1 dB,in termini di 2 scarti tipo).

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

[1] C. Carobbi, L. Millanta: Confrontointerlaboratorio di misure e prove di emis-sioni radiate, Tutto_Misure, n. 2/2006.[2] C. Carobbi, M. Cati, L. Millanta, C.Panconi: Confronto Interlaboratorio fraCamere Anecoiche Compatte, Atti XXIIICongresso Nazionale Gruppo MisureElettriche ed Elettroniche, L’Aquila, 11-13Set. 2006, pp. 191-192.[3] C. Carobbi, M. Cati, L. Millanta, C.Panconi: Generatore a Pettine per Con-fronti di Campo Elettromagnetico Radiato:Contenuto Spettrale, Stabilità, Atti XXIIICongresso Nazionale Gruppo MisureElettriche ed Elettroniche, L’Aquila, 11-13Set. 2006, pp. 193-194.[4] C. Carobbi, M. Cati, L. Millanta, C.Panconi: Confronti Interlaboratorio diMisure di Campi Elettromagnetici: l’Espe-rienza dell’Unità GMEE di Firenze, AttiXXIV Congresso Nazionale Gruppo Misu-re Elettriche ed Elettroniche, Torino, 6-8Set. 2007, pp. 241-242.[5] C. Carobbi, M. Cati, C. Panconi: Gene-ration and Measurement of a ReferenceField for Round-Robin Comparison Purpo-ses, in Proc. IEEE International Symp. onEMC, Detroit, Aug. 18-22, 2008.[6] C. Carobbi, M. Cati, C. Panconi:Reproducibility of Radiated EmissionsMeasurements in Compact, Fully–Ane-choic, Rooms – The Contribution of theSite-to-Site Variations, IEEE Transactions onElectromagnetic Compatibility, vol. 51,no. 3, pp. 574-582, Aug. 2009.[7] HP Application Note 918: Pulse andWaveform Generation with Step RecoveryDiodes, Hewlett and Packard, 5954-2056(10/84).[8] NPL Best Measurement Practice Guideno.73: Calibration and use of antennas,focusing on EMC applications, December2004.

NOTE

1 Chi fosse interessato ad approfondirepuò trovare abbondanti informazioni siasul comportamento elettrico dei diodi StepRecovery sia su diverse soluzioni circuitaliper la realizzazione di generatori diimpulsi veloci in [7].2 Si può dimostrare (ma non lo faremo)che nel caso della ricezione valgono con-siderazioni analoghe al caso della tra-smissione, ovvero se la trasmittente èposta a distanza indefinita dalla log-perio-dica ricevente, si impiega il parametroAntenna Correction Factor (ACF) di spa-zio libero. Se, invece, lo spostamento delcentro di fase della ricevente non è tra-scurabile rispetto alla distanza dalla sor-gente, si deve impiegare un ACFn definito

come dove

il significato dei simboli xn e Dn è lo stes-so di quello del testo.

ACF ACF x

Dnn

n= + +

20 1log

G G

xDn

n

n

= − +

20 1log

Carlo Carobbi si è lau-reato con lode in Ingegne-ria Elettronica nel 1994presso l’Università diFirenze. Dal 2000 è Dot-tore di Ricerca in Telemati-ca. Nel 2001 è ricercato-

re del Dipartimento di Elettronica e Tele-comunicazioni dell'Università di Firenze,dove è docente di Misure Elettroniche eCompatibilità Elettromagnetica.

Marco Cati si è laureatocon lode ed encomio so-lenne in Ingegneria Elettro-nica all’Università di Firen-ze nel 2001. Dal 2005 èDottore di Ricerca in Inge-gneria dell’Affidabilità,

Manutenzione e Logistica. Dal 2005 faparte del reparto R&S di Esaote, dove èresponsabile delle verifiche di Compatibili-tà Elettromagnetica su dispositivi ecografici.

Carlo Panconi si è lau-reato nel 2003 in Inge-gneria Elettronica all’Uni-versità di Firenze. Dottoredi Ricerca in “Controlli nondistruttivi”, dal 1988 èinsegnante di Laboratorio

di Elettrotecnica e di Elettronica nel trien-nio degli Istituti Tecnici e Professionali.

CAMPI E COMPATIBILITÀ

ELETTROMAGNETICA

Unità di Benevento (prof. Pasquale Daponte)Dip. Ingegneria - Università del SannioC.so Garibaldi 107 - 82100 Benevento - Tel. 0824305817E-mail: daponte@unisannio.itAttività: Sviluppo di algoritmi e architetture per l’elaborazione di segnali dimisura, metodi per la caratterizzazione di apparecchiature basate su con-vertitori A/D eD/A, metodi e strumenti di misura per sistemi e segnali di tele-comunicazione, sviluppo di metodi di rilevamento e predizione di guasti,misure su magneti superconduttori.Aree principali d’interesse: Sistemi a PLC, DSP e microcontrollori. Siste-mi di elaborazione di segnali e immagini. Sistemi di misura distribuiti. Siste-mi di misura in tempo reale. Strumentazione di misura virtuale. Metodi dirilievo di guasti su componenti e sistemi. Misure per controllo e migliora-mento della qualità. Misure per le telecomunicazioni. Misure di campi elet-tromagnetici. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico.

Unità di Bologna (prof. Gaetano Pasini)Dip. Ingegneria Elettrica - Università di BolognaV.le Risorgimento 2 40136 Bologna - Tel. 0512093473E-mail: gaetano.pasini@unibo.itAttività: Sviluppo di sensori per misure su sistemi in media e alta tensioneMetodi di misura delle scariche parziali. Strumentazione elettronica di misu-ra. Test innovativi per la valutazione dell’affidabilità dei componenti elettro-nici. Caratterizzazione di componenti attivi a radiofrequenza.Aree principali d’interesse: Sistemi di acquisizione dati. Sistemi dina-mici non lineari. Sincronizzazione dei sistemi di misura. Sensori e microcon-trollori. Misure per l’automazione industriale. Misure per l’affidabilità deicomponenti elettronici. Misure di dispositivi a microonde. Misure di scaricheparziali. Misure per l’analisi della qualità dell’alimentazione elettrica. Dia-gnostica su sistemi elettrici.

Unità di Brescia (prof. Franco Docchio)Dip. Ingegneria dell’Informazione - Università di BresciaVia Branze 38 - 25123 Brescia - Tel. 0303715441, E-mail: franco.docchio@ing.unibs.itAttività: Ricerca di base, Ricerca applicata, incubatore imprenditoriale,consulenza, formazione.Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Sistemi di visione 2D e 3D,scanner 3D. Strumentazione di misura virtuale. Sensori e microcontrollori. Sen-sori e trasduttori: biosensori. Sensori e trasduttori: interfacce. Sensori e trasdut-tori: elettroottici e a fibra. Sensori intelligenti e reti di sensori, Sensori wireless.Misure non invasive e wireless. Trasferimento di conoscenze nella scienza dellemisure e nella ricerca sui materiali.

Unità di Cagliari (prof. Carlo Muscas)Dip. Ingegneria Elettrica ed Elettronica - Università di CagliariP.za d’Armi - 09123 Cagliari - Tel. 0706755860E-mail: carlo@diee.unica.itAttività: Ricerca applicata, Consulenza.Aree principali d’interesse: Sistemi di misura distribuiti. Sincronizzazionedei sistemi di misura. Strumentazione di misura virtuale. Misure di potenza e dienergia elettrica, anche in regime non sinusoidale. Misure per l’analisi della qua-lità dell’alimentazione elettrica. Sistemi per la gestione dell’energia.

Unità di Cassino (prof. Andrea Bernieri)Dip. Automazione, Elettromagnetismo, Ingegneria dell’Informazione, Matematica Industriale - Università di CassinoVia G. Di Biasio 47 - 03047 Cassino (FR) - Tel. 07762993671E-mail: bernieri@unicas.itAttività: Centro SIT. Ricerca applicata per realizzazione e caratterizzazio-ne sperimentale di sensori innovativi. Sistemi automatici di misura. Metodi etecniche di misura. Taratura e conferma metrologica.Aree principali d’interesse: Metrologia primaria. Sensori e microcon-trollori. Sensori intelligenti e reti di sensori, sensori wireless. Misure non inva-sive e wireless. Misure per le telecomunicazioni. Misure di potenza e di ener-gia elettrica, anche in regime non sinusoidale.

LOSPA

ZIO

DEL

GM

EEE

DEL

GM

MT

T_M N. 1/10 ƒ 61

Verso il trasferimento tecnologicoLe unità del GMEE e le loro aree d’interesse – 2010

* Politecnico di Torino – ** Direttore di Tutto_Misurefranco.docchio@ing.unibs.it

Valeria Teppati*, Franco Docchio**

In collaborazione con l’Associazione GMEE e il GMMT: F. Docchio, A. Cigada

THE GMEE LABORATORIES AND THEIR COMPETENCEAREAS - 2010

The fruitful collaboration between Universities and Industry stemsfrom a detailed knowledge of the main areas of basic and appliedresearch, and Technology Transfer, of the University laboratoriesand Research Centers. In 2009, the GMEE Association, owner ofthe Journal Tutto_Misure has taken part to the Event “Affidabilità eTecnologie” with its own booth, to better promote its spectrum ofactivities and to stimulate visitors to a close cooperation with its Lab-oratories. On that occasion, a list of all the GMEE Laboratories andCenters had been prepared, with their Areas of Interest. The suc-cess of the experience has led GMEE to repeat and to broaden thelist, and to locate it directly within the Journal. Industries interested in a close collaboratrion wilth the GMEELaboratories and Research Centers can directly contact theresponsibles of each Laboratory, or send a message to the Edi-tor at franco.docchio@ing.unibs.it, or to the official websiteof the GMEE at info@gmee.org.

La collaborazione tra Università e imprese nasce e si rafforza attra-verso una più diffusa conoscenza delle attività di ricerca di base, ricer-ca applicata e trasferimento tecnologico dei Laboratori Universitari eCentri di Ricerca. Nel 2009 l’Associazione GMEE, proprietaria diTutto_Misure, ha partecipato all’evento AFFIDABILITÀ & TECNOLO-GIE con un suo spazio espositivo, per meglio promuovere la propriaattività e invogliare le imprese e i visitatori a una maggior collabora-zione con le proprie Unità. Per l’occasione, era stato predisposto unelenco delle Unità GMEE con le loro attività e Aree di Interesse. Il successo dell’esperienza ha motivato gli scriventi a ripeterlaed ampliarla, grazie all’ospitalità della rivista Tutto_Misure. Peruna maggior fruibilità del materiale, le Aree di Interesse sonostate ridotte e standardizzate e le Unità interessate a rapporticon le imprese hanno potuto aggiornare la propria offerta di tec-nologia nell’elenco, che presentiamo di seguito.Le Imprese interessate a rapporti di collaborazione con le Unitàpossono rivolgersi direttamente agli indirizzi delle stesse, allanostra Redazione, inviando una mail afranco.docchio@ing.unibs.it, o al sito ufficiale del GMEE a info@gmee.org.

Unità di Bari (prof. Mario Savino)Dip. Ingegneria Elettrotecnica ed Elettronica - Politecnico di BariVia Orabona 4 - 70125 Bari - Tel. 0805963266, E-mail savino@misure.poliba.itAttività: Sviluppo di sistemi di visione artificiale, Sviluppo di sensori, Svi-luppo di metodi di misura, Sviluppo di metodi per la stima dell'incertezza dimisura, Progetto e sviluppo di strumentazione virtuale dedicata, Progetto eproduzione di interfacce per la diagnosi e il controllo, Sviluppo di tecniched'indagine su dati biomedici.Aree principali d’interesse: Incertezza di misura: stima, accreditamentoe decision-making. Sistemi a PLC, DSP e microcontrollori. Sistemi di visione2D e 3D, scanner 3D. Strumentazione biomedica. Sensori e trasduttori perl’automazione industriale e il controllo qualità. Misure per il controllo emiglioramento della qualità. Caratterizzazione di ADC e DAC. Misure perl’analisi della qualità dell’alimentazione elettrica.

T_M ƒ 62

N.01ƒ

;2010

Unità di Castellanza (prof. Luca Mari)Istituto di Tecnologie - Università Cattaneo LIUCC.so Matteotti 22 - 21053 Castellanza (VA) - Tel. 0331572228E-mail: lmari@liuc.itAttività: Temi fondamentali di scienza delle misure. Trasferimento tecnologi-co e formazione.Aree principali d’interesse: Scienza delle misure. Incertezza di misura:stima, accreditamento e decision-making. Misure per il controllo e migliora-mento della qualità. Valorizzazione, diffusione e trasferimento di conoscen-ze nella scienza delle misure e nella ricerca sui materiali.

Unità di Catania (prof. Nicola Pitrone)Dip. Ingegneria Elettrica, Elettronica e dei Sistemi - Università di CataniaV.le Andrea Doria 6 - 95125 Catania - Tel. 0957382309E-mail: nicola.pitrone@diees.unict.itAttività: Ricerca di base, ricerca applicata, consulenze.Aree principali d’interesse: Sistemi dinamici non lineari. Microsistemimeccanici. Dispositivi a film sottile e MEMS. Sensori e microcontrollori. Sen-sori e trasduttori: biosensori. Sensori e trasduttori: elettrici. Sensori intelligen-ti e reti di sensori, sensori wireless. Misure per le nanotecnologie. Misure estrumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure di monitoraggioambientale e di agenti inquinanti.

Unità di CMM Club Italia (ing. Annarita Lazzari)Mitutoyo Institute of Metrology - Mitutoyo Italiana srlC.so Europa 7 - 20020 Lainate (MI) - Tel. 0293578248E-mail: annarita.lazzari@mitutoyo.itAttività: formazione, informazione e normazione per la metrologia a coor-dinate, organizzazione di convegni tematici, pubblicazione di documenti.Aree principali d’interesse: Misure meccaniche. Macchine di Misura aCoordinate (CMM).

