Strumentazione conforme alla direttiva:

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1 Direttiva Europea EU Strumentazione conforme alla direttiva: Dettagli teorico-pratici Mirco Scotto Narda Safety Test Solutions s.r.l. 31 Maggio 2016

2 Azienda Narda 1990: PMM : KIT

3 EU: esempi di applicazione

4 Lo spettro elettromagnetico Non-ionizzanti Ionizzanti Campo magnetico terrestre Frequenza di rete Forno microonde CO2 laser Lunghezza d onda km 100 km 1 km 1 m 1 mm 780 nm 10 nm Static field ELF HF/RF Microwave Infrared Light UV X-ray Frequenza 3Hz 50/60Hz 3kHz 300kHz 300MHz 300GHz 3*10 16 Hz

5 EU: la guida pratica

6 È importante conoscerne le caratteristiche Il misuratore di campi

7 Sensore isotropico

8 Estratto dalla guida: Sistemi per taratura

9 Valori Limite di Esposizione I Valori Limite di Esposizione sono espressi come campi elettrici interni e non possono essere facilmente misurati o calcolati

10 Livelli di Azione: esempio tab. B1 effetti termici Sono i valori di campo ambientale, quindi misurabili, che, se non superati, garantiscono il non superamento dei valori limite di esposizione

11 Livelli di Azione: esempio tab. B1 effetti termici La gamma di frequenze è estremamente ampia, il valore del livello di azione dipende dalla frequenza. Per rapportare il campo misurato al livello di azione pertinente dovremo conoscere o rilevare la frequenza del campo stesso.

12 Effetti termici e non termici I diversi effetti considerati richiedono l uso di strumenti con diverse caratteristiche di base e di elaborazione dei segnali.

13 Gamma dinamica La capacità di misurare sia campi relativamente deboli che molto intensi (ampia dinamica totale) consente di rapportare la misura ad entrambi i livelli di azione oltre che ai valori definiti per i lavoratori particolarmente a rischio e la popolazione in genere (pubblico)

14 Strumentazione

15 La scelta della strumentazione

16 Conoscenza delle sorgenti

17 Da considerare: Livelli di azione applicabili Frequenza, livello, durata e tipo dell esposizione (inclusa la distribuzione dei campi nello spazio e nel corpo del lavoratore) Esposizione a sorgenti multiple ed esposizione simultanea a campi di frequenze diverse Effettuare mappature del campo e medie spaziali Valutare le esposizioni non uniformi Considerare sia gli effetti elettrici (non termici) che quelli termici nella gamma da 100 khz a 10MHz Eseguire sommatorie per la valutazione dell esposizione ai campi RF multifrequenza Applicare il metodo del picco ponderato per l esposizione ai campi multifrequenza o a forme d onda non sinusoidali alle basse frequenze

18 Gamme di frequenza dei livelli di azione

19 I Livelli di Azione della direttiva Effetti Termici: LA termici, 100 khz-300 GHz, campo E e induzione magnetica : Tabella B1 LA termici, 100 khz-110 MHz, correnti di contatto e correnti indotte negli arti: Tabella B2 Effetti Non Termici: LA non termici, 1Hz-10 MHz, campo Elettrico : Tabella B1 LA non termici, 1Hz-10 MHz, induzione magnetica: Tabella B2 LA non termici, fino a 10 MHz, correnti di contatto: Tabella B3 LA non termici, campi magnetici statici, induzione magnetica: Tabella B4

20 Effetti Termici L effetto che viene considerato è il riscaldamento dei tessuti che dipende dall energia ad alta frequenza assorbita dall organismo. L innalzamento della temperatura non è immediato per cui, salvo casi particolari, non abbiamo la necessità di conoscere la forma d onda del campo o analizzare variazioni rapide di breve durata. La coscienza della frequenza e dell intensità di campo mediata su 6 minuti è spesso sufficiente.

21 Effetti Termici, LA tab. B1 In condizioni di campo lontano la misura del campo elettrico è sufficiente. In questo caso l induzione magnetica e la densità di potenza possono essere calcolate (spesso lo fa lo strumento) sulla base dell impedenza caratteristica (Z=377 Ω). La minima distanza dalla sorgente per cui siano soddisfatte le condizioni di campo lontano dipende dalla frequenza (e dalle caratteristiche fisiche della sorgente). Un idea approssimativa della distanza dalla sorgente in cui le condizioni di campo lontano sono soddisfatte è data dalla lunghezza d onda del campo (λ= c/f). Es. a 1 GHz, λ=30 cm Es. a 27 MHz, λ = circa 11 m

