Guida alla lettura dei Certificati di Taratura

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1 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 1 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura Fonometri Integratori Filtri di banda di 1/1 e 1/3 di ottava Calibratori Acustici Rev. 1.4 Marzo 2013 Copyright ACERT Tutti i diritti sono riservati.

2 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 2 GUIDA RAPIDA PRIMA PAGINA DEL CERTIFICATO Il formato è unificato ed uguale per tutti i Centri accreditati. Numero del Certificato Data di emissione del Certificato Dati del richiedente e dell intestatario Estremi dell ordine Dichiarazione di competenza del Centro Dati identificativi dello strumento Date identificative del processo di taratura Dichiarazioni relative alla riferibilità metrologica ai campioni nazionali e all incertezza di misura Firma del Responsabile del Centro o del suo Sostituto SECONDA PAGINA DEL CERTIFICATO L intestazione è uguale su tutte le pagine Descrizione dettagliata dell oggetto Elenco delle procedure tecniche accreditate utilizzate per la taratura e delle relative norme di riferimento Elenco dei campioni metrologici primari e relativi certificati di taratura che garantiscono la riferibilità delle misure ai campioni nazionali Condizioni ambientali rilevate durante le operazioni di taratura

3 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 3 TERZA PAGINA E SUCCESSIVE Breve descrizione delle prove eseguite sullo strumento in taratura. Risultati della prova Limiti di tolleranza specificati dalla normativa di riferimento Incertezza di misura estesa N.B.: il facsimile sopra riportato è solo un esempio fra i diversi modelli di certificato; la descrizione e i risultati di tutte le altre prove, sono riportati nelle pagine successive. Per saperne di più: CHI E ACCREDIA? Pag. 4 IL CERTIFICATO DI TARATURA ACCREDIA 4 o Validità del Certificato di Taratura 5 o Cosa si intende con il termine taratura? 6 L INCERTEZZA DI MISURA 7 TARATURA FONOMETRI (secondo CEI 29-30) 11 o Verifiche acustiche 11 o Verifiche elettriche 12 TARATURA FONOMETRI (secondo CEI EN ) 17 o Verifiche acustiche 18 o Verifiche elettriche 19 TARATURA FILTRI in banda di 1/1 e 1/3 di ottava 24 TARATURA CALIBRATORI ACUSTICI 28 o Calibratori elettrodinamici 29 o Calibratori elettromeccanici (PISTONOFONI) 30