Unità di Cosenza (prof. Domenico Grimaldi)Dip. Elettronica, Informatica e Sistemistica - Università della CalabriaVia P. Bucci - 87036 Rende (CS) - Tel. 0984494712E-mail: grimaldi@deis.unical.itAttività: Ricerca teorica e applicata. Collaborazione con aziende per ricer-ca e innovazione.Aree principali d’interesse: Sistemi di elaborazione di segnali e imma-gini. Sistemi di misura distribuiti. Sincronizzazione dei sistemi di misura.Caratterizzazione di ADC e DAC. Misure per le telecomunicazioni. Misure estrumentazione in ambito clinico e biomedico.

Unità di ERSE-ENEA – Milano (ing. Claudio Cherbaucich)Dip. Tecnologie per la Trasmissione e Distribuzione, ERSE-ENEA - Ricerca sul Sistema ElettricoVia Rubattino, 54 - 20134 Milano - Tel. 0239925462E-mail: cherbaucich@cesiricerca.itAttività: Sviluppo di metodiche di misura in alta tensione, Centro di Taratu-ra SIT, prove dielettriche su componenti e apparecchiature elettromeccaniche.Aree principali d’interesse: Sensori e trasduttori: elettroottici e a fibra. Tra-sduttori di tensione e di corrente, contatori statici di energia reattiva in regimenon sinusoidale. Misure di potenza e di energia elettrica, anche in regime nonsinusoidale. Misure per l’analisi della qualità dell’alimentazione elettrica.

Unità di Firenze (prof. Marcantonio Catelani)Dip. Elettronica e Telecomunicazioni - Università di FirenzeVia S. Marta 3 - 50139 Firenze - Tel. 0554796377E-mail: marcantonio.catelani@unifi.itAttività: Ricerca applicata, consulenza e collaborazione aziendale, proveconto terzi, formazione.Aree principali d’interesse: Incertezza di misura: stima, accreditamentoe decision-making. Misure per l’automazione industriale. Metodi di rilievo diguasti su componenti e sistemi. Misure per l’affidabilità dei componenti elet-tronici. Misure per il controllo e miglioramento della qualità. Misure per lacertificazione di prodotto. Misure e metodi per la valutazione della sicurez-za e del rischio. Misure di compatibilità elettromagnetica. Misure di campielettromagnetici.

Unità di Genova (prof. Paolo Pinceti)Dip. Ingegneria Elettrica - Università di GenovaVia dell’Opera Pia 11a - 16145 Genova - Tel. 0103532205E-mail: pinceti@die.unige.itAttività: Progetto e sviluppo di sistemi di misura e controllo per processiindustriali e impianti elettrici. Sviluppo di prodotti e applicazioni basate sufieldbus. Misure di campi elettromagnetici in ambiente e di compatibilità em.Sviluppo di sistemi diagnostici intelligenti. Sviluppo di strumenti per il moni-toraggio wireless.Aree principali d’interesse: Sistemi a PLC, DSP e microcontrollori. Siste-mi automatici di taratura. Sistemi di misura basati sulla conoscenza. Sensorie trasduttori per l’automazione industriale e il controllo qualità. Sensori intel-ligenti e reti di sensori, sensori wireless. Misure di compatibilità elettroma-gnetica. Diagnostica su sistemi elettrici. Misure di campi elettromagnetici.

Unità di INMRI-ENEA (prof. Pierino De Felice)INMRI – Ist. Naz. Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti - ENEA Centro Ricerche CasacciaVia Anguillarese 301 – 00060 S.M. Galeria (RM) - Tel. 0630483580E-mail: pierino.defelice@enea.itAttività: Ricerca di base in metrologia generale.Aree principali d’interesse: Metrologia primaria. Definizione, studio erealizzazione dei campioni. Problematiche di riferibilità e di mutuo ricono-scimento. Scienza delle misure.

Unità di INRIM – Torino (ing. Umberto Pogliano)Elettromagnetismo – INRIMStr. delle Cacce 91 - 10135 Torino - Tel. 0113919433E-mail: u.pogliano@inrim.itAttività: Per le diverse attività specifiche visitare il sito web(www.inrim.it).Aree principali d’interesse: Metrologia primaria. Definizione, studio erealizzazione dei campioni. Misure meccaniche. Misure ottiche. Misure ter-miche e termodinamiche. Misure di grandezze elettriche e magnetiche. Misu-re di tempo e frequenza. Misure chimiche e biochimiche. Dispositivi a filmsottile e MEMS. Valorizzazione, diffusione e trasferimento di conoscenzenella scienza delle misure e nella ricerca sui materiali.

Unità dell’Aquila (prof. Giovanni Bucci)Dip. Ingegneria Elettrica e dell’Informazione - Università dell’AquilaPoggio di Roio Loc. Campo di Pile - 67100 L’Aquila - Tel. 3209231119E-mail: giovanni.bucci@univaq.itAttività: Ricerca applicata, consulenze. Sviluppo di sistemi di acquisizionedati di sistemi automatici di misura. Progettazione e sviluppo di sistemi dimisura embedded.Aree principali d’interesse: Sistemi a PLC, DSP e microcontrollori. Siste-mi di acquisizione dati. Sistemi di misura distribuiti. Caratterizzazione dicomponenti e sistemi analogici e digitali. Misure di potenza e di energia elet-trica, anche in regime non sinusoidale. Sistemi per la gestione dell’energia.Diagnostica su sistemi elettrici. Misure e strumentazione in ambito clinico ebiomedico.

Unità di Lecce (prof. Aimé Lay-Ekuakille)Dip. Ingegneria dell’Innovazione - Università del SalentoVia Monteroni - 73100 Lecce - Tel. 0832297822/821E-mail: aime.lay.ekuakille@unilsalento.itAttività: Ricerca applicata, prove, consulenze, formazione e addestramento.Aree principali d’interesse: Misure di lunghezza. Telemisure. Sistemi a PLC,DSP e microcontrollori. Sistemi di elaborazione di segnali e immagini. Sensori emicrocontrollori. Misure di compatibilità elettromagnetica. Misure di campi elet-tromagnetici. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico. Misure dimonitoraggio ambientale e di agenti inquinanti. Misure di flussi energetici dafonti tradizionali e rinnovabili.

Unità di Messina (prof.ssa Alina Caddemi)Dip. Fisica della Materia e Tecnologie Fisiche Avanzate - Università di MessinaC.da di Dio - S. Agata - 98166 Palermo - Tel. 0903977369E-mail: caddemi@ingegneria.unime.itAttività: Caratterizzazione di componenti e circuiti a microonde on wafer,on chip, in package. Misure criogeniche di dispositivi e circuiti. Analisi e spe-rimentazione di procedure innovative di modellistica per dispositivi amicroonde.Aree principali d’interesse: Misure criogeniche. Misure di dispositivi amicroonde. Misure di rumore a microonde.

Unità di Milano Politecnico (prof. Roberto Ottoboni)Dip. Elettrotecnica - Politecnico di MilanoP.za Leonardo da Vinci 32 - 20133 Milano - Tel. 0223993727E-mail: roberto.ottoboni@polimi.itAttività: Ricerca teorica e applicata.Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Misure neurali e logichefuzzy. Sistemi di misura distribuiti. Sensori e trasduttori: elettroottici e a fibra.Sensori e trasduttori: elettrici. Sensori intelligenti e reti di sensori, sensori wire-less. Misure per l’analisi della qualità dell’alimentazione elettrica. Diagnosti-ca su sistemi elettrici.

Unità di Milano Statale - Crema (prof. Massimo Lazzaroni)Dip. Tecnologie dell’Informazione - Università di MilanoVia Bramante 65 - 26013 Crema (CR) - Tel. 0250330058E-mail: lazzaroni@dti.unimi.itAttività: Ricerca applicata, consulenze, attività di formazione. Aree principali d’interesse: Misure per l’automazione industriale. Misu-re per il controllo e miglioramento della qualità. Diagnostica su sistemi elet-trici.

LO SPAZIO DEL GMEEE DEL GMMT

Unità di Modena e Reggio Emilia (prof. Luigi Rovati)Dip. Ingegneria dell’Informazione - Università di Modena e Reggio EmiliaVia Vignolese 905/B - 41100 Modena - Tel. 0592056192E-mail: rovati.luigi@unimo.itAttività: Ricerca applicata, consulenza, analisi ottiche.Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Strumentazione biomedica.Sensori e trasduttori per l’automazione industriale e il controllo qualità.

Unità di Napoli SUN (prof. Carmine Landi)Dip. Ingegneria dell’Informazione - Seconda Università di NapoliVia Roma 29 - 81031 Aversa (CE) - Tel. 0815010349E-mail: carmine.landi@unina2.itAttività: Ricerca Applicata, Consulenze Energetiche, Caratterizzazione deiContatori di Energia. Analisi e Soluzione di Problemi di Power Quality, Svi-luppo di Sistemi di Acquisizione Dati e Sistemi di Misura Automatica, Pro-gettazione e Sviluppo di Sistemi di Misura Embedded.Aree principali d’interesse: Sistemi di misura embedded. Strumentazio-ne di misura virtuale. Sensori intelligenti e reti di sensori, sensori wireless.Misure di potenza e di energia elettrica, anche in regime non sinusoidale.Misure per l’analisi della qualità dell’alimentazione elettrica. Misure di flussienergetici da fonti tradizionali e rinnovabili.

Unità di National Laboratory for Length (Zagabria)(prof. Vedran Mudronja)Laboratory for precise measurement of Length - Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, University of ZagrebIvana Lucica 5 - 10000 Zagreb HR - Tel. +38516168180E-mail: vedran.mudronja@fsb.hrAttività: National Laboratory accredited by SIT; Participation in Eurametprojects; Undergraduate/Graduate lectures (Quality management/Con-trol, Theory of measurement, Nanometrology); Scientific research espe-cially in the field of roughness standards; roundness measurement, andinterferometry.Aree principali d’interesse: Metrologia primaria. Nanometrologia.Misure di lunghezza. Misure ottiche. Macchine di Misura a Coordinate(CMM). Sistemi e dispositivi di misura e di interfaccia. Misure per il control-lo e miglioramento della qualità. Misure di customer satisfaction. Misure perl’ingegneria di precisione. Misure per le nanotecnologie.

Unità di Padova (prof. Claudio Narduzzi)Dip. Ingegneria dell’Informazione - Università di PadovaVia G. Gradenigo 6/b - 35131 Padova - Tel. 0498277649E-mail: claudio.narduzzi@unipd.itAttività: metodi di prova EMC e loro caratterizzazione, smart transducers,metodi di misura ed applicazioni industriali.Aree principali d’interesse: Misure ottiche. Sistemi di elaborazione disegnali e immagini. Sensori intelligenti e reti di sensori, sensori wireless. Misureper collaudi. Misure per le telecomunicazioni. Misure di compatibilità elettro-magnetica. Misure di potenza e di energia elettrica, anche in regime non sinu-soidale. Misure di scariche parziali. Misure di monitoraggio ambientale e diagenti inquinanti. Misure per la conservazione dei beni culturali.

Unità di Palermo (prof. Salvatore Nuccio)Dip. Ingegneria Elettrica, Elettronica e Telecomunicazioni - Università di PalermoV.le delle Scienze Edif. 9 - 90128 Palermo - Tel. 0916615270E-mail: nuccio@unipa.itAttività: ricerca applicata, consulenze, taratura multimetri e contatori di ener-gia elettrica, verifiche sugli impianti elettrici, prove su componenti ed apparec-chi elettrici ed elettronici, sviluppo di sistemi di acquisizione dati e sistemi dimisura automatica, prove di emissione e di immunità elettromagnetica.Aree principali d’interesse: Incertezza di misura: stima, accreditamentoe decision-making. Sistemi di acquisizione dati. Strumentazione di misura vir-tual. Misure di compatibilità elettromagnetica. Trasduttori di tensione e di cor-rente, contatori statici di energia reattiva in regime non sinusoidale. Misuredi potenza e di energia elettrica, anche in regime non sinusoidale. Misureper l’analisi della qualità dell’alimentazione elettrica.

Unità di Parma (prof. Giovanni Chiorboli)Dip. Ingegneria dell’Informazione - Università di ParmaV.le G.P. Usberti 181/a - 43100 Parma - Tel. 0521905809E-mail: giovanni.chiorboli@unipr.itAttività: Ricerca di base, ricerca applicata, consulenze.Aree principali d’interesse: Sistemi e dispositivi di misura e di inter-faccia. Sistemi di tomografia di impedenza elettrica. Sensori e trasduttori:interface. Sensori e trasduttori per l’automazione industriale e il controlloqualità. Architetture e metodi per la conversione A/D e D/A. Caratteriz-zazione di ADC e DAC. Caratterizzazione di componenti e sistemi ana-logici e digitali.

Unità di Pavia (prof. Piero Malcovati)Dip. Ingegneria Elettrica - Università di PaviaVia Ferrata 1 - 27100 Pavia - Tel. 0382985256E-mail: piero.malcovati@unipv.itAttività: Ricerca applicata, consulenza.Aree principali d’interesse: Dispositivi a film sottile e MEMS. Sensori etrasduttori: chimici. Sensori e trasduttori: interface. Architetture e metodi perla conversione A/D e D/A. Caratterizzazione di ADC e DAC. Caratterizza-zione di componenti e sistemi analogici e digitali.

Unità di Perugia (prof. Paolo Carbone)Dip. Ingegneria Elettronica e dell’Informazione - Università di PerugiaVia G. Duranti 93 - 09125 Perugia - Tel. 0755853629E-mail: paolo.carbone@diei.unipg.itAttività: Ricerca applicata, Consulenza.Aree principali d’interesse: Sistemi di fault detection per orologi atomi-ci. Misure di posizione. Sensori intelligenti e reti di sensori, sensori wireless.Sistemi di posizionamento indoor.

Unità di Pisa (prof. Bernardo Tellini)Dip. Sistemi Elettrici e Automazione - Università di PisaVia Diotisalvi 2 - 56122 Pisa - Tel. 0502217369E-mail: bernardo.tellini@dsea.unipi.itAttività: Ricerca di base, ricerca applicata, consulenza.Aree principali d’interesse: Misure criogeniche. Misure su materiali die-lettrici e magnetici. Misure su lanciatori elettromagnetici. Strumentazione pertest non distruttivi. Sensori e trasduttori: elettrici. Misure di compatibilità elet-tromagnetica. Trasduttori di tensione e di corrente, contatori statici di energiareattiva in regime dnon sinusoidale. Misure di potenza e di energia elettrica,anche in regime non sinusoidale. Misure di scariche parziali. Misure di flus-si energetici da fonti tradizionali e rinnovabili.