22 Effetti Termici, Tab.B1, campo elettrico Considerazioni per le frequenze inferiori: Il Livello di azione fino a 1 MHz è molto elevato (610 V/m) Siamo normalmente in condizioni di campo vicino (serve misurare anche il campo magnetico). Fino a 10 MHz è necessario considerare anche gli effetti non termici La miglior soluzione è un analizzatore isotropico selettivo per campo E ed H. Considerazioni per le frequenze più elevate: La frequenza può essere determinata dalle specifiche della sorgente di campo. Oltre 2 GHz, il livello d azione è costante a 140 V/m (non è necessario conoscere la frequenza). Se non conosciamo la frequenza, possiamo determinare il non superamento del limite utilizzando il livello d azione più basso (61 V/m). Siamo probabilmente in campo lontano: la misura di E è sufficiente La sonda isotropica a larga banda è una soluzione di misura semplice ed economica

23 Soluzioni di misura Misuratore portatile di campi elettromagnetici: Medie su 6 minuti e definibili Medie spaziali Data logger incorporato Ampia gamma di sonde isotropiche fino a 40 GHz Sonde di campo magnetico fino a 1 GHz Esempi di configurazione: 8053B + EP745 campo E 100kHz - 7 GHz 0, V/m 8053B + HP102 campo H 30MHz 1 GHz 0,01 20 A/m (0,012-25µT)

24 Soluzioni di misura campo E PMM 8053B con sonde di campo elettrico a banda larga

25 Soluzioni di misura campo H PMM 8053B con sonda di campo magnetico a banda larga

26 Sonde a banda larga L utilizzo di sonde a banda larga è particolarmente semplice ed economico. Il risultato tiene conto di tutte le componenti in frequenza entro la banda di funzionamento della sonda ma non fornisce informazioni relative alla frequenza del campo. La procedura più cautelativa, per escludere superamenti del livello di azione, è quella di rapportare la lettura al livello di azione più basso entro la banda misurata (es. 61 V/m per la EP-745). La direttiva prevede la misura dei campi in assenza del lavoratore. L utilizzo di un ripetitore ottico (OR03) consente la gestione della misura da remoto tramite una connessione in fibra ottica.

27 Casi particolari In caso di campi RF a gradiente elevato dove fosse necessaria la mappatura del campo su volumi particolarmente ristretti la dimensione fisica della sonda in uso riveste notevole importanza. Dalla guida: Anche la sonda EP-201, il cui sensore occupa uno spazio sferico di 3mm, può essere collegata al misuratore 8053B.

28 Analizzatore di campi RF selettivo L analizzatore di campi SRM 3006 fornisce analisi dettagliate delle componenti spettrali in radiofrequenza fino a 6 GHz e funzioni di valutazione automatiche Antenna tri-assiale montata su analizzatore selettivo che pilota la scansione in sequenza dei tre assi e produce automaticamente il risultato isotropico

29 Effetti Termici, Tab.B1, campo elettrico e campo magnetico Considerazioni per le frequenze inferiori: Il Livello di azione fino a 1 MHz è molto elevato (610 V/m) Siamo normalmente in condizioni di campo vicino (serve misurare anche il campo magnetico). Fino a 10 MHz è necessario considerare anche gli effetti non termici EHP-200A La miglior soluzione è un analizzatore isotropico selettivo per campo E ed H.

30 Effetti Termici, Tab.B1, da 100 khz a 30 MHz L analizzatore di campi elettrici e magnetici EHP-200A può essere collegato al misuratore portatile 8053B o ad un personal computer. Il collegamento avviene tramite fibra ottica in modo da non perturbare il campo e non influenzare l isotropia dei sensori. Le sei facce del contenitore cubico di circa 10 cm di lato corrispondono ad altrettanti sensori (3 di campo elettrico e 3 di campo magnetico). Lo stesso contenitore ospita il modulo per l analisi dello spettro in frequenza e batterie ricaricabili di lunga durata. L analizzatore effettua misure nella banda di frequenze da 9kHz a 30 MHz dove, specialmente in ambito industriale, ci si trova quasi esclusivamente in condizioni di campo vicino e quindi nella necessità di misurare sia il campo elettrico che quello magnetico.

31 Effetti Termici, Tab.B1, campo elettrico La combinazione di EHP-200 e sonda a larga banda di campo elettrico è la soluzione ottimale per la valutazione dell esposizione al campo E per gli effetti termici.

32 Effetti Termici, Tab.B1, campo magnetico La combinazione di EHP-200 e sonda a larga banda di campo magnetico è la soluzione ottimale per la valutazione dell esposizione al campo H per gli effetti termici.