4 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 4 CHI E ACCREDIA? Il 22 dicembre 2009 lo Stato italiano ha riconosciuto ACCREDIA come Ente Unico Nazionale di Accreditamento; con questo atto l'italia si è adeguata al Regolamento del Parlamento Europeo che dal 1 gennaio 2010 regola l'accreditamento e la vigilanza del mercato in tutti i Paesi UE. Come avviene in ogni paese europeo, ACCREDIA è responsabile in Italia per l'accreditamento dei Laboratori di Prova e di Taratura (tra cui i Centri SIT) in conformità agli standard internazionali della serie ISO e alle guide e alla serie armonizzata delle norme europee EN Inoltre il 7 ottobre 2010 ACCREDIA è stato ammesso dall'ente europeo EA (European cooperation for Accreditation) tra i firmatari degli accordi internazionali di mutuo riconoscimento per i Laboratori di Taratura. I laboratori di Taratura già accreditati dal SIT (Centri SIT) mantengono l accreditamento fino alla naturale scadenza del relativo periodo, ovvero fino alla eventuale sospensione o revoca; il rinnovo - così come ogni nuovo accreditamento o estensione - viene quindi concesso da ACCREDIA e non più dal SIT. Infine, dal 1 luglio 2011 il logo del SIT è stato sostituito dal logo di ACCREDIA, in particolare in tutti i documenti relativi all accreditamento: certificati di taratura, attestati e tabelle di accreditamento, ecc. IL CERTIFICATO DI TARATURA ACCREDIA Per tutti i centri di taratura accreditati da ACCREDIA - L'Ente Italiano di Accreditamento - le regole di composizione, redazione ed emissione dei certificati di taratura sono definite e fissate dal documento ACCREDIA IO-09-DT. In particolare, la prima pagina del certificato ha un aspetto standard ed unificato, sia per la grafica (impaginazione), sia per i contenuti (testo). L'unica "personalizzazione" possibile per la prima pagina del certificato consiste nella denominazione del Centro, con il relativo indirizzo e l'eventuale logo aziendale (in alto a sinistra), nonché il numero di accreditamento assegnato al Centro, preceduto dalla sigla LAT N (che sta per Laboratorio Accreditato di Taratura ), il tutto posto subito sotto il marchio ACCREDIA (in alto a destra). Alcuni Centri hanno inoltre stipulato un contratto di sub-licenza per l'utilizzo del marchio combinato ILAC - ACCREDIA, e sono autorizzati a riportare il marchio ILAC-MRA 1 a fianco del marchio ACCREDIA. La numerazione del certificato che viene riportata su tutte le pagine del medesimo deve rispettare la seguente struttura: CERTIFICATO DI TARATURA LAT nnn 2 seguito da un codice alfanumerico univoco definito dal centro 3. A partire dalla seconda pagina e per tutte le successive pagine che compongono il certificato, i vincoli posti da ACCREDIA riguardano - per la parte grafica - solo l'intestazione della pagina, che 1 ILAC = International Laboratory Accreditation Cooperation; MRA = Mutual Recognition Arrangement. Queste due sigle riportano agli accordi internazionali per il mutuo riconoscimento delle competenze dei laboratori accreditati. 2 nnn è il numero identificativo assegnato da ACCREDIA al centro accreditato. 3 Nei certificati emessi da ACERT Centro LAT N. 224, tale codice (es FON ) è composto da due cifre che identificano l anno di emissione (es. 12 nel 2012), seguite da un numero progressivo (es. 542), e da tre lettere che identificano il tipo di strumento tarato (es. FON per i fonometri, CAL per i calibratori, ecc.).

5 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 5 deve essere identica alla prima; per i contenuti, è richiesto che siano riportate almeno le seguenti informazioni: 1. la descrizione dell'oggetto in taratura, comprendente la marca, il modello e il numero di serie (se esistente) di ogni elemento che costituisce la catena di misura 2. l'identificazione delle procedure utilizzate per la taratura con il relativo indice di revisione, ove esistente; inoltre vanno riportate anche le normative di riferimento. 3. gli strumenti e i campioni che garantiscono la catena della riferibilità del Centro, assieme agli estremi dei relativi certificati di taratura e l'ente che li ha emessi 4. le condizioni ambientali durante la taratura (tipicamente temperatura, umidità relativa, pressione atmosferica) 5. il luogo di taratura (se effettuata fuori dai locali del Centro) 6. i risultati della taratura e la loro incertezza estesa. I certificati emessi da ACERT - Centro LAT N riportano in seconda pagina le informazioni da 1. a 4.; il luogo di taratura è sempre la sede del Centro, quindi non viene specificato. I risultati della taratura, assieme alle relative unità di misura, alle incertezze estese, ai limiti di tolleranza (ove previsti), ed una breve descrizione di ciascuna prova o misurazione, sono riportati dalla terza pagina in poi, e si differenziano - ovviamente - per tipologia di taratura: Fonometri (taratura secondo CEI 29-30) Fonometri (taratura secondo CEI EN ) Filtri in banda di 1/1 e 1/3 ottava (taratura secondo CEI EN 61260) Calibratori acustici e Pistonofoni (taratura secondo CEI EN 60942) Per una descrizione generale delle prove acustiche ed elettriche previste per la verifica periodica della taratura di questi strumenti, si faccia riferimento a quanto riportato nella sezione "Descrizione Tarature - Strumentazione per acustica" del sito Validità del Certificato di Taratura Validità geografica ACCREDIA è membro dell EA European co-operation for Accreditation, ed è entrato a far parte degli Accordi Multilaterali di Mutuo Riconoscimento (MLA) patrocinati da ILAC; ciò significa che viene riconosciuta a livello internazionale l equivalenza delle attività di accreditamento svolte da tutti i membri firmatari all'interno del sistema di accreditamento, gestito da IAF-ILAC a livello internazionale e da EA a livello regionale (europeo). In virtù di questa partecipazione, le certificazioni di prodotti, sistemi e personale, emessi sotto accreditamento ACCREDIA, sono riconosciuti e accettati a livello internazionale 4 : come conseguenza diretta, i certificati emessi dagli Enti membri firmatari sono equivalenti quanto a validità e affidabilità sui mercati internazionali ed europeo. Validità temporale La norma ISO/IEC recita Un certificato di taratura non deve contenere indicazioni sull intervallo di taratura, a meno che ciò non sia stato concordato con il cliente. Questo requisito può essere superato da disposizioni legali. 4 L elenco degli stati firmatari degli accordi EA / MLA è consultabile all indirizzo:

6 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 6 Tuttavia Accredia pone un ulteriore restrizione interpretativa della norma, poiché specifica che [..]non sono ammesse raccomandazioni circa l intervallo di ritaratura della strumentazione, ovvero indicazioni circa la scadenza temporale del certificato di taratura.[..] 5. Pertanto, in merito alla validità temporale del certificato, esso non ha una scadenza prefissata, e su di esso non può essere riportata alcuna data di scadenza, né indicato un periodo di validità o un intervallo di tempo fra le tarature: ciascun utente o possessore dello strumento tarato deve sapere quando è necessario o semplicemente opportuno ripetere la taratura della sua strumentazione, rispetto al suo campo di utilizzo ed eventualmente alle sue norme di riferimento. Ciò vale per qualunque certificato emesso da laboratori ACCREDIA, in qualunque settore metrologico ad esclusione di quelli che utilizzano materiali di riferimento soggetti a deperimento. Ad esempio, chi fa misure di acustica ambientale è normalmente soggetto alla taratura almeno ogni due anni (DM 16/3/98), ma se l azienda è certificata ISO 9001 il periodo scende a 1 anno; i centri di revisione autoveicoli sono tenute a tarare il fonometro + calibratore ogni quattro anni; ecc Se durante il periodo di validità di una taratura lo strumento viene riparato o modificato/aggiornato (sia hardware che software) il certificato decade e la taratura dovrebbe essere ripetuta. Cosa si intende con il termine taratura? Il Vocabolario Internazionale di Metrologia V.I.M definisce la taratura come Insieme delle operazioni che stabiliscono, sotto condizioni specificate, la relazione tra i valori indicati da uno strumento di misurazione, o da un sistema per misurazione, o i valori rappresentati da un campione materiale e i corrispondenti valori noti di un misurando. La norma UNI recita Procedimento che determina come i segnali di uscita degli strumenti sono legati alle misure dei misurandi, e i valori nominali dei campioni materiali alle misure delle grandezze da essi riprodotte. Tarare uno strumento significa quindi stabilire una relazione tra le indicazioni fornite dallo strumento (anche sotto forma di segnali elettrici o di altra natura) e i valori di un misurando, che siano però noti in quanto precedentemente determinati con altri metodi di misura. [..] Lo scopo fondamentale della taratura consiste nel fornire una stima degli errori di indicazione dello strumento e delle relative incertezze 6. Nonostante la ricca messe di definizioni, questo argomento è tutt altro che chiarito in modo definitivo ed esaustivo: nella pratica del laboratorio metrologico, infatti, sotto il generico termine taratura ricadono molteplici attività, quali la messa in punto, la conferma metrologica, la verifica di accettazione, la verifica periodica, ecc. Al di là delle possibili elucubrazioni filosofiche sul significato del termine, ci limitiamo a ricordare che la taratura ovvero la verifica della taratura della strumentazione per acustica è un processo regolato da normative internazionali che lasciano poco o nessuno spazio ad interpretazioni personali e infine, che la terminologia e le diciture riportate sui certificati emessi dai Centri LAT sono fissate da Accredia. 5 Cit. da documento Accredia IO-09-DT rev.00 6 Giorgio Miglio Processi di misurazione e gestione delle misure Augusta Edizioni Mortarino Srl