Unità di Reggio Calabria (prof. Claudio De Capua)Dip. Informatica, Matematica, Elettronica e Trasporti - Università Mediterranea Via Graziella, Loc. Feo di Vito - 89100 Reggio Calabria - Tel. 0965875227E-mail: decapua@unirc.itAttività: Ricerca applicata; consulenza; laboratorio mobile; laboratoriodidattico remoto.Aree principali d’interesse: Stima di intervalli di taratura. Incertezza dimisura: stima, accreditamento e decision-making. Sensori e microcontrollori.Misure di potenza e di energia elettrica, anche in regime non sinusoidale.Misure di campi elettromagnetici. Misure e strumentazione in ambito clinicoe biomedico. Misure di monitoraggio ambientale e di agenti inquinanti.

Unità di Roma – La Sapienza (prof. Luca Podestà)Dip. Ingegneria Elettrica - Università “La Sapienza”Via Eudossiana 18 - 00184 Roma - Tel. 0644585526E-mail: luca.podesta@uniroma1.itAttività: ricerca, didattica, perizie per CTU, consulenze investigative antin-cendio per il Ministero degli Interni.Aree principali d’interesse: Misure per il controllo e miglioramento dellaqualità. Misure di rumore a microonde. Misure per l’analisi della qualità dell’a-limentazione elettrica. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico.

Unità di Roma Tor Vergata (prof. Roberto Lojacono)Dip. Ingegneria Elettronica - Università “Tor Vergata”V.le del Politecnico 1 - 00133 Roma - Tel. 0672597494E-mail: lojacono@uniroma2.itAttività: Didattica, Ricerca, Consulenze. Sistemi CADx per l’identificazionee l’analisi di segni tumorali nelle immagini mammografiche. Rappresentazio-ne e propagazione dell’incertezza nelle misure e nel processamento disegnali. Architetture per l’implementazione di ADC. Sviluppo di sistemi perl’acquisizione, il processamento e la generazione di segnali.Aree principali d’interesse: Incertezza di misura: stima, accreditamentoe decision-making. Misure neurali e logiche fuzzy. Sistemi di elaborazione disegnali e immagini. Caratterizzazione di ADC e DAC.

Unità di Salerno (prof. Antonio Pietrosanto)Dip. Ingegneria dell’Informazione e Ing. Elettrica - Università di SalernoVia Ponte don Melillo - 84084 Fisciano (SA) - Tel. 089964248E-mail: apietrosanto@unisa.itAttività: Ricerca di base, ricerca industriale, consulenze, progettazione erealizzazione prototipale di sistemi embedded, progettazione e sviluppo disistemi di visione artificiale, spin-off accademici.Aree principali d’interesse: Sistemi a PLC, DSP e microcontrollori. Siste-mi di elaborazione di segnali e immagini. Sistemi di misura in tempo reale.Sistemi di visione 2D e 3D, scanner 3D. Sensori e trasduttori: biosensori. Sen-sori intelligenti e reti di sensori, sensori wireless. Caratterizzazione metrolo-gica del software. Valorizzazione, diffusione e trasferimento di conoscenzenella scienza delle misure e nella ricerca sui materiali.

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Unità di Siena (prof.ssa Ada Fort)Dip. Ingegneria dell’Informazione - Università di SienaVia Roma 65 - 53100 Siena - Tel. 0577233608, E-mail: ada@dii.unisi.itAttività: Ricerca applicata. Sviluppo di sistemi e componenti prototipali.Aree principali d’interesse: Sistemi dinamici non lineari. Sensori e tra-sduttori: chimici. Sistemi olfattivi artificiali.

Unità di Taranto (prof. Gregorio Andria)Dip. Ingegneria Ambiente e Sviluppo Sostenibile - Politecnico di Bari, II Fac. Ing. Taranto)V.le del Turismo 8 - 74100 Taranto - Tel. 0994733259E-mail: andria@misure.poliba.itAttività: Sensori e algoritmi per la diagnostica medica in situazioni di han-dicap, Misure per la Risonanza Magnetica, Sensori ambientali per la Difesadel Suolo, Strumentazione ed Elaborazioni Dati per Monitoraggio e Control-lo Ambientale, Sensori per l’analisi del terreno, Sistemi SCADA/HMI nell’in-dustria, Riferibilità metrologica degli strumenti e dei metodi di misura, Misu-re per la gestione della qualità.Aree principali d’interesse: Sistemi automatici di taratura. Sensori e tra-sduttori per l’automazione industriale e il controllo qualità. Misure per il con-trollo e miglioramento della qualità. Caratterizzazione metrologica di sistemidi misura intelligenti. Misure e strumentazione in ambito clinico e biomedico.Misure di monitoraggio ambientale e di agenti inquinanti.

Unità di Torino e Vercelli (prof. Andrea Ferrero)Dip. Elettronica - Politecnico di TorinoC.so Duca degli Abruzzi 24 - 10124 Torino - Tel. 0115644082E-mail: andrea.ferrero@polito.itAttività: ricerca applicata, progetto e sviluppo prototipi, consulenze e col-laborazioni aziendali, spin-off, centro taratura SIT, prove conto terzi.Aree principali d’interesse: Campioni e procedure di taratura a distan-za. Sistemi automatici di taratura. Sistemi di misura distribuiti. Sensori e tra-sduttori: elettroottici e a fibra. Sensori intelligenti e reti di sensori, sensoriwireless. Caratterizzazione metrologica di sistemi di misura intelligenti. Misu-re a microonde: Load-pull, Load-pull differenziale. Misure a microonde:Parametri scattering a due e più porte.

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Unità di Trento (prof. Dario Petri)Dip. Ingegneria e Scienza dell’Informazione - Università di TrentoVia Sommarive 14 - 38050 Povo (TN) - Tel. 0461883902E-mail: petri@dit.unitn.itAttività: Ricerca teorica ed applicata, collaborazioni con aziende e spin-off. Aree principali d’interesse: Incertezza di misura: stima, accreditamentoe decision-making. Sistemi di misura embedded. Sensori intelligenti e reti disensori, sensori wireless. Misure di potenza e di energia elettrica, anche inregime non sinusoidale.

Unità di Trieste (prof. Antonio Boscolo)Dip. Elettrotecnica, Elettronica e Informatica - Università di TriesteVia A. Valerio 10 - 34127 Trieste - Tel. 0405587123E-mail: boscolo@units.itAttività: Prospezioni tecnologiche e tecniche di supporto alle decisionicome promotori d’innovazione. Ricerca applicata, sviluppo di dimostratori eprototipi a supporto di aziende. Percezione artificiale, Diagnostica ambien-tale. Metodi per la misura e il miglioramento della qualità delle immaginidigitali.Aree principali d’interesse: Scienza delle misure. Nanometrologia.Misure neurali e logiche fuzzy. Sistemi di elaborazione di segnali e imma-gini. Sistemi di misura basati sulla conoscenza. Strumentazione di misuravirtuale. Dispositivi a film sottile e MEMS. Sensori e microcontrollori. Misu-re non invasive e wireless. Misure di monitoraggio ambientale e di agen-ti inquinanti.

Unità di Tutto_Misure (prof. Franco Docchio)Rivista Tutto Misure e T_M News - A&T Affidabilità e TecnologiaVia Palmieri 63 - 10138 Torino - Tel. 0115363440E-mail: franco.docchio@ing.unibs.itAttività: Divulgazione, informazione, formazione.Aree principali d’interesse: Scienza delle misure. Valorizzazione, diffu-sione e trasferimento di conoscenze nella scienza delle misure e nella ricer-ca sui materiali. Editoria e formazione nell’ambito delle misure.

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Il nuovo Codice Eticoe Deontologico del GMEE

La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)

The new ethic code and deontologic code of GMEE

“SECONDO SCIENZA E COSCIENZA”

Dopo un’ampia e appassionata discussione tra tutti i Socidel GMEE, e un lungo e articolato lavoro da parte dei mem-bri della Commissione per la sua redazione, ha visto la luceil nuovo documento “Codice Etico e Codice Deontologicoper i cultori delle Misure” afferenti al GMEE. In esso si rico-noscono le due principali tipologie di professionisti che svol-gono attività nell’Associazione:• Docenti e i Ricercatori, cui compete di “far crescere ilsapere del fare buone misure e trasferire questo sapere aidiscenti”;• Operatori, che sono attivinei settori socio-economici piùvari e abbisognano di valuta-zioni quantitative e/o di moni-toraggi rigorosi per grandezzefunzionali alla qualità di pro-dotti e/o servizi, oppure mirarea elevare livelli di sicurezza o diconvenienza economica.A entrambe queste categorie èrivolto il Codice, poiché ilGMEE in cui esse si riconosco-no “considera come valo-re fondante la promozio-ne del bene comune inun campo delicato e stra-tegico quale quello delleMisure”.

Il Codice EticoAssunzione di responsabi-lità nello svolgimento dell’attivi-tà, indipendenza di giudizio,valutazione e dichiarazio-ne del rischio connesso adecisioni assunte tramite lemisure, sono i primi elementiportanti del Codice Etico. Se-guono la valorizzazione delcapitale umano, la garanzia dipari opportunità e l’evitare conflitti di interessi nel-l’esercizio della propria attività.

Il Codice DeontologicoParimenti importanti i dettati del Codice Deontologico,che partono dall’assunto che “Per un esperto di misurenulla è banale e arbitrario, per il rigore scientifi-co che deve sempre esserci (secondo Scienza) e per l’o-nestà intellettuale (secondo Coscienza) con la quale

attenersi al rispetto di regole codificate”.Ecco dunque l’esigenza di trasparenza nell’operato enell’assunzione di responsabilità nell’esecuzionedelle misure, nel trasferimento di metodi e procedure di misu-ra, nell’analisi delle cause d’incertezza e nella loro noti-fica, nel rispetto delle norme di riferimento, nell’indicazio-ne della catena della riferibilità, nel rigore nella taratu-ra, nell’elaborazione di modelli “coerenti e documentati”,con l’interpretazione dei risultati.Il Codice, che è stato distribuito a tutti i Soci del GMEE,impone agli affiliati, nei rapporti con la Società, l’esplicita-

zione del metodo di misura(la misura deve essere “condot-ta con un’impostazioneprocedurale rigorosa-mente scientifica”), la chia-rezza nella valutazionedella misura e nella definizionedei parametri che consentonouna chiara ed effettivafruizione della misura stessa.L’utilizzo “non inquinatodelle misure” è imperativo perentrambe le tipologie di opera-tori delle misure: i docenti ericercatori in ambiti inerentialle loro ricerche e all’uso e tra-sferimento dei loro risultati,nonché alla formazione e all’e-secuzione di consulenze; glioperatori delle misure per ilrispetto delle norme e la verifi-ca di conformità.

Il Comitato Etico e DeontologicoIl Documento istituisce infine ilComitato Etico e Deontologi-co, con il compito di garanti-re l’effettiva adesione ai prin-cipi del Codice Etico e Deon-

tologico da parte dei Soci, l’a-nalisi di non conformità e le eventuali sanzioni nei con-fronti dei Soci che operano impropriamente.

SUL SITO GMEE

La più ampia pubblicità al Documento viene garantita a tuttii portatori d’interesse dell’Associazione mediante la pubbli-cazione del documento sul Sito www.gmee.org.

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Convegni annuali AIPnDe del Gruppo del Colore SIOF

La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)

SIOF: the annual meeting of the Colour Group

AIPnD: IL CONVEGNOANNUALESULLE PROVE NON DISTRUTTIVEThe annual meeting of the Italian Association of non-Destructive Tests (AIPnD)

Nei giorni 15-17 ottobre 2009,presso lo Sheraton Hotel & Confe-rence Center, si è svolto il ConvegnoBiennale della Associazione ItalianaProve non Distruttive (AIPnD). Il con-vegno, tradizionalmente svolto aMilano, ha avuto Roma come sedein occasione del trentennale dellanascita dell’Associazione, a testimo-nianza dell’importanza raggiuntadall’AIPnD. Lo scopo del Convegnoè stato “il miglioramento delle com-petenze e delle professionalità ditutta la comunità PnD, affrontandotematiche relative alla ricerca, alletecnologie avanzate, alla strumenta-zione, alla normativa e alla qualifi-cazione e certificazione del perso-nale addetto”.L’Associazione cura una cospicuaserie di attività di certificazione, for-mazione di personale tecnico perl’esecuzione di prove non distruttive,test e monitoraggi. Il convegno haavuto più di duecentoquaranta par-

tecipanti, provenienti da tutt’Italia, eha visto la partecipazione di circacinquanta espositori, che hanno col-mato l’area espositiva della sedecongressuale.Le sessioni tecniche, svoltesi nei gior-ni 15 e 16 ottobre, hanno copertotutte le aree di interesse dell’Asso-ciazione: Automotive, Aerospaziale,Beni culturali Onde Guidate, Moni-toraggi strutturali in Ingegneria Civi-le, Caratterizzazione di Materiali,RX, Navale, Agroalimentare. Tutte lasessioni hanno visto una numerosapartecipazione e relazioni tecnichedi marcato contenuto applicativo.Tra queste, sono da notare ampiepanoramiche sui controlli RX sumotori di grosse dimensioni per l’ae-rospaziale, sviluppi nelle tecnichetermografiche lock-in, i recenti svi-luppi della indagine a ultrasuoni e aonde guidate, l’impatto delle Provenon Distruttive nell’Automotive, laspettroscopia UV-Visibile e NIR per ilcontrollo della qualità della frutta, ilmonitoraggio di materiali compositi,la caratterizzazione di strutture civilimediante sensori MEMS in reti wire-less e applicazioni radar terrestreper monitoraggi di beni architettoni-ci.Chi scrive si è intrattenuto con gliespositori e ha personalmente sag-giato la vitalità del settore, la quali-tà e la quantità delle imprese pro-duttrici di strumentazione per PnD ela loro presenza sui mercati esteri(di rilievo è il successo della SocietàGilardoni S.p.A. di MandelloLario, oggi attiva in Cina con mac-chine per il testing di ruote e assaliferroviari nel quadro dell’imponentesforzo ammodernativo delle struttureferroviarie cinesi).L’assemblea dei Soci ha concluso laseconda giornata di Convegno, conle votazioni per il rinnovo del Comi-tato Direttivo. Il nuovo Presidente èLa cerimonia di apertura del Convegno AIPnD

l’Ing. Antonello Giacinto Porco.Poiché si auspica che l’Associazio-ne, impegnata da sempre nel settoredelle misure e prove, abbia proficuicontatti e scambi con il settore delleMisure che ci vede coinvolti, il co-fondatore (e Presidente Onorario)Giuseppe Nardoni è stato chiamatoa fare parte del Comitato Scientificodella Rivista Tutto_Misure. A nomedella Rivista, dunque, formulo alConsiglio Direttivo entrante i mieipiù cordiali auguri di buon lavoro.