33 Note alla tabella B1 effetti termici Le note alle tabelle dei valori di azione della direttiva richiedono la verifica dell indice di esposizione totale nel caso di campi multifrequenza: Formula di calcolo della sommatoria indicata nella guida pratica

34 Note alla tabella B1 effetti termici L analisi spettrale effettuata dai misuratori selettivi, come EHP-200, fornisce l intensità di campo delle singole componenti spettrali. L indice di esposizione viene calcolato tenendo conto di tutte le componenti: Il software in dotazione esegue il calcolo automaticamente in base al limite selezionato

35 Effetti non termici electric fields magnetic fields Sono effetti di stimolazione dei tessuti muscolari, nervosi e di organi sensoriali che, superate determinate soglie di campo, si manifestano istantaneamente. A differenza dagli effetti termici questi si manifestano alle frequenze più basse fino ad un massimo di 10 MHz. Essendo effetti istantanei, è necessario tenere in considerazione anche eventi di breve durata affinché i valori indicati non vengano mai superati e non vengono quindi considerate le medie temporali tipiche degli effetti termici

36 LA per effetti non termici, campo elettrico, 1Hz-10MHz I livelli indicati sono i valori efficaci di campi con forma d onda sinusoidale. Anche in questo caso, il livello di azione dipende dalla frequenza. Per forme d onda non sinusoidali viene richiesto il metodo del picco ponderato.

37 LA per effetti non termici, campo magnetico, 1Hz-10MHz I livelli indicati sono i valori efficaci di campi con forma d onda sinusoidale. Anche in questo caso, il livello di azione dipende dalla frequenza. Per forme d onda non sinusoidali viene richiesto il metodo del picco ponderato.

38 LA per effetti non termici, campo elettrico e campo magnetico, 1Hz-10MHz Un segnale sinusoidale (singola frequenza) può essere facilmente rapportato al livello d azione. Forme d onda diverse richiedono tecniche particolari.

39 Formula delle frequenze diverse Il metodo alternativo al Picco Ponderato si basa sulla sommatoria delle componenti spettrali rapportate al livello di azione pertinente. Tale metodo è semplice da utilizzare ma spesso non adeguato in quanto, non considerando la relazione di fase tra le componenti, può dar luogo ad un risultato eccessivamente cautelativo

40 Formula delle frequenze multiple

41 Sommatoria delle componenti negli analizzatori Narda Il software in dotazione agli analizzatori di campo selettivi Narda come quelli della famiglia EHP-50 ed EHP-200, offre la funzione di sommatoria delle componenti rapportate al limite per diversi standard di riferimento

42 La fase dell onda sinusoidale

43 Segnali coerenti e incoerenti Stesso contenuto spettrale. La forma d onda risultante cambia a seconda della fase relativa tra le componenti

44 Forme d onda non sinusoidali, coerenti

45 L importanza delle relazioni di fase

46 EU

47 Il metodo del Picco Ponderato I Livelli di Azione possono essere visti sotto due differenti aspetti: - dipendenza della curva (limite) dalla frequenza - dipendenza della curva dall intensità di campo Queste due caratteristiche possono essere considerate separatamente. Dipendenza dalla frequenza: Descrive il grado per cui il campo ad una data frequenza f1 differisce da quello di una frequenza f2 affinché entrambi i valori corrispondano al limite. Tale curva di «attenuazione» viene riprodotta, con il metodo del picco ponderato, da una serie di filtri. Le brusche transizioni della curva vengono «ammorbidite» dal filtro che produrrà così una certa differenza dal grafico ottenuto sulla base delle tabelle dei limiti. Tale effetto è accettato in quanto considerato più rappresentativo dell effetto biologico dell esposizione.

48 Approssimazione del filtro

49 Il metodo del Picco Ponderato Dipendenza dalla frequenza: Esempio: i limiti a 50Hz e 150Hz (ICNIRP 98) sono di 100 ut e 33,3 ut, ossia, i valori differiscono di un fattore 3. Se il campo a 50 Hz viene attenuato dal filtro, durante la misura, di un fattore 3 paragonato al campo a 150Hz, entrambi i valori visualizzati all uscita del filtro saranno uguali al raggiungimento del valore limite In questo caso la misura della frequenza non è richiesta in quanto il filtro converte l informazione frequenza nell attenuazione appropriata. Viene quindi superata la difficoltà di determinare la frequenza di un segnale con forma d onda non sinusoidale o non nota.