7 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 7 L INCERTEZZA DI MISURA Premessa Sebbene il concetto di incertezza di misura sia noto da molto tempo, le regole generali per la valutazione formale dell'incertezza si fanno risalire al 1993 con la pubblicazione della GUM - Guide to the expression of Uncertainty in Measurement da parte dell'iso. Le difficoltà di applicare il concetto di incertezza, come definito dalla GUM, alle più diverse applicazioni metrologiche, ha portato a produrre una serie di guide per la sua applicazione, fra le quali alcune edizioni adattate da ricercatori dell'iss - Istituto Superiore di Sanità - e dell'inrim - Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica. A livello internazionale sono state pubblicate alcune norme di riferimento come l'ea-4/02 - Expressions of the Uncertainty of Measurements in Calibration, mentre in Italia è presente la UNI CEI ENV Guida all espressione dell incertezza nella misurazione. Definizione Secondo il VIM - Vocabolario Internazionale di Metrologia del 2007, per incertezza di misura si intende un parametro non negativo che caratterizza un intervallo di valori attribuiti a un misurando. Il parametro può essere: uno scarto tipo, chiamato in questo caso «incertezza tipo», oppure un multiplo dello scarto tipo la semi ampiezza di un intervallo avente una probabilità di copertura stabilita Secondo la norma UNI ISO :2000, l'incertezza di misura è la stima legata ad un risultato di prova che caratterizza l escursione dei valori entro cui si suppone che cada il valore vero (del misurando); ha le dimensioni di uno scarto tipo e si indica con la lettera "u ". La stima dell'incertezza di misura è molto importante in quanto l'incertezza esprime l'affidabilità intrinseca del risultato. Dal 1999 La norma ISO/IEC 17025, fondamentale per l'accreditamento dei laboratori di prova e di taratura, prevede infatti che le misurazioni siano sempre e tassativamente associate alla relativa incertezza di misura. Errore di misura e incertezza Nel VIM l'errore di misura è definito come il valore ottenuto dalla misurazione di una grandezza meno il suo valore di riferimento. L'errore, pur costituito da una componente casuale e da una sistematica, è pertanto un valore singolo, essendo ottenuto dalla differenza fra un singolo risultato di misura e il "valore vero" del misurando. In realtà, secondo la teoria della misurazione basata sull'errore, il valore vero di una grandezza è considerato unico e non conoscibile. Al contrario, a causa della incompletezza dei dettagli nella definizione di una qualsiasi grandezza, nel caso dell'incertezza (che ha la forma di un intervallo) non esiste un unico valore vero, ma un insieme coerente di valori veri, sebbene anch'essi non conoscibili.

8 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 8 Quando però l'incertezza di definizione associata al misurando è trascurabile rispetto alle altre componenti dell'incertezza, si ammette in tal caso che il misurando abbia un valore vero unico. In ogni modo, per calcolare l'incertezza di misura, differentemente dall'errore di misura, non è necessario conoscere il valore vero della grandezza. Componenti dell'incertezza In genere, l'incertezza di misura deriva da numerose fonti di errore, ciascuna delle quali è detta "componente dell'incertezza". Alcune componenti sorgono da effetti di natura sistematica (per esempio, le componenti associate alle correzioni, oppure i valori assegnati ai campioni di misura), e fra queste c'è l'incertezza di definizione del misurando. Altre componenti sono di natura stocastica (casuale), ovvero derivano da parametri noti ma variabili all'interno di un certo intervallo di valori, come ad esempio le condizioni climatiche del laboratorio. Per stimare l'incertezza globale, è necessario esaminare ciascuna componente dell'incertezza e trattarla separatamente per valutarne il contributo all'incertezza totale. Il più delle volte, tuttavia, è possibile valutare l'effetto contemporaneo di più componenti, il che permette di semplificare il calcolo dell'incertezza. Quanto più accurata ed estesa sarà stata l'identificazione delle possibili fonti di incertezza, tanto più precisa sarà la stima finale dell'incertezza di misura. Per un risultato di misurazione y potremo avere: Incertezza tipo composta, u c (y), è l'incertezza totale del risultato di misurazione y; è uno scarto tipo stimato come la radice quadrata positiva della varianza totale ottenuta combinando tutte le componenti dell'incertezza Incertezza estesa, U(y), ottenuta moltiplicando la precedente u c (y), per un fattore di copertura k: fornisce un intervallo entro il quale si trova il valore del misurando con un determinato livello di fiducia; per un livello di fiducia del 95%, il fattore di copertura è k = 2. E' opportuno infine porre l'accento sul fatto che l'incertezza di misura è una grandezza di tipo statistico: si tratta cioè della probabilità che un risultato di misura ricada all'interno di un determinato intervallo di valori. Per fare un esempio pratico, se nel certificato di taratura di un calibratore acustico si legge che il livello di pressione sonora è pari a 94.2 db con un'incertezza estesa di 0.15 db, significa che il livello vero di pressione sonora del calibratore ha una probabilità del 95% di ricadere all'interno dell'intervallo compreso fra ( = 94.05) db e ( = 94.35) db. A cosa serve e a chi interessa L'incertezza di misura assume una duplice valenza: 1. è un buon indicatore delle capacità metrologiche del laboratorio: più il suo valore è basso, più si può dedurre che il laboratorio stia operando al meglio della tecnologia e dello stato dell'arte, cioè in condizioni ambientali molto controllate e stabili, possieda campioni primari di elevata qualità e li conservi al meglio delle possibilità, utilizzi una breve catena di riferibilità dei suoi campioni secondari, utilizzi strumentazione stabile e accurata, applichi correttamente le procedure di misura, eccetera. Va notato che - per un laboratorio di taratura accreditato - l'incertezza di misura non può mai scendere al di sotto di un determinato