SIOF: IL CONVEGNOANNUALE DEL GRUPPO DEL COLORENei giorni 7-9 ottobre 2009 si è svol-ta a Palermo, presso il Centro Regio-nale per la Progettazione e il Restauro(CRPR), la quinta Conferenza Nazio-nale del Gruppo del Colore, affiliatoalla Società Italiana di Ottica e Foto-nica (SIOF). Obiettivo della conferen-za è stato quello di favorire l’aggre-gazione multi-interdisciplinare di tuttele realtà che in Italia si occupano delcolore e della luce da un punto divista scientifico e/o professionale, iviincluso l’aspetto misuristico (la misuradel Colore).La conferenza è stata introdotta daalcuni seminari relativi ai diversitemi di interesse. I lavori sono poiproseguiti con l’esposizione dei con-tributi, di taglio sia teorico sia appli-cativo.Tra i temi di interesse vi erano daannoverare: (i) La natura fisica e psi-cologica del colore, (ii) Meccanismi efisiologia della visione del colore, (iii)Illusioni e memoria del colore, (iv)Colorimetria, fotometria, atlanti deicolori, (v) Il colore digitale, (vi), Ruolo

del colore nell’industria, (vii), Il colorenel settore dei beni culturali.Tra i contributi d’indubbio interesse,da segnalare ”Apparecchi di illumina-zione con luce colorata e loro misura”,di Siniscalco, Musante e Rossi (Politec-nico di Milano), che traccia uno statodell’arte sulle esigenze di adattamentodegli strumenti di misura della luce allenuove esigenze di illuminazione colo-rata, che soddisfano criteri fisiologici epsicologici della fruizione dello spa-zio. Da segnalare è anche il contribu-to “Il colore nel packaging alimenta-re”, di Marina Mastropietro (Ingegne-ria Agraria, Università di Milano), cheillustra le scelte e le strategie di mer-cato che guidano la progettazione del-l’impianto grafico di una confezioneper prodotto alimentare da supermer-cato, con particolare riferimento al co-lore, ai suoi significati e alle sue evo-cazioni emotive.

Al termine della Conferenza si è svoltal’Assemblea del Gruppo, che è stataimpegnata nella elezione del nuovoCoordinatore, al termine del mandatodel Coordinatore uscente, Alessandro

Rizzi. Il nuovo Coordinatore è risultatoMaurizio Rossi, del DipartimentoINDACO del Politecnico di Milano, alquale vanno gli auguri della Redazionedi Tutto_Misure.

LO SPAZIODELLE ASSOCIAZIONI

T_M ƒ 67

T_M N. 1/10 ƒ 68

LO

SPAZIO

DEGLI

IMP

Dosimetria di riferimentoin brachiterapia

Antonio Stefano Guerra, Maria Pimpinella, Maria Pia Toni

INMRI - ENEAmaria.pimpinella@enea.it

LA BRACHITERAPIA

La brachiterapia è una particolaretecnica di radioterapia che permettedi somministrare elevate dosi di radia-zione ai tessuti tumorali (volume ber-saglio) con un limitato irraggiamentodei tessuti sani circostanti, minimiz-zando in questo modo gli effetti colla-terali della terapia. La tecnica consistenell’inserire piccole sorgenti radioatti-ve sigillate all’interno del corpoumano, a contatto o a piccole distan-ze dalla lesione da trattare. La bra-chiterapia è particolarmente indicataper il trattamento di tumori facilmenteaccessibili e di volume limitato e bendefinito. I principali tipi di tumore sot-toposti a trattamenti brachiterapicisono infatti quelli ginecologici (70%),della prostata (8%), della mammella

(7%), dei bronchi (5%) e del distrettotesta/collo (3%).Le sorgenti per brachiterapia utilizzanovari tipi di radionuclidi (es: 192Ir, 125I e103Pd). Esse sono classificate come sor-genti ad alto rateo di dose (High DoseRate, HDR) o a basso rateo di dose(Low Dose Rate, LDR) in base al valoredel rateo di dose ottenibile nel volumebersaglio. Per le sorgenti HDR il rateo didose è tipicamente maggiore di200 mGy/min. Le sorgenti LDR permet-tono di erogare ratei di dose da 5 a20 mGy/min. Il valore della dose tota-le somministrata al volume bersaglio èdello stesso ordine per i due tipi di sor-genti. Mentre le sorgenti HDR vengonoutilizzate per irraggiamenti brevi, le sor-genti LDR vengono impiantate in prossi-mità del volume bersaglio per periodipiù lunghi.

Sebbene tecniche di tipo brachitera-pico siano state utilizzate fin dalleprime applicazioni delle radiazioniionizzanti per il trattamento dei tumo-ri, a partire dagli anni ’80 lo sviluppodei sistemi di movimentazione a di-stanza (remote afterloading) delle sor-genti e la disponibilità di sistemi ditomografia computerizzata per unaprecisa localizzazione dei tumorihanno portato a un notevole incre-mento del numero di trattamenti dibrachiterapia. Questo ha posto comeprioritaria l’esigenza di sviluppareprocedure dosimetriche di riferimentoanche per questo tipo di radioterapia.

REFERENCE DOSIMETRY IN BRACHYTHERAPYIn brachytherapy, the uncertainty affecting procedures to determine theabsorbed dose imparted to the patient is higher than in radiotherapy withexternal beams, mostly due to the fact that no primary standard is availablefor direct traceability. This paper outlines the INMRI-ENEA activities to ensuretraceability for 192Ir brachytherapy source characterization. In particular anew absorbed-dose-to-water primary standard is described. This primarystandard has been developed in the framework of an international projectaimed at developing methods for the direct measurement of the absorbeddose to water and extending the use of this reference quantity to brachyther-apy dosimetry with an uncertainty on the dose delivered to the target volumeless than 5% (k = 1).

RIASSUNTONella brachiterapia, l’incertezza relativa alle procedure per la determinazionedella dose assorbita somministrata al paziente è più elevata che nella radiote-rapia con fasci esterni, principalmente a causa dell’attuale mancanza di cam-pioni primari di dose assorbita per un’adeguata riferibilità. In quest’articolosono presentate le attività dell’INMRI-ENEA volte ad assicurare la riferibilità aicampioni primari nelle misure di caratterizzazione di sorgenti di 192Ir. In par-ticolare viene descritto un nuovo campione primario di dose assorbita inacqua, sviluppato nell’ambito di un progetto internazionale che ha lo scopo dimettere a punto metodi per la misura diretta della dose assorbita in acqua inbrachiterapia e procedure per la determinazione della dose al volume bersa-glio con un’incertezza inferiore al 5% (k = 1).

LA DOSIMETRIA IN BRACHITERAPIA

Come per la radioterapia con fasci diradiazione esterni, la grandezza d’inte-resse dosimetrico in brachiterapia è ladose assorbita in acqua, Dw. Tuttavia,mentre nella radioterapia con fasciesterni la distanza tra sorgente di radia-zione e punto di misura è tipicamentedell’ordine di 1 m, in brachiterapia ènecessario determinare la dose assorbi-ta a piccole distanze dalla sorgente,dove i gradienti di dose sono molto forti.In queste condizioni di misura i campio-ni primari di Dw sviluppati per la radio-terapia con fasci esterni risultano inade-

Figura 1 – Cameracampione con volumedi 1 000 cm3 e pareti

di materiale ariaequivalente utilizzata

dall’INMRI-ENEAcome campione

secondario per la caratterizzazione

di sorgenti di 192Ir in termini di rateo di kerma in aria

di riferimento

Sviluppo all’INMRI-ENEA di un campione primario di dose assorbita per sorgenti brachiterapiche ad alto rateo di dose

N.01ƒ

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guati e, fino a oggi, non sono ancorastati realizzati campioni primari di dosespecifici per la brachiterapia.La dosimetria in brachiterapia è at-tualmente basata sull’utilizzo di rivela-tori tarati in termini della grandezzakerma in aria, Ka. Dalle misurazioni diKa, effettuate in aria alla distanza di1 m dalla sorgente, è possibile calcola-re la distribuzione di dose nel mezzo inprossimità della sorgente mediante pro-cedure approvate a livello internazio-nale [1,2]. Queste utilizzano numerosifattori di conversione e fattori correttiviche, oltre a esporre a possibili errori dicalcolo, costituiscono importanti fonti diincertezza nella determinazione delladose somministrata al paziente.Sulla base di raccomandazioni inter-nazionali, l’incertezza sul valore delladose rilasciata nel volume bersagliodovrebbe essere inferiore al 5% (k = 1)al fine d’assicurare l’efficacia del trat-tamento con radiazioni ionizzanti [3].Il valore dell’incertezza nella determi-nazione della dose in brachiterapia apartire da misurazioni di Ka può peròraggiungere anche l’8% (k = 1) [4], equindi superare il limite citato. Poichéuna componente rilevante di incertez-za è dovuta alla procedura di conver-sione di Ka a 1 m dalla sorgente indose assorbita in acqua a 1 cm dallasorgente, una dosimetria più accuratapotrebbe essere ottenuta disponendodi campioni primari per la misuradiretta di Dw in prossimità della sor-gente.Dal 2008, nell’ambito dell’azioneiMERA-Plus del VII P. Q., è stato avvia-to un progetto di ricerca, denominato“Brachytherapy-T2.J06”, che ha comeobiettivo prioritario lo sviluppo e larealizzazione di campioni primari diDw per brachiterapia [5]. Al progettopartecipano i più importanti NMIEuropei, tra i quali anche l’INMRI-ENEA (che ha anche il ruolo di coor-dinatore del progetto). Il contributodell’INMRI-ENEA al progetto riguardala realizzazione di un campione pri-mario per la misura di Dw dovuta asorgenti LDR di 125I e la realizzazionedi un campione primario per la misuradi Dw dovuta a sorgenti HDR di 192Ir,del quale viene data nel seguito unabreve descrizione.

PROCEDURA DELL’INMRI-ENEAPER LA CARATTERIZZAZIONE DI SORGENTI DI 192IR

L’INMRI-ENEA, già dagli anni ’90, hamesso a punto una procedura di taratu-ra di campioni secondari per la caratte-rizzazione delle sorgenti di 192Ir utilizza-te nei centri di radioterapia per tratta-menti di brachiterapia [6]. Come racco-mandato dagli attuali protocolli interna-zionali, la caratterizzazione delle sor-genti viene effettuata in termini dellagrandezza rateo di kerma in aria di rife-rimento, Kr, ed è quindi riferibile ai cam-pioni primari di Ka. Kr è definito come ilrateo di Ka alla distanza di 1 m dal cen-tro della sorgente, misurato in aria e cor-retto per l’attenuazione e la diffusionedella radiazione in aria. I campionisecondari sono costituiti da camere aionizzazione campione di forma sferica(Fig. 1) il cui volume nominale (compre-so tra 1000 cm3 e 30 cm3) è scelto indipendenza dall’intensità della sorgente,in modo che il segnale della camera,misurato sotto irraggiamento, sia almeno100 volte superiore al segnale di fondo.Lo spettro in energia della radiazionefotonica emessa dalle sorgenti di 192Irha energia media di 397 keV ed è costi-tuito da numerose righe con valori com-presi tra 50 keV e 700 keV. Non essen-do disponibili campioni primari di Kaspecifici per questo spettro di radiazio-ne, il coefficiente di taratura in termini diKa dei campioni secondari per la radia-zione fotonica dell’192Ir, NK,Ir-192, è otte-nuto determinando la curva di dipen-denza del coefficiente di taratura, Nk(E),dall’energia, E, nell’intervallo da 20 keVall’energia del Co-60, 1250 keV. I coef-ficienti Nk(E) sono determinati pressol’INMRI-ENEA in diversi fasci di radia-zione x e gamma di riferimento per con-fronto diretto con i tre campioni primaridi Ka. Il coefficiente di taratura NK,Ir-192 èquindi ottenuto come media dei valori diNk(E) pesati sulle probabilità di emissio-ne delle varie righe. Il valore di K r per la sorgente dacaratterizzare è determinato, median-te il campione secondario tarato,come:

dove Mp è il segnale del campionesecondario posto alla distanza di 1 mdalla sorgente, dovuto ai soli fotoni pri-mari, e ∆t è l’intervallo di tempo dimisura del segnale. Le sorgenti caratte-rizzate in termini di Kr possono essereusate a loro volta per la taratura, neicentri di radioterapia, dei dosimetri dacampo, generalmente costituiti dacamere del tipo a pozzetto. Dal valoredi Kr è possibile determinare il rateo diDw alla distanza di riferimento di 1 cmlungo l’asse trasverso della sorgente uti-lizzando un fattore di conversione,generalmente indicato come costante∧, che dipende dalla forma della sor-gente oltre che dal tipo di radionuclide.Per le sorgenti di brachiterapia più dif-fuse sono disponibili in letteratura valo-ri di ∧ ottenuti sia con calcolo MonteCarlo che con misure sperimentali. L’in-certezza sui valori di ∧ è tipicamentedel 5 % per i valori calcolati e può rag-giungere il 10 % (k = 1) per i valorideterminati sperimentalmente [2]. Diconseguenza anche se l’incertezza sulvalore di Kr determinato con la proce-dura descritta è inferiore al 2 % (k = 1),il valore della dose assorbita in acquaalla distanza di 1 cm dalla sorgente èaffetto da un’incertezza tipicamentesuperiore al 5%.