50 Il metodo del Picco Ponderato Dipendenza dal livello: Appropriati fattori di scala vengono applicati affinché lo strumento di misura indichi il 100% al raggiungimento del limite. L indicazione è quindi in % del limite di riferimento. 1,E+03 Transfer- Funktion (STD) 1,E+02 1,E+01 1,E+00 1,E-01 1,E-02 1,E-03 1E+0 10E+0 100E+0 1E+3 10E+3 100E+3 1E+6 Schema a blocchi di un misuratore con funzione di Picco Ponderato (Narda ELT-400)

51 Narda ELT-400

52 Fasi di calcolo del picco ponderato

53 Esempio di differenza dei risultati

54 La soluzione Narda: EHP-50G

55 EHP-50G: l evoluzione EHP-50G Analizzatore di campi E e H da 1Hz a 400kHz, Sensori di campo Elettrico e Magnetico incorporati in un cubo di 10cm di lato Scansione simultanea dei 3 assi (X, Y, Z) Misure a Larga Banda e Selettive con funzione di analisi spettrale Misure col metodo del picco ponderato Memoria interna per funzionamento autonomo sulle 24 ore

56 EHP-50E analizzatore di campi elettrici e magnetici Stessa flessibilità di configurazione dei modelli precedenti: Stand alone (funzionamento autonomo senza connessioni) Collegamento a 8053B Collegamento a PC (sw applicativo in dotazione) Nuove funzioni di valutazione dell esposizione a campi multi-frequenza Valutazione dell esposizione ai campi multifrequenza Limiti ICNIRP 98 e ICNIRP 2010 Funzione del Picco Ponderato

57 Misuratore selettivo, campo E e H, bassa frequenza

58 Modalità operative Connessioni in fibra ottica per non perturbare il campo Utilizzo con misuratore palmare per impostazione, visualizzazione e memorizzazione Funzionamento stand alone con data logger interno Connessione in fibra a PC per analisi e funzioni aggiuntive

59 Impostazioni modalità Stand alone

60 Misura visualizzata dal misuratore palmare

61 Misura visualizzata sul PC

62 Software in dotazione EHP-TS

63 EHP-50G opzione Picco Ponderato Registrazione nel tempo della misura di Picco Ponderato

64 VLE, campi magnetici statici, Tab. A1 Specifiche preliminari: Gamma di frequenze: da DC a 1kHz Dinamica: da 200µT a 8T (92 db) Sensore di campo: tre sensori ortogonali ad effetto Hall Principio di misura: FFT Funzioni di misura: Risultato isotropico e X,Y,Z con acquisizione simultanea, Misura a larga banda con Fstop selezionabile, Funzioni di media, modalità Monitor e Data Logger Interfacciabile con: PC, 8053B, NBM (fibra ottica fino a 50m) Dimensioni: sensore: 9mm (dimetro) x 143 mm, corpo principale: 43 mm (diametro) x 55 mm. Peso: 150 g Narda HP-01

65 Livello di azione, campi magnetici statici, Tab. B4 Specifiche preliminari: Gamma di frequenze: da DC a 1kHz Dinamica: da 200µT a 8T (92 db) Sensore di campo: tre sensori ortogonali ad effetto Hall Principio di misura: FFT Funzioni di misura: Risultato isotropico e X,Y,Z con acquisizione simultanea, Misura a larga banda con Fstop selezionabile, Funzioni di media, modalità Monitor e Data Logger Interfacciabile con: PC, 8053B, NBM (fibra ottica fino a 50m) Dimensioni: sensore: 9mm (dimetro) x 143 mm, corpo principale: 43 mm (diametro) x 55 mm. Peso: 150 g Narda HP-01

66 La soluzione KIT 2013/35 Alta e bassa frequenza in un unica soluzione in kit Misuratore con display grafico per visualizzare anche l analisi spettrale in bassa frequenza con funzione Marker Varie funzioni Data Logger e memorizzazione immagini spettrali Sensore RF a larga banda (E) da 100kHz a 7GHz Sensore ELF selettivo (E e H) da 1Hz a 400kHz mod. EHP-50G Software per scaricamento dati a PC Possibilità di sensori aggiuntivi fino a 40GHz Completo di valigia e accessori ad un prezzo estremamente conveniente. Il misuratore 8053 con le oltre 2500 unità vendute è diventato lo strumento di riferimento per molti gestori, società di consulenza e organismi di controllo.

67 Personal Monitors

68 Siete sicuri? Entrereste senza un Gas Monitor? Lavorereste con un martello pneumatico senza protezione acustica? Salireste su un sito di antenne senza un dispositivo di allarme per I campi elettromagnetici?

69 Parlare un linguaggio immediato GHz MHz MHz MHz.??? A/m, mw/cm 2, W/m 2 Semplicemente!! 69

70 Grazie della Vostra attenzione! Mirco Scotto Narda Safety Test Solutions