9 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 9 valore, per quanto affidabile, ricco e tecnologicamente avanzato sia il laboratorio medesimo: ciò deriva dal fatto che i campioni primari di cui si serve il laboratorio sono tarati dall'istituto Metrologico Primario (che in Italia è l'i.n.ri.m.) il quale a sua volta sottopone a taratura questi campioni entro i limiti della propria incertezza di misura. Pertanto è possibile utilizzare la tabella di accreditamento 7 per effettuare confronti fra le capacità metrologiche dei vari laboratori presenti sul mercato. 2. rappresenta un dato fondamentale per la stima dell'incertezza di misura associata all'utilizzo dello strumento da parte dell'utente finale. Ciò significa per esempio che se si vuole conoscere - o meglio stimare - l'incertezza di una misura di rumore acustico ambientale effettuata con un fonometro tarato, si deve partire proprio dal valore dell'incertezza tipo u c (y) deducibile 8 dal certificato di taratura del fonometro, a cui andranno sommati i contributi di tutte le altre componenti di incertezza individuate per la particolare sessione di misura di rumore ambientale (temperatura, umidità, pressione atmosferica, posizione e orientamento del microfono rispetto alla sorgente, presenza di superfici riflettenti, ecc.). Questo aspetto è di fondamentale importanza nella quantificazione dell''incertezza di una misura effettuata "sul campo": per esempio, il fatto che sul certificato di taratura di un fonometro si trovi riportata un' incertezza di misura (per un determinato parametro acustico) pari a 0.15 db, non vuole assolutamente dire che la misura che si sta effettuando sul campo sia affetta dallo stesso valore di incertezza di 0.15 db! L'incertezza reale sarà significativamente maggiore, in quanto risentirà del contributo di numerosi altri parametri fisici e statistici preponderanti, spesso non controllabili né purtroppo quantificabili con sufficiente precisione. Nel 2009 UNI ha pubblicato l interessante rapporto tecnico UNI/TR in cui viene esaminata in modo abbastanza semplice la problematica certamente complessa della stima dell incertezza, fornendo alcune regole fondamentali per la valutazione e l espressione dell incertezza dei risultati di misurazioni e calcoli con particolare riguardo al campo dell acustica applicata. Vengono presi in considerazione i più importanti contributi all incertezza, quali: strumentazione di misura (catena fonometrica) fattori ambientali posizione relativa fra microfono, sorgenti puntiformi, sorgenti lineari, suolo, ecc. modelli di calcolo Vengono inoltre esaminate le caratteristiche di incertezza associate alle sorgenti di rumore nelle situazioni ambientali più ricorrenti come: siti industriali stradali e autostradali ferroviarie aeroportuali edilizia ambienti chiusi esposizione al rumore per causa professionale 7 Presso il sito di ACCREDIA è possibile scaricare e consultare la tabella di accreditamento di tutti i Centri italiani. 8 L incertezza tipo si ottiene dividendo per 2 il valore dell incertezza estesa riportata sul certificato. 9 UNI/TR 11326:2009 Valutazione dell incertezza nelle misurazioni e nei calcoli di acustica - Parte 1: Concetti generali; il 15 luglio 2010 ne è stata rilasciata una revisione corretta.