SVILUPPO DI UN CAMPIONECALORIMETRICO PER SORGENTI HDR

Nell’ambito del progetto “Brachythe-rapy-T2.J06” l’INMRI-ENEA ha avviatolo sviluppo di un nuovo campione pri-mario per misure dirette di dose assor-bita dovuta a sorgenti HDR. Il campione

LO SPAZIODEGLI IMP

=

⋅ −M N

tp K Ir, 192

∆Kr

Figura 2 – Schema della sezione longitudinaledel calorimetro in grafite per brachiterapia.

Il calorimetro è inserito in un fantoccio cilindricodi grafite più grande avente diametro

e altezza di 20 cm

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N.01ƒ

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è costituito da un calorimetro in grafitein grado di misurare, in modo assoluto,la dose assorbita nel proprio volumesensibile tramite la misura dell’aumentodi temperatura dovuto alla deposizioned’energia da parte della radiazioneionizzante. Il calorimetro è stato proget-tato per misurare la dose assorbita ingrafite, Dg, in prossimità di una sorgen-te sigillata di 192Ir, di tipo cilindrico condiametro 0,9 mm, avente un’attività del-l’ordine di 400 GBq. La dose assorbitain grafite sarà convertita in Dw alladistanza di riferimento di 1 cm dalla sor-gente tramite opportuni calcoli MonteCarlo. L’incertezza sul valore di Dwdeterminato in questo modo è stimataessere dell’ordine del 2%.Il calorimetro è schematicamente rap-presentato in Fig. 2. Esso ha simmetriacilindrica rispetto alla sorgente, cheviene inserita lungo l’asse principale delcilindro, al centro del calorimetro. Ilvolume sensibile del calorimetro (core) èun anello di grafite con spessore di2 mm e altezza di 5 mm, disposto con-centricamente alla sorgente. Il calorime-tro è costruito “a scatole cinesi” attornoal core. Il core è circondato da un rive-stimento isolante in grafite dello spesso-re di 0,5 mm (jacket) che, a sua volta, ècircondato da grafite (medium). Core,jacket e medium sono tra loro termica-mente isolati, mediante sottili intercape-dini (gap), e sono inseriti in un involucrocilindrico di PMMA in cui viene realiz-zato vuoto medio-alto (10-5 mbar). Ilcalorimetro è inserito in un fantocciocilindrico di grafite, di dimensioni tali daassicurare le condizioni di completaretrodiffusione sul core della radiazioneprodotta dalla sorgente di 192Ir posta alcentro del calorimetro. I sensori di tem-peratura sono costituiti da microtermi-stori di diametro 0,3 mm, posti nel core. Nella fase di progettazione sono stateeseguite simulazioni del trasporto delleradiazioni ionizzanti con metodoMonte Carlo e simulazioni del trasportodi calore con il metodo degli elementifiniti, per ottimizzare le caratteristichegeometriche e fisiche del calorimetro. Le

simulazioni Monte Carlo, eseguite con ilcodice EGSnrc/DOSRZnrc per una sor-gente di 192Ir Nucletron microSelectronClassic, hanno riguardato: (i) la simula-zione della radiazione emessa dallasorgente, (ii) la determinazione delladistribuzione di dose assorbita nel calo-rimetro, (iii) lo studio degli effetti dellaretrodiffusione sul core in funzione delledimensioni del calorimetro, (iv) la quan-tificazione degli effetti di perturbazioneintrodotti dalla presenza di gap nelcalorimetro e (v) la determinazione delgradiente di dose nel core in funzionedella sua distanza dalla sorgente.Per la simulazione del trasporto dicalore è stato sviluppato un modello3D del calorimetro ed è stata model-lata, sulla base della distribuzione didose ottenuta dalle simulazioni MonteCarlo, la sorgente di calore dovutaalla deposizione d’energia da partedella radiazione ionizzante. Median-te il calcolo del trasporto di calore èstato possibile stabilire il grado d’iso-lamento termico del calorimetro, infunzione del numero e dello spessoredelle gap, quantificare le perdite dicalore per irraggiamento e ottimizza-re la posizione e il numero dei senso-ri di temperatura e degli elementiriscaldanti. I risultati delle simulazionihanno mostrato che la posizione delcore a 2,5 cm dalla sorgente permet-te di avere, nel volume sensibile, siabassi gradienti di temperatura e didose sia un rateo di dose sufficienteper produrre un segnale stabile. Ilvalore di Dg a 2,5 cm da una sorgen-te di 192Ir con attività 370 GBq ècirca 1,6 10-2 Gy/s e l’aumento ditemperatura che si verifica nel core ingrafite, per un tipico irraggiamento di120 s, è di circa 2,7 10-3 K. La costruzione del calorimetro è stataavviata (Fig. 3). L’assemblaggio deivari componenti è in corso e la com-pleta realizzazione e caratterizzazio-ne del campione è prevista entro il2010.

PROSPETTIVE PER LA DOSIMETRIAIN BRACHITERAPIA

Nell’ambito del progetto “Brachyte-rapy-T2.J06” vari Istituti Metrologici

Europei, tra i quali l’INMRI-ENEA, stan-no sviluppando campioni primari di Dwper sorgenti di brachiterapia sia di tipoHDR sia LDR. Questi campioni sonoprogettati per fornire il valore di Dw adistanza di 1 cm dalle sorgenti brachi-terapiche con un’incertezza dell’ordinedel 2%. Di conseguenza, l’incertezzanella determinazione della dose alpaziente potrà essere contenuta entro illimite raccomandato del 5%. La dispo-nibilità di campioni primari di Dw per-metterà una revisione delle procedureattualmente seguite nella dosimetria cli-nica per brachiterapia, per assicurareanche in questo campo la riferibilitàdiretta ai campioni primari di Dw, ana-logamente a quanto oggi avviene perla radioterapia con fasci esterni.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

[1] International Atomic Energy Agency(IAEA): Calibration of photon and beta raysources used in brachytherapy, IAEA-TEC-DOC-1274, (IAEA, VIENNA, 2002).[2] M. J. Rivard, B. M. Coursey, L. A.DeWerd, W. F. Hanson, M. Saiful Huq, G. S.Ibbott, M. G. Mitch, R. Nath, J. F. Williamson:Update of AAPM Task Group No. 43 Report- A revised AAPM protocol for brachytherapydose calculations, Med. Phys. 31 (3) 2004.[3] IAEA: Absorbed Dose Determination inExternal Beam Radiotherapy: An InternationalCode of Practice for Dosimetry based on Stan-dards of Absorbed Dose to Water, IAEA-TRS398, 2000.[4] J. F. Williamson: Brachytherapy techno-logy and physics practice since 1950: a half-century of progress, Phys. Med. Biol., 51,2006.[5] http://brachytherapy.casaccia.enea.it[6] A. Piermattei, L. Azario, A. Soriani, G.Arcovito, M.P. Toni, L. Fontan, M. Galelli:Reference air kerma rate determination for192Ir brachytherapy sources, Phys. Med., 11(1), 1995.

Maria Pimpinella èlaureata in Fisica e spe-cializzata in Fisica Sani-taria. Svolge attività diricerca per lo sviluppodei campioni primari perradioterapia e per appli-

cazioni industriali delle radiazioni ioniz-zanti. Si occupa di calcolo Monte Carloper la simulazione del trasporto delleradiazioni ionizzanti nella materia.

Figura 3 – Il calorimetro parzialmente assemblato per le verifiche

di tenuta del vuoto

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LA NASCITA DI INTERSEC

Come è noto ai lettori di questa rivista,l’Associazione CMM Club Italia, tra lesue attività istituzionali, ha focalizzatol’attenzione e i propri sforzi a organiz-zare regolarmente seminari e incontritematici, dedicati in particolare allametrologia a coordinate e, più in gene-rale, alla metrologia dimensionale,senza trascurare anche altri aspetti d’in-dubbio interesse per gli utilizzatori indu-striali, quali la qualità, la specificazionegeometrica dei prodotti, il software. Inquesta sua azione di diffusione nelPaese d’una cultura metrologica avan-zata, l’Associazione ha sempre cercatodi favorire l’incontro tra il mondo acca-demico e della ricerca scientifica e quel-

lo dell’industria, ponendosi come ele-mento d’interfaccia per favorire il tra-sferimento tecnologico. In questo senso,le sedi degli eventi si sono alternate traUniversità, l’Istituto Nazionale di Metro-logia, il CNR, Industrie e Associazionidi categoria.Il progetto InTeRSeC ha avuto inizio quan-do l’Associazione non era ancora for-malmente e legalmente definita e un pic-colo gruppo d’appassionati, coagulatosiattorno a un nucleo d’illuminati ricercato-ri dell’allora IMGC (Sartori, Balsamo eRebaglia), si riuniva per discutere sucome diffondere la cultura dellametrologia a coordinate e come aiu-tare le aziende a inserire e gestire leCMM nei propri sistemi qualità.Il primo seminario venne organiz-zato presso l’UCIMU a Cinisello Balsa-mo (MI), nell’ormai lontano aprile1995. L’argomento di quel primo even-to (che riscosse notevole successo dipubblico) non poteva non essere laNorma ISO 10360-2, in quel mo-mento alla ribalta nel mondo della me-trologia a coordinate. Gli strumenti dipresentazione delle memorie erano al-lora un po’ primitivi rispetto a quelli

attuali: lucidi proiettati con lavagne lu-minose, poco colore, nessuna anima-zione o filmato.Si replicò successivamente, spesso inoccasione delle assemblee annuali del-l’Associazione. Gli argomenti trattati inquegli embrionali InTeRSeC furono es-senzialmente incentrati sull’inserimentodelle CMM nei sistemi qualità azienda-li, sulla verifica di prestazioni, sull’incer-tezza di misura. I relatori erano quasitutti membri del Consiglio Direttivo del-l’Associazione, più qualche amico (sem-pre però di indiscusso prestigio nell’am-bito metrologico nazionale) cooptatoper presentare una relazione.Una pietra miliare rimane certamentesulla strada intrapresa dal CMM Clubnell’organizzazione di seminari: ilprimo dicembre 1999, nell’elegantissi-ma cornice dello Sheraton Hotel diPadova, si tiene il seminario “CMM,qualità per il 2000”. Per la prima voltala maggior parte dei relatori è esterna

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LO

SPAZIO

DELLE

CM

M

InTeRSeC XXAlberto Zaffagnini

I venti seminari formativi del CMM Club

alberto.zaffagnini@gmail.com

INTERSEC 20: THE TWENTY SEMINARS OF CMM CLUBSince the beginning of its activities, the CMM Club Italia Association has beencommitted to spreading knowledge on metrology and on connected topics,while fostering exchange and collaboration between Academy and Industry. Aspecific project has been developed: InTeRSeC. InTeRSeC seminars are now attheir 20th edition. A survey of the past editions, starting from the first seminar in1995, is presented.

RIASSUNTOSin dall'inizio delle proprie attività, l'Associazione CMM Club Italia è impe-gnata nella diffusione di una cultura sulla metrologia e su argomenti a essastrettamente collegati, cercando nel contempo di favorire l'incontro tra ilmondo accademico e l'industria. Uno specifico progetto è stato sviluppato aquesto scopo: InTeRSeC (Incontri Tematici, Riunioni, Seminari del CMMClub). I seminari InTeRSeC sono giunti oggi alla loro ventesima edizione. Unapanoramica sulle precedenti edizioni viene qui presentata, a partire dal primoseminario tenutosi nel 1995.

Perché l’acronimo InTeRSeC? Riportiamo unanota di presentazione che venne pubblicata suProbing Flash, notiziario elettronico dell’Asso-ciazione, al momento del lancio del progetto.

Che cosa è InTeRSeC? Si legge sul vocabo-lario Zingarelli: Intersezione, insiemecostituito dagli elementi comuni a piùinsiemi. E un seminario, un convegno, unworkshop sono proprio i luoghi dove si inter-secano le idee e gli argomenti. Ma, nello stes-so tempo, InTeRSeC sottolinea uno stretto lega-me con le CMM. Infatti, l’intersezione è un’o-perazione alla base delle elaborazioni dimisura con le CMM, vale a dire la definizionedi insiemi comuni a diversi enti geometrici.E poi quel prefisso “inter” rimanda a un con-cetto di internazionalità, certamente allinea-to con le ipotesi di collaborazione tra i variCMM Club del mondo.Allora InTeRSeC è un’area di lavoro, unmomento di condivisione di espe-rienze tra studiosi, costruttori, utenti, forni-tori di servizi ed esperti di CMM nazionali einternazionali.

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al Consiglio Direttivo dell’Associazione,trattandosi per lo più di rappresentantidell’industria invitati a presentare il loropunto di vista. A questo si aggiungeuna piccola mostra d’apparecchiaturee servizi per la metrologia a coordinatee una sessione pomeridiana di presen-tazione di soluzioni tecniche sul reverseengineering da parte dei costruttori diCMM convenuti. Timidamente, l’Asso-ciazione si affaccia al mondo dell’e-sposizione, pur mantenendo salda lasua connotazione tecnica super partes.Si arriva al settembre 2000, con unambizioso nuovo balzo in avanti: la Vedizione di InTeRSeC, articolata su bendue giornate, di cui la prima con rela-tori internazionali e traduzione simulta-nea. Sono infatti presenti a Milano peruna riunione ISO i nomi più prestigiosidella metrologia a coordinate mondialee il Presidente Balsamo ha la felice intui-zione di non lasciarsi sfuggire una simi-le, e quasi irripetibile, occasione. Ecco

allora al tavolo dei relatori dell’HotelCrowne Plaza di San Donato Milanese:S. Phillips (Precision Engineering Divi-sion del NIST), K. Doytchinov (Segreta-rio di ACMC - Association for Coordi-nate Metrology Canada), H. Schwenke(PTB), C. Shakarji (NIST) e il danese J.Dovmark (convener dell’ISO/TC213/WG10). Anche la seconda giornata diInTeRSeC V ha un motivo di novità:lasciando per la prima volta il tema cen-trale della metrologia a coordinate, lasessione è completamente dedicata allatemperatura e agli effetti termici nellametrologia dimensionale.

L’EVOLUZIONE DI INTERSEC

Si dipanano varie altre edizioni diInTeRSeC, affrontando sempre nuovitemi, ma con una formula che si sta con-solidando: la VI edizione, alla Facoltàdi Ingegneria di Brescia, sulle applica-

zioni industriali di CMM; la VII, allaFacoltà di Ingegneria di Padova, sultema della riferibilità e dell’incertezzanelle misure di precisione, con duenomi di riferimento internazionale: ilDott. Eugen Trapet, già a capo dellasezione metrologia a coordinate delPTB, e il Prof. Leonardo De Chiffre dellaTechnical University di Danimarca; laVIII Edizione, all’IMGC, sulla verificadelle prestazioni delle CMM per assi-curare la qualità, nei cui atti è compre-so anche un utilissimo foglio di calcoloelettronico per stimare l’incertezza dimisura, preparato da Sandro Balsamo.Sì, perché nel frattempo gli atti deiworkshop non sono più cartacei masono distribuiti su cd-rom o scaricabilidal sito web dell’Associazione. Eanche le presentazioni sono diventatepiù ricche e accattivanti. Sono sparitii vecchi lucidi in acetato e si utilizza-no i più moderni strumenti informatici.Fotografie, animazioni e filmati sono

LO SPAZIODELLE CMM

NUOVI WATTMETRI CHE SODDISFANO LA DIRETTIVA EUPLa Direttiva EuP 2005/32/CE, riguardantela Progettazione EcoCompatibile di prodot-ti che consumano energia, interessa unpanorama di soggetti molto ampio in quan-to sia produttori sia importatori di dispositi-vi che consumano energia (EuP) ne risulta-no coinvolti.I produttori, in quanto sono responsabilidella fabbricazione di prodotti progettatiper minimizzare il loro impatto ambientalegenerale; gli importatori, in quanto si sosti-tuiscono integralmente ai produttori nei

NEWS

casi in cui questi non siano identificabili.Lo scopo della Direttiva EuP, che valutae tiene conto dell’intero ciclo di vita delprodotto e del relativo costo è la dimi-nuzione dell’impatto ambientale e lapromozione di un ambiente sostenibile.Uno scopo molto più ampio rispetto alleDirettive WEEE e RoHS, in quantorichiede che la progettazione EcoCom-patibile diventi parte integrante dellamarcatura CE.La più importante tra le misure previstedalla Direttiva è senz’altro quella relativaalle modalità di funzionamento definite“Stand By” e “Off Mode”: assicurare chetutti i prodotti elettrodomestici e da ufficio uti-lizzino la minor quantità possibile di ener-gia, quando posti nella modalità stand-by,ovvero nella condizione di non eserciziodella propria funzione principale ma comun-que in stato di accensione e pronto all’uso, eoff-mode, ovvero in stato di spegnimento.

I limiti di consumo energetico fissati attual-mente, validi fino al gennaio 2013, sono:2W per il funzionamento in stand-by e1W per la condizione off-mode.In quest’ottica risulta decisamente eviden-te la complessità nell’ottenere misure ade-guate, precise e attendibili.ASITA assiste la propria clientela anchein questo settore, con una gamma diwattmetri specificamente progettati erealizzati per soddisfare ogni richiesta dimisura avanzata dai costruttori di appa-recchiature elettriche ed elettroniche. Iwattmetri 3332 e 3334 sono strumentidigitali da banco in grado di misurare

tutti i principali parametri di una apparec-chiatura elettrica, con un campo di misuraa partire da 1mA fino a oltre 30A conuna larghezza di banda in frequenza apartire dalla corrente continua fino a 5kHz o 100 kHz. Ciò comporta la possibi-lità di misurare potenze elettriche decisa-mente inferiori a 1W fino a oltre 10 kW,e quindi testare una vastissima gamma didispositivi elettrici.Dotati di numerose funzioni supplementari(uscite monitor, analogiche e digitali, inter-facce RS232 e GP-IB, ecc.), i wattmetrimod. 3332 e 3334 sono la soluzione idea-le per l’analisi dei consumi e dei parametrielettrici di gran parte delle apparecchiatu-re elettriche alimentate in corrente continuao corrente alternata monofase, soprattuttoper i reparti Ricerca & Sviluppo, i labora-tori di prova e verifica, nonché gli istituti diricerca ed università.Per ulteriori informazioni:www.asita.com

Le prime 19 edizioni di InTeRSeC1 27.04.1995, Cinisello Balsamo (MI)

La normativa ISO per le macchine di misura nei Sistemi Qualità Aziendali

2 10.04.1997, MilanoCMM e Sistemi Qualità

3 25.05.1998, Castellanza (VA)Ottimizzare l’uso delle CMM

4 01.12.1999, PadovaCMM, qualità per il 2000

5 25/26.09.2000, S. Donato M.se (MI)1. Sessione internazionale2. Controllo degli effetti termici

6 06.05.2002, BresciaApplicazioni di macchine di misura a coordinate (CMM) nell’industria

7 15.04.2003, PadovaCMM e riferibilità in ambito industriale: misure di precisione e metodi di stima dell’incertezza

8 27.04.2004, TorinoApplicare la EN ISO 10360-2 alle CMM: Verifica di prestazioni e Assicurazione di Qualità

9 15.12.2004, BolognaSpecifiche Geometriche di Prodotto e CMM: la rivoluzione GPS, dalla progettazione al controllo qualità

10 21.04.2005, MilanoLe interfacce software standard: un grande vantaggio per gli utilizzatori delle CMM

11 08.11.2005, ModenaLe CMM e i sensori ottici per il controllo dimensionale

12 09.05.2006, BresciaValidazione dei processi di misurazionenel comparto “automotive"

13 29.06.2006, Ferentino (FR)Le UNI EN ISO 10360: verifiche di prestazionidi CMM e controllo di qualità

14 17.04.2007, TorinoAnteprima sulle nuove versioni delle norme UNI EN ISO 10360

15 22.07.2007, BariLe UNI EN ISO 10360: verifiche di prestazionidi CMM e controllo di qualità

16 04.12.2007, TorinoMisurazioni di pezzi a geometria cilindrica

17 15.04.2008, TorinoBracci di misura e controllo qualità

18 26.09.2008, VicenzaSistemi ottici per il controllo qualità

19 21.04.2009, BolognaMetrologia delle superfici funzionali

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alla base di ogni presentazione.Si arriva quindi alla IX edizione, pressola Facoltà di Ingegneria di Bologna, neldicembre 2004. Per la prima volta, unseminario del CMM Club è rivolto nonsolo ai metrologi e ai soliti specialisti diCMM ma anche a progettisti e tecnici diproduzione e, più in generale, a tuttiquelli che intervengono nel percorsoche dalla specificazione dei requisiti delprodotto porta alla verifica della suaconformità. Un titolo di forte impatto,“Specifiche Geometriche di Prodotto eCMM: la rivoluzione GPS dalla proget-tazione al controllo qualità”, richiamapiù di 80 tra metrologi, progettisti, tec-nologi, docenti, ricercatori, operatori diCMM, specialisti di software e costrutto-ri di macchine di misura.Ormai il progetto InTeRSeC procedesicuro e regolare, ben guidato dal prof.Enrico Savio, che nel frattempo ne haassunto la responsabilità all’interno delDirettivo. Si trattano i sensori ottici (dueedizioni sono dedicate a questo tema),le interfacce software, si ritorna sullanormativa di riferimento settoriale.È chiaro, ormai, che non ci si può limi-tare alla sola metrologia a coordinatecartesiana. Infatti, la XII edizione, che sitiene nuovamente alla Facoltà di Inge-gneria di Brescia, è focalizzata sul con-trollo dei processi di misurazione nel-l’ambito dell’industria automobilistica. Ilcorpo relatori è quanto mai compatto:provengono quasi tutti dal gruppo dilavoro ANFIA (Associazione Naziona-le Filiera Industria Automobilistica) chesta preparando un manuale di riferi-mento per la gestione dei processi dimisurazione.InTeRSeC si apre ad altri settori, trattan-do la metrologia delle forme e dellesuperfici con un’edizione dedicata allarotondità e misurazione di solidi di rivo-luzione e con un’altra dedicata allametrologia delle superfici funzionali.Un’edizione è poi riservata ai bracci dimisura articolati, argomento interessan-te, sebbene mai prima di quel momen-to affrontato dal CMM Club.

I CONFINI GEOGRAFICI SI ALLARGANONel frattempo, anche i confini geo-grafici di InTeRSeC sono diventati

angusti: l’Associazione si sta allar-gando al di fuori della sua area d’ori-gine iniziale, collocata nel Nord delPaese. Si espande, di conseguenza,verso il Centro-Sud anche l’area d’in-tervento, con un’edizione presso PaL-Mer, a Ferentino (FR), e una presso laFacoltà di Ingegneria di Bari.Quasi senza accorgercene siamo arri-vati alla XX edizione, un traguardoimportante per una piccola Associazio-ne come il CMM Club, basata sul lavo-ro volontario dei membri del suo Diret-tivo e di alcuni amici appassionati. LaXX Edizione si terrà a Torino, ilprossimo 13 aprile 2010, pressoINRIM, e avrà il titolo: Riduzionedegli effetti termici nelle misuredimensionali. Per il programma det-tagliato e per ogni altra informazionesull’evento: www.cmmclub.it.

GRAZIE E ARRIVEDERCI!

È doveroso un ringraziamento a chi si èattivato nel corso di questi anni per lanascita, lo sviluppo, la maturità e il suc-cesso di questo progetto. Menzioneròsolo due nomi, Sandro Balsamo edEnrico Savio, senza però dimenticarequella miriade di relatori, collaboratori,organizzatori che tanto lavoro hannoprofuso per il successo di InTeRSeC. Infi-ne, un ringraziamento a tutti coloro chehanno offerto ospitalità e disponibilitàaccogliendo InTeRSeC nelle propriestrutture.Arrivederci a InTeRSeC XX!

LO SPAZIODELLE CMM

ALBERTO ZAFFAGNINIè laureato in IngegneriaMeccanica, libero pro-fessionista, consulente eformatore per la metrolo-gia e la qualità nell’indu-stria. È ispettore tecnico

SIT, membro del Consiglio Direttivo eResponsabile per l’informazione dell’As-sociazione CMM Club Italia.

Il catalogo del CMM ClubÈ possibile acquistare gli atti dei seminariInTeRSeC, le dispense dei corsi e le antolo-gie di Probing contattando l’AssociazioneCMM Club Italia.Per ogni dettaglio e per ordinare:www.cmmclub.it/didattica.html

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2010-2011eventi in breve

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3-6 MAGGIOAustin, TX, USA17-21 MAGGIOLocarno, Svizzera 18-20 MAGGIONürnberg, GERMANIA23-24 MAGGIOComo, ITALIA23-28 MAGGIOAnaheim, USA25-28 MAGGIOPortogallo28 MAGGIOAnaheim, USA30 MAGGIO - 3 GIUGNOTsukuba, GIAPPONE31 MAGGIO - 4 GIUGNOPortorose, SLOVENIA31 MAGGIO - 4 GIUGNODelft, OLANDA7 - 10 GIUGNOTucson, AZ, USA13-18 GIUGNODaejeon, COREA13-15 GIUGNORoma, ITALIA14-16 GIUGNOPisa, ITALIA15-18 GIUGNOMadeira, PORTOGALLO17-19 GIUGNORio d Janeiro, BRASILE28 GIUGNO - 1 LUGLIOHyatt Regency McCormick Place12-14 LUGLIOIstanbul, TURCHIA29 AGOSTO - 1 SETTEMBREKittila, FINLANDIA30 AGOSTO - 3 SETTEMBREPistoia, ITALIA1-3 SETTEMBRELondra, REGNO UNITO5-9 SETTEMBREOsaka, GIAPPONE6-9 SETTEMBREAtlanta, GA, USA8-10 SETTEMBREKosice, SLOVACCHIA13-15 SETTEMBREGaeta, ITALIA23-25 SETTEMBREChengdu, CINA 12-14 OTTOBRETaipei, TAIWAN21-25 NOVEMBREPattaya, TAILANDIA5-10 DICEMBREOrlando, USA

13-15 APRILETorino, ITALIA

2010 I2MTC - IEEE International Instrumentation and Measurement Technology ConferenceInternational conference on Advance Phase Measurement Methods xTechnology ConferenceSensor+Test 2010 – The Measurement Fair

SMART System Integration 2010

IEEE MTT 2010 International Microwave Symposium

4th EURAMET General Assembly

75th ARFTG Microwave Measurement Conference

The International Conference on Nanophotonics (NANO)

TEMPMEKO & ISHM 2010 – Joint International Symposium on Temperature, Humidity, Moisture and Thermal Measurements in Industry and Science10th International Conference Engineering and Nanotechnology

Applied Industrial Optics: Spectroscopy, Imaging and Metrology (AIO)

Conference on Precision Electromagnetic Measurements

XXIX Giornata della Misurazione, organizzata congiuntamente dal GMEE e dal GMMT20th International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion7th Int'l Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO-2010)17th International Conference on Systems, Signals and Image Processing, IWSSIP 201027th AIAA Aerodynamics Measurement and Ground Testing Conference

10th Biennial ASME Conference on Engineering Systems Design and Analysis ESDA 2010XX IEEE Int.'l Workshop on Machine Learning for Signal Processing

Scuola per Dottorandi GMEE "Italo Gorini"

13th TC1/TC7 Symposium: Without measurement no science, without science no measurementISMQC2010 – 10th Symposium on Measurement and Quality Control

NUSOD 2010 - Numerical Simulation of Optoelectronic Devices

17th Symposium IMEKO TC 4 - Measurement of Electrical Quantities

XXVII Congresso Nazionale del GMEE

Signal and Image Processing (SIP 2010) Special Track within WiCOM 2010

FLOMEKO 2010 – the 15th Conference on Flow Measurement

21st Conference on Measurement of Force, Mass and Torque (together with HARDMEKO 2010 and 2nd Meeting on Vibration Measurement)Computer Measurement Group International Conferences