10 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 10 Molto utili ed interessanti sono anche le due appendici, che riportano esempi di calcolo dell incertezza di una misura fonometrica in ambiente esterno (app. A), e per la calibrazione dei modelli di calcolo del rumore aeroportuale (app. B). Chiude il documento una ricca bibliografia, con numerosi riferimenti a pubblicazioni e lavori di ricercatori e professionisti di fama internazionale, normative, rapporti tecnici, link a siti web.

11 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 11 FONOMETRI Guida alla lettura dei certificati di taratura emessi secondo la guida CEI (rif. norme IEC EN IEC EN oggi obsolete) Premessa Parlare di taratura di un fonometro è probabilmente fuorviante: infatti il documento di riferimento CEI tratta della verifica periodica dei misuratori di livello di pressione sonora, e non della loro taratura. Il fonometro in esame viene di fatto sottoposto ad una serie di prove acustiche ed elettriche, volte a confermare che lo strumento risponde a determinati stimoli (acustici ed elettrici) di natura nota e ripetibile, con risultati prevedibili, entro una determinata finestra di tolleranza. La risposta del fonometro non viene in nessun modo modificata dall attività di taratura. In pratica, si tratta più che altro di un collaudo ancorché in forma ridotta il cui risultato positivo autorizza a ritenere che lo strumento in prova sia ragionevolmente conforme alle specifiche di fabbrica. Verifiche acustiche Regolazione della sensibilità (calibrazione iniziale o messa in punto) Questa operazione coincide con la classica "calibrazione iniziale" preliminare ad ogni misura sul campo effettuata con il fonometro: il livello e la frequenza nominale del tono di calibrazione deve essere quello specificato dal costruttore (solitamente 94 db oppure 114 db, 1000 Hz). Non vengono specificati limiti di tolleranza: l'unica condizione è che risulti effettivamente possibile effettuare la calibrazione, ottenendo quindi sul display la stessa indicazione di livello generato dal calibratore. Nei casi ove questa condizione non sia ottenibile - per esempio per danneggiamento o forte alterazione della sensibilità del microfono, oppure per un guasto al preamplificatore o al fonometro, la taratura non può essere effettuata. Risposta in frequenza Questa misura serve a verificare la regolare risposta dell'insieme fonometro + microfono a segnali acustici di varia frequenza. Nella grande maggioranza dei casi, i fonometri vengono forniti dal costruttore assieme ad un microfono per campo libero; è tuttavia solitamente previsto che sul fonometro possano essere montate altre tipologie di microfono, ad esempio a campo diffuso o - più raramente - a campo di pressione. Per verificare la risposta in frequenza del fonometro dotato di microfono per campo libero o campo diffuso, si agisce in modo indiretto, misurando la risposta al campo di pressione e sommando ai risultati opportuni termini di correzione. Il motivo per cui si ricorre a questo metodo indiretto sta nel fatto che è assai difficile e soprattutto oneroso riprodurre in laboratorio la condizione di "campo libero", in quanto sarebbe