VII Congresso Italiano Metrologia e Qualità

http://imtc.ieee-ims.org/index.php

http://phasemeas2010.epfl.ch/index.htm

www.sensorfairs.de/index_en.html

http://smartsystemintegration.com

www.ims2010.org

www.euramet.org/index.php?id=497

www.arftg.org/upcoming_events.html

www.nims.go.jp/nanophoto2010/topics

www.imeko.org

www.delft2010.euspen.eu

www.osa.org/meetings/topicalmeetings/AIO/default.aspxhttp://cpem2010.kriss.re.kr/

www.gmee.org

http://webuser.unicas.it/speedam/CallForPaper_Speedam2010.pdf.www.icinco.org

www.ic.uff.br/iwssip2010

www.aiaa.org/content.cfm?pageid=1

www.asmeconferences.org/ESDA2010

http://mlsp2010.conwiz.dk

www.gmee.org

www.imeko.org

www.ismqc2010.mech.eng.osaka-u.ac.jp

www.nusod.org/2010

www.imeko.tuke.sk

www.gmee.org

www.wicom-meeting.org/sip2010

www.imeko.org

www.imeko.org

www.cmg.org/national/conferences.html

www.affidabilita.eu

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Metrologiaper capillaritàRubrica a cura di Giorgio Miglio*M

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(DOMANDA) Neodiplomato, lavorada poco presso una piccola aziendameccanica. Sui capitolati tecnici di alcu-ni clienti (a loro volta PMI) trovo indica-zioni relative alle tolleranze da rispetta-re nelle lavorazioni e da qui originanodue domande che ho già rivolto, mainutilmente, al mio titolare. Con lui nonposso insistere più di tanto e la situazio-ne di crisi gli fornisce l’alibi di non potersostenere, per ora, la spesa di un miocorso di formazione sulle misure.In internet ho trovato documenti suquesto argomento, però troppo com-plessi per il mio attuale livello di pre-parazione. Le domande, per le qualivorrei risposte semplici, riguardanol’incertezza di misura e sono:1) devo “scalare” dai limiti di tolle-ranza il valore dell’incertezza chesono riuscito a valutare?2) vi è un numero minimo di compo-nenti d’incertezza da considerareaffinché la valutazione abbia signifi-cato metrologico e sia affidabile?(RISPOSTA) Le sue domande sonosacrosante e dovrebbero porsele tutticoloro che, nelle più svariate situazio-ni operative, sono in presenza di limi-ti o tolleranze da rispettare. La rispo-sta alla prima domanda è semplice.Per essere sicuro che le dimensioni dalei trovate dopo la lavorazione “sianoa disegno”, cioè rientrino nei limiti ditolleranza specificati dal cliente, leideve “scalare” da questi limiti l’incer-tezza (estesa) che accompagna i risul-tati delle misure eseguite in fase di

controllo dei “pezzi” lavorati. Taleincertezza deriva dalle varie fonti divariabilità presenti nell’intero proces-so di misura (grandezze d’influenza,caratteristiche strumentali, tarature,derive, variabilità tra operatori, ecc.). Alla sua seconda domanda mi è piùdifficile rispondere con semplicità, maci provo. Le componenti d’incertezzapresenti nei suoi processi di misurasono sicuramente numerose ma, nellastragrande maggioranza dei casi incui non si richiedono elevate precisio-ni, sono poche quelle che hanno un“peso” veramente significativo.Lei però chiede qual è il loro numerominimo: bene, esiste un criterio mate-matico-statistico (il “teorema del limitecentrale”) che limita, sotto determinatecondizioni, il numero che lei cerca.Esso dice che, se non è presente unavariabile “dominante” a distribuzionenon normale, la composizione linearedi più variabili casuali indipendenti arri-va rapidamente a una distribuzionepressoché normale (anche se nessunavariabile è a distribuzione normale).Peraltro già la composizione di tre di-stribuzioni di tipo rettangolare o unifor-me porta a una distribuzione pressochénormale. È possibile così applicare ilfattore di copertura più adatto (appros-simando 68% k = 1; 95 % k = 2; 99%k = 3) al valore dell’incertezza compo-sta per arrivare a quella estesa, quellache le interessa di trovare per poterla“scalare” dai limiti di tolleranza.Questa risposta, però, le alleggerisce

solo apparentemente il compito: infatti,per valutare quali contributi siano signifi-cativi (vale a dire abbiano un “peso”relativamente superiore a quello di altri),andrebbero individuati e valutati tuttiquelli che sono normalmente presenti nelprocesso di misura. Qui entrano in giocola capacità d’analisi e l’esperienza sullospecifico processo di misura, per evitareil rischio di pericolose sottostime o sovra-stime, con i relativi problemi.Inoltre, per la composizione dei con-tributi e per l’applicazione del criteriodi cui sopra, lei deve comunque ipo-tizzare distribuzioni di probabilità daapplicare ai contributi selezionati(categoria B) o verificare la normalitàdella distribuzione (categoria A).Un approccio più di “sistema” è quellodi stabilire da subito, noti i limiti di tol-leranza da rispettare, l’incertezza obiet-tivo (target uncertainty), cioè quella checonsentirebbe di rispettare i requisiti, evalutare solo in un secondo tempo l’in-certezza effettiva o reale (uncertaintybudget). Dal confronto tra i valori del-l’incertezza obiettivo e di quella effetti-va, lei è in grado di decidere se sononecessari loop correttivi per rendere laseconda inferiore, o uguale, alla prima.

RIFERIMENTI A NORME E GUIDEPer la valutazione dell’incertezza: norma baseUNI CEI ENV 13005 “Guida all’espressionedell’incertezza di misura”: 2000, nota come“GUM”, mentre per gli aspetti decisionali riguar-danti l’incertezza di misura e la sua gestione val-gono le norme: UNI EN ISO 14253 - 1: 2001“Specifiche geometriche dei prodotti (GPS). Verifi-ca mediante misurazione dei pezzi e delle appa-recchiature per misurazioni. Regole decisionaliper provare la conformità o non conformità allespecifiche” e UNI ENV ISO 14253 - 2: 2003“Specifiche geometriche dei prodotti (GPS).Guida per la stima dell’incertezza nelle misura-zioni GPS, nella taratura delle apparecchiatureper misurazioni e nella verifica dei prodotti”.Il bozzetto di questa rubrica è stato realizzatodall’arch. Tullio Tola.

METROLOGY FOR EVERYONEThis section is open to questions and curiosity by all the measurement oper-ators, both in industry and in calibration analysis and test laboratories, whodo not have the time to search for answers in the Norms.

RIASSUNTOQuesta rubrica è aperta alle domande e ai dubbi formulati da chi si occu-pa di processi di misurazione o di affidabilità e qualità delle misure, sia inazienda sia nei laboratori di taratura, di prova o d’analisi, e che non ha iltempo o l’opportunità di cercare spiegazioni nella normativa.

* Consulente di metrologiamigliopr@tin.it

Le misuree la loro evoluzione

Mario Savino

Parte I – Ruolo della Misura e origini

MEASUREMENTS AND THEIR TEMPORAL EVOLUTIONPART I: ROLE OF MEASUREMENTS AND ORIGINSWe publish here and in the next issue the text of the Honorary Lecture byProf. Mario Savino (Past President of the GMEE and Full Professor of Elec-trical Measurements at the Polytechnic of Bari) at the Opening of the Acad-emic Year 2009-10 at the Polytechnic.

RIASSUNTOPubblichiamo qui e nel numero successivo il testo della “Prolusione” tenutadal Prof. Mario Savino (Past President del GMEE e Ordinario di Misure Elet-triche al Politecnico di Bari) in occasione dell’Inaugurazione dell’AnnoAccademico 2009-2010 al Politecnico.

IL RUOLO FONDAMENTALE DELLA MISURA, NEL PASSATO E OGGI

Le donne e gli uomini vivono immersinella natura e cercano di compren-derla mediante l’identificazione deglioggetti che li circondano e dei feno-meni ai quali assistono. A tal fine defi-niscono alcune caratteristiche proprieo specifiche degli oggetti e dei feno-meni in esame. Quando hanno daeffettuare una scelta, essi confronta-no tra loro le caratteristiche deglioggetti selezionati in funzione dell’o-biettivo da perseguire. Descrittori diqueste caratteristiche sono le gran-dezze, per conoscere le quali occor-re seguire un procedimento di misu-razione. Spesso non si fa distinzione

tra le parole misurazione e misu-ra, anche se a rigore la misurazioneè definita dal VIM (InternationalVocabulary of basic and generalterms in Metrology) [1] “il procedi-mento per ottenere sperimentalmenteuno o più valori che possono essereragionevolmente attribuiti a una gran-dezza”. La misura, invece, è il risulta-to della misurazione. La misurazione,o più semplicemente (come si dirà nelseguito) la misura, è quindi un proce-dimento elementare o complesso, chepermette di quantificare, assegnandodei numeri, le proprietà degli oggettio dei fenomeni del mondo reale. Essarichiede teoricamente un confrontotra una quantità incognita, il misu-rando, ovvero la grandezza oggettodella misura, e una nota, assuntacome campione. Per effettuare ilconfronto è necessario definire lescale di misura, caratterizzate dapunti numerali: in tal modo è possibi-le associare a ciascuna grandezzauna posizione nella propria scala estabilire uguaglianze, differenze, rela-zioni. Misurare consente di conosce-re, descrivere e, quindi, controllarequalsiasi sistema nel miglior modopossibile.Per comprendere appieno gli scopidella scienza delle misure, è beneporsi inizialmente due domande:• Tutto è misurabile?

• Si può fare a meno delle mi-sure?Non è semplice rispondere alla primadomanda; molto spesso si usa la paro-la misura riferendola a grandezze perle quali non è stata definita una scalain modo certo e condiviso. Alcuni riten-gono che non tutto sia misurabile; altri[2] hanno accettato la sfida di tentaredi misurare, con riferimento alle carat-teristiche degli esseri umani, ciò cheattualmente sembra impossibile misura-re, come ad esempio: il benessere, lanaturalezza, la qualità percepita conla mente, i sentimenti, il linguaggio delcorpo, la coscienza.Più facile rispondere alla secondadomanda (Si può fare a meno dellemisure?). La risposta è: No. I campi diapplicazione delle misure attualmentesono svariati: il più noto è, senza dub-bio, quello legato alle transazionicommerciali. Se pensiamo soltanto aquante volte misuriamo giornalmenteil tempo con i nostri orologi e quantemisure di massa e di volume sonoeseguite con le bilance e i flussometri(denominati, in gergo, contatori) deinostri fornitori, ci rendiamo conto dinon poter più fare a meno delle misu-re. Per esempio è stato dimostrato chedonne e uomini non possono vivereuna vita serena senza informazionisull’orario, in quanto perdono rapida-mente la cognizione del tempo [3].Gli astronauti nello spazio non assi-stono all’alternarsi del giorno e dellanotte, per cui è necessario comunica-re loro dalla base spaziale sulla terraquando è ora di andare a dormire.Proprio la NASA, l’ente spaziale sta-tunitense, ha condotto l’esperimentopiù significativo sulla cognizione deltempo, al fine di studiare le conse-

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Dipartimento Ingegneria Elettrotecnicaed Elettronica – Politecnico di Barisavino@misure.poliba.it

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guenze fisiologiche e psicologichesugli astronauti. Nel 1965 i millecentoabitanti del paesello di North Con-way, nel New Hampshire, accettaronodi fare a meno per due giorni di qual-siasi forma di indicazione del tempo.Si operò in modo che nessuno potesseavere informazioni sull’orario requi-sendo, oltre agli orologi, anche gliapparecchi radio e televisivi. Il primogiorno dell’esperimento la vita si svol-se abbastanza regolarmente, pur coninevitabili piccoli anticipi o ritardi nellenormali attività quotidiane, e aumentòla comunicazione tra vicini. Il secondogiorno le cose mutarono radicalmente:le persone, con il trascorrere deltempo, diventavano sempre più nervo-se e inquiete, alcuni protestarono con-tro l’esperimento e molti dovettero farricorso ai tranquillanti.Le misure sono indispensabili nelcampo della ricerca scientifica,come affermato dal genio di Galilei edi Newton, che modificarono inmodo rivoluzionario la concezionedella scienza e il metodo d’indagine.Furono prima Galilei, basandosi anchesulle speculazioni filosofiche di Carte-sio e sul suo dubbio metodico, epoi Newton a stabilire il metodo spe-rimentale come ispiratore della ricer-ca scientifica e a sostenere che essadeve obbedire solo alla propria logicainterna, deve essere libera da qualsiasipregiudizio e da qualsiasi autorità.Senza la verifica sperimentale nonè possibile confermare la validità diun’ipotesi: si pensi, ad esempio, allateoria copernicana e al paziente esapiente lavoro sperimentale di TychoBrahe, che ha portato JohannesKepler alla formulazione delle treleggi sul moto planetario e alla confer-ma della loro validità. L’esperimentodeve essere ripetibile con risultati noncontrastanti quando si controllino tuttele variabili che in esso intervengono. Ilprocedimento di misura deve fornireinformazioni non ambigue sulle pro-prietà degli oggetti e sulle caratteristi-che dei fenomeni in osservazione.Gli strumenti di misura, oggi, sono ingrado di registrare l’evolversi deifenomeni naturali e dei processi indu-striali, permettere la diagnosi conte-stuale o conservare le informazioni

utili per l’elaborazione successiva. Lemisure permettono anche il controllodi macchine, robot, sistemi complessi.Allo scopo di cercare di prevederecome si evolvono i fenomeni naturalio i processi industriali, sono elabora-ti, sulla base di sperimentazioni e diriflessioni, teorie e modelli, ingenere semplificati, in quanto finaliz-zati a un preciso obiettivo rappresen-tativo di ciò che si vuole indagare.Oggi i sistemi informativi più evo-luti sono quelli basati sulle misure. LeInformation and Communication Tech-nologies (ICT) permettono di crearesistemi informativi molto efficienti perdiverse applicazioni. Sono stati rea-lizzati sistemi artificiali che utilizzanoalgoritmi genetici, capaci di appren-dimento, e rappresentano un modellodell’attività cognitiva umana.L’importanza di imparare a misurarederiva dalla semplice constatazioneche solo misure corrette sono in gradodi convalidare un modello, una teoria,un sistema informativo o, secondo KarlPopper, consentono di affermare cheessi non siano falsi. Viceversa, se lemisure sono errate, si potranno ritenerenon validi, o falsi, un modello, una teo-ria, un sistema informativo, ben proget-tati. È quindi imperativo che chi operanell’industria e nei servizi impari a uti-lizzare e a realizzare correttamente glistrumenti di misura e che nelle scuole enelle Università si affermi sempre più lacultura metrologica.La qualità dei prodotti e dei proces-si è notevolmente migliorata, grazieanche all’evoluzione dei sistemi dimisura, gestiti in genere da un calco-latore e in grado sia di elaborare unaserie notevole di informazioni prove-nienti da diversi sensori, sempre piùminiaturizzati e distribuiti, sia di ese-guire l’autocontrollo delle prestazioni[4]. Molti Paesi richiedono la certifi-cazione di qualità perché un prodottopossa essere commercializzato al lorointerno. Per esempio, la marcatura CEè una sigla che deve essere appostain modo visibile e indelebile su un pro-dotto per attestare che esso possiede irequisiti essenziali fissati da una o piùdirettive comunitarie. La marcatura CEsancisce la conformità ai requisitiprescritti dalle direttive comunitarie.

LE ORIGINI DELLA SCIENZA DELLE MISURE

La scienza delle misure è antica inquanto, come si è detto, misurare èun’esigenza vitale dell’umanità. Sta-bilirne l’origine non è cosa semplice.Essa si fa risalire al Paleolitico su-periore, tra i trentacinquemila e idiecimila anni fa, periodo in cui sononati anche i numeri. Infatti, su fossi-li risalenti a tale periodo si sono tro-vati segni regolari di vario tipo, inci-si su bastoni e su pezzi di osso: pro-babilmente i segni numerici precedet-tero le parole, necessarie per espri-mere quei numeri [5]. È bene preci-sare che le misure hanno bisogno deinumeri, ma il significato dei numeriassociati a un procedimento di misu-ra è ben diverso da quello che essihanno in matematica.Nell’analisi matematica i numerisono enti astratti, dotati di particolariproprietà, indipendenti dal contesto incui sono impiegati; nel caso delle misu-re, invece, essi sono le entità necessa-rie a individuare i punti caratteristicidella scala dei misurandi e le pro-prietà di tali punti dipendono esclusi-vamente da quelle delle grandezzeoggetto della misura. La misura, comesi è detto, è un procedimento che portaa ottenere sperimentalmente uno o piùvalori che possano ragionevolmenteessere attribuiti al misurando e puòessere intesa come il rapporto tra lagrandezza osservata e l’unità di mi-sura della grandezza stessa. Essadeve avere l’indicazione dell’unità edè il mezzo utilizzato in tutto il mondoper fornire le informazioni necessariesia sul tipo o specie sia sull’ampiezzadella grandezza oggetto della speri-mentazione. Per unità di misura siintende quella grandezza reale scala-re, definita e adottata per convenzio-ne, con la quale può essere confronta-ta qualsiasi altra grandezza della stes-sa natura, per esprimere il rapporto didue grandezze come un numero. Privodi unità di misura, il numero ottenutocome risultato del procedimento nonha alcun significato.L’essere umano, dunque, non può farea meno di misurare il trascorrere deltempo: non gli è sufficiente l’orolo-

STORIA ECURIOSITÀ

complesso megalitico diStonehenge (Fig. 2) è quel-lo di osservatorio astronomi-co e misuratore del tempo.Zanot afferma, a propositodi Stonehenge: “al centro deltempio, sembra di essere in ungigantesco planetario: ognipietra indica un’ora, un gior-no, un mese, una stagione, unanno solare e una fase luna-re” [6]. Per questo Stonehen-ge ebbe il nome di cerchio deltempo. Augusto fece co-struire a Roma uno gnomone,visibile ancora oggi in piazza Monte-citorio, utilizzando come stilo un obe-lisco fatto erigere in Egitto. Un altrognomone di grandi dimensioni si puòvisitare nel Foro romano. Il più altognomone del mondo si trova nella cat-tedrale di Santa Maria del Fiore inFirenze, realizzato nel 1475 medianteun foro praticato in una tavoletta dibronzo e posto a 90 m di altezza sullacupola del Brunelleschi. A causa dellasua altezza esso funziona solo duran-te il periodo del solstizio estivo, quan-do i raggi solari filtrano attraverso ilforo gnomonico dando luogo a un’im-magine del sole in basso sul pavimen-to della Cappella della Croce. ACastel del Monte la parete sud delmaniero ottagonale si comporta comeuno gnomone [7], mettendo in relazio-ne le dimensioni del castello con l’in-gresso del sole nei vari segni zodiaca-li. Così, ad esempio, a mezzogiornodell’equinozio d’autunno, segno dellabilancia, questa parete proietta sul ter-reno un’ombra lunga quanto è largo ilcortile del castello. Un mese dopo,segno dello scorpione, sempre a mez-zogiorno, l’ombra dello gnomonedetermina la larghezza delle sale delcastello. Ancora un mese dopo, segnodel sagittario, la stessa ombra lambi-sce il bordo della circonferenza teori-ca nella quale si inscrive il castello,comprese le torri.Gli esseri umani si resero conto delladifficoltà di misurare il tempo con pre-cisione e accuratezza mediante lo gno-mone, in quanto il percorso del sole nelcielo cambia con le stagioni. I primitentativi di una misura più accurata deltempo si basano su un principio diver-

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gio biologico, che gli fornisce infor-mazioni inadeguate a un’organizza-zione ottimale della sua vita. È alloraprobabile che il primo strumento dimisura sia stato proprio un misuratoredel tempo: lo gnomone, un elemen-tare forma di meridiana (Fig. 1). Ilsole, con il suo alternare periodi diluce a periodi di buio, ha consentitoagli esseri umani di acquisire il con-cetto di giorno e la distinzione tragiorno e notte.

Figura 1 – Lo gnomone

Si stima che le prime informazioni suimoti apparenti del sole, della luna,dei pianeti e delle stelle siano stateacquisite, da parte degli esseri umani,nel Paleolitico superiore. Il Paleoliticoè l’età della pietra antica e propriocon sassi l’essere umano imparò adelimitare l’ombra da lui proiettata sulterreno. Poneva una pietra per ognipasso, in modo da misurare tutta lalunghezza della propria ombra. In talmodo creò lo gnomone umano eimparò a scandire il tempo. Successi-vamente lo gnomone fu perfezionatoattraverso l’infiggere un semplice ba-stone verticalmente nel terreno, in unazona libera da ingombri, in modo chesi potesse osservare la posizione del-l’ombra in qualsiasi posizione fosseproiettata. All’alba, il bastone produ-ce un’ombra lunga e sottile verso occi-dente. Durante la mattinata, quando ilsole si alza sull’orizzonte, l’ombra siaccorcia sempre di più e ruota lenta-mente da ovest verso nord. Lo gno-mone fu utilizzato in diverse parti delmondo, migliaia di anni prima dellanascita di Cristo. La funzione del

Figura 2 – Il complesso megalitico di Stonehenge

so. La nascita degli orologi adacqua (Fig. 3) sembra dovuta all’in-fluenza di molti filosofi dell’antichità, iquali ritenevano ci fosse un parallelotra lo scorrere del tempo e quello delleacque nei fiumi. Uno dei più antichi diquesti orologi è stato trovato nellatomba del faraone Amenhotep I, sepol-to intorno al 1500 a.C.Gli orologi ad acqua sono stati tra iprimi cronometri indipendenti dall’os-servazione dei corpi celesti: furonoperfezionati dai Greci, che diederoloro il nome di clessidra, e solo inseguito l’acqua fu sostituita dalla sab-bia. L’orologio ad acqua si diffuserapidamente, specie tra coloro chefornivano le loro prestazioni a tempo:uno di essi è citato nei Dialoghi delleCortigiane di Luciano di Samosa-ta, scrittore e retore greco antico diorigine siriana. L’orologio idraulico,nella fattispecie, era un vaso metalli-co di forma emisferica, munito di unforellino sul fondo. Quando si ritira-vano le cortigiane, per le quali dasempre il tempo è denaro, la giovaneservente metteva il vaso in un bacinopiù grande, colmo d’acqua, e siattendeva che il vaso andasse afondo. La prestazione durava quindiil tempo del riempimento del vaso[3]. Simile all’orologio idraulicousato dalle cortigiane ateniesi eraquello impiegato dagli avvocatiromani, per i quali la durata dell’in-tervento corrispondeva allo svuotarsidi un recipiente emisferico dotato diun foro sul fondo per la fuoriuscitadell’acqua.Oltre alle misure di tempo molto diffu-se nell’antichità erano quelle di lun-

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ghezza, con le sue grandezze deri-vate superficie e volume, e di massa,anche se si preferiva denominare lamassa peso. In genere le unità di lun-ghezza facevano riferimento a partidel corpo umano. Così il cùbito

aveva la lunghezza dell’avambracciopari all’incirca a mezzo metro, il pol-lice quella del dito corrispondente, ilpiede in origine era pari alla lun-ghezza dell’arto inferiore, il passoequivaleva a cinque piedi mediamen-te quasi un metro, lo stadio a cento-venticinque passi, la iarda corrispon-deva alla distanza tra la punta delnaso e l’estremità del dito medio edinfine il miglio romano era pari acirca cinquemila piedi e quindi a millepassi. Dal miglio deriva pietramiliare posta dagli antichi romanisul ciglio delle strade per delimitarnele distanze.Le misure di peso si basavano sullalibbra dal latino bilancia, ed eranoeffettuate con strumenti semplici manon troppo diversi da una bilancia abracci uguali, formata da un’asta diferro mobile che sostiene ai due estre-mi due piatti, simile a quella trovata

nella tomba di Nagata in Egitto(3000 a.C.).(Continua nel numero successivo)

BIBLIOGRAFIA

[1] VIM, International Vocabulary ofMetrology: Basic and General Conceptsand Associated Terms, Third Edition,2007.[2] EUR 22424: Measuring the Impossibi-le – A NEST Pathfinder Initiative.[3] Leschiutta, S.: L’arte della misura deltempo presso le cortigiane, I quaderni GMEEN° 4, A&T Editore, Torino, ottobre 2008[4] Savino, M.: Introduzione alla sensori-stica industriale, I quaderni del GMEE N°2, A&T Editore, Torino, giugno 2008[5] Boyer, C.,B.: Storia della matematica,Oscar Monadori, 2004[6] Zanot, M.: Il computer neolitico, Mila-no, Sugarco Edizioni, 1976[7] Tavolaro, A.: Castel del Monte, scienza emistero in Puglia, Bari, Fratelli Laterza, 2000

Figura 3 – Un orologio ad acqua

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SALE METROLOGICHE E RISPARMIO ENERGETICOGianni Pascotto (Techlab srl)

È noto che tutti gli ambienti a microclimaspecifico, quali le sale metrologiche e cli-matiche, sono altamente “energivori”. Lanecessità di mantenere costanti e partico-larmente precise le condizioni ambientaliporta necessariamente a utilizzare sistemiimpiantistici complessi, che privilegianol’assoluta garanzia di raggiungimentodelle performance a scapito di un purrazionale contenimento energetico. Fun-zionamento 24h/24, “recovery time” mini-mo, garanzia di precisione assoluta avalori limite, rispetto di normative sanita-rie, ecc., impongono dimensionamentiadeguati, spesso eccessivi e incoerenti congli attuali indirizzi di salvaguardia dell’e-nergia. Nel contempo le sempre più vastepossibilità applicative in settori diversifica-ti, molte di derivazione dalle nuove tecno-logie, rendo-no l’utilizzodi ambientic o n f i n a t ic on t r o l l a t isempre piùconveniente:a patto di

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non valutare solo la loro economicità diinvestimento, ma anche il basso costogestionale e ambientale. A maggior ragionese si considera che il loro inserimento indu-striale avviene sempre più vicino, se nonaddirittura perfettamente integrato, al pro-cesso produttivo, proprio là dove sono piùcritiche le condizioni ambientali.Si aprono due contesti situazionali, entrambiimportanti da analizzare: le nuove realizza-zioni, in cui esistono maggiori possibilitàopzionali, e le realtà esistenti, in cui vincoli dinatura tecnica possono determinare percorsiprogettuali più contenuti. La progettazione di ambienti tecnologicinuovi porta alla scelta di componentisticastrutturale con caratteristiche di basso coeffi-ciente di trasmittanza, al fine di consentirealta capacità di isolamento termico conte-stualmente a spessori contenuti, e impiantisti-ca dotata di efficienti sistemi di rilevamentoe controllo ambientale,in grado di interveniremodularmente sullabase di diversificati einnovativi parametrianalitici, oltre a quellitradizionali termo-igro-metrici e particellari. Le nuove e più recentitecnologie propongonouna vasta gamma dimateriali (conduttività ter-mica < 0,036 W/mK) edi nuovi componentielettronici che, opportu-namente comunicantitra loro e con il sistemaHVAC tramite specifici

algoritmi, consentono di operare su valorilimite impensabili fino a oggi, con conse-guenze rilevanti sui risparmi gestionali. L’e-sperienza maturata permette di individuareottimizzazioni funzionali del 15/20%rispetto ai sistemi tradizionali, con costi diinvestimento non superiori al 5/7%: perfor-mance che si può ritenere miglioreranno infuturo.L’intervento su ambienti tecnologici esistenti,al fine di una loro ottimizzazione funziona-le sotto l’aspetto del contenimento energeti-co, è senz’altro più complesso e di più dif-ficile generalizzazione, ma può sortirebenefici ugualmente interessanti la cui enti-tà può variare secondo le possibilità dimodifica, lo stato di vetustà, il grado di uti-lizzo e obsolescenza economica. Grande importanza, infine, riveste il com-portamento umano: frequentemente si poneattenzione solo agli obiettivi determinanti ilprocesso (controllo valori di temperatura,ecc.), ma si trascurano inconsapevolmentealtri importanti aspetti di natura energetica.Occorre un “decalogo” comportamentale,che stabilisca un metodo univoco e crei sen-sibilizzazione al problema, favorendoun’attiva partecipazione. Anche in ambienti a elevato controllo micro-climatico destinati a operazioni di processoo di controllo, nuovi o esistenti, molto spes-so dimenticati dai concetti di risparmioenergetico, si possono razionalizzare i con-sumi, con evidenti benefici sui costi. È sen-z’altro auspicabile che anche in tali contestisi applichino le raccomandazioni comunita-rie in termini di EPBD.Per approfondimenti:www.techlabsrl.com.

Composito leggeroriflettente in fibranaturale a bassaconduttività termica

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T U T T O _ M I S U R EAnno XII - n. 1 - Marzo 2010

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