12 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 12 necessario operare all'aperto in assenza di superfici riflettenti, ovvero all'interno di una camera anecoica. La verifica in laboratorio consiste quindi nell'applicare al microfono un segnale acustico in campo di pressione alle varie frequenze di prova, utilizzando un calibratore acustico multi frequenza ovvero un attuatore elettrostatico, sommando ai risultati i rispettivi dati di correzione - frequenza per frequenza - forniti dal costruttore del microfono o del fonometro. E' importante notare che i termini di correzione sono specifici per ciascun modello di microfono, e non per il particolare esemplare: si tratta quindi di valori ottenuti dal costruttore mediando statisticamente i risultati ottenuti da un insieme rappresentativo di microfoni di uno stesso modello. Verifiche elettriche Sebbene la normativa di riferimento non lo richieda, viene misurata la sensibilità apparente del fonometro, privato del microfono: in pratica, si riporta il valore di ampiezza del segnale sinusoidale di prova a 1 khz, che provoca sul fonometro l'indicazione di 1 Pa db. Questo dato è utile per monitorare nel tempo il rapporto di sensibilità fra il microfono ed il fonometro; non vengono specificati limiti di tolleranza. Verifica del selettore del campo di misura I fonometri che dispongono di più di un campo di misura (campi scala, range) devono garantire che, a parità di livello acustico misurato, l indicazione sul display rimanga costante entro determinati limiti di tolleranza - nei vari campi di misura che comprendono quel livello. Ad esempio, se sto misurando un suono di 84.3 db nella scala db, devo continuare a leggere 84.3 db anche utilizzando la scala db oppure db. Ovviamente questa verifica non viene eseguita per i fonometri che hanno un solo campo di misura. Rumore autogenerato Per effetto di fenomeni fisici complessi, qualsiasi circuito elettronico libera al suo interno una certa quantità di energia, distribuita in modo più o meno casuale rispetto ad un determinato campo di frequenze, che è potenzialmente in grado di alterare o inquinare il funzionamento del circuito stesso. L effetto di questa energia vagante si chiama più propriamente rumore elettrico, è ineliminabile e si manifesta nei fonometri nella forma di letture variabili in modo casuale, anche in assenza di stimoli esterni, e sono apparentemente inspiegabili dal punto di vista dell uso che si sta facendo dello strumento. L entità di questo rumore autogenerato limita di fatto la capacità di un fonometro di misurare livelli acustici molto bassi: misurarlo serve quindi a controllare che la sua influenza rimanga entro i livelli previsti dal costruttore. Poiché si tratta di un parametro di natura stocastica, la normativa non pone limiti di tolleranza ai valori rilevati: tuttavia, i suoi effetti saranno eventualmente osservabili tramite i risultati di altre verifiche, come ad esempio la linearità del campo di misura principale. 10 Pa = pascal, unità di misura della pressione acustica.

13 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 13 Linearità del campo di indicazione principale Questa prova serve a verificare che l indicazione del fonometro rappresenti in modo lineare il livello del segnale applicato. Essa copre l intera estensione del campo di misura primario (o principale) dichiarato dal costruttore, con rilevazione dell indicazione del display ogni 5 db di incremento del segnale applicato; inoltre i primi e gli ultimi 5 db vengono esaminati per incrementi di 1 db, poiché gli estremi del campo di misura sono i più esposti a potenziali problemi di linearità. Volendo comprendere la ragione di tale maggiore criticità agli estremi del campo di misura, è necessario considerare separatamente la porzione più bassa del campo di misura da quella più alta, essendo concettualmente differenti le cause della non linearità corrispondenti. Caso 1 - Estremo inferiore Qui il ruolo principale è giocato dal livello del rumore autogenerato (vedi paragrafo precedente), il cui contributo alla lettura del fonometro è dato dalla formula. = 10 log ( ) dove L = lettura fonometro a = livello del segnale di prova per la misura della linearità b = livello del rumore autogenerato A titolo di esempio, supponiamo che il campo di misura principale del fonometro copra l intervallo db (valori di a nella formula), e supponiamo di esaminare i primi 10 punti del campo di misura principale: la tabellina seguente mostra l influenza del rumore autogenerato b (simulazione con valori di rumore crescenti da 8 a 13 db) sulla lettura L del display. Si vede chiaramente che il primo punto di misura a (20 db) risente pesantemente dell effetto di b man mano che questo cresce da 8 a 12 db, arrivando alla lettura di 20.8 db sul display, che eccede i limiti di tolleranza di ± 0.7 db fissati per fonometri di classe 1. a segnale di b Rumore autogenerato [db] prova [db] Letture sul display Si tenga conto che per semplicità espositiva - questa simulazione non contempla la presenza di eventuali difetti di linearità del fonometro, che ove presenti - si sommerebbero a quelli descritti. Ovviamente l effetto del rumore diminuisce man mano che il livello di prova aumenta, fino a scomparire del tutto per valori di a superiori a 35 db (nell esempio).

14 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 14 Caso 2 - Estremo superiore In questa zona del campo di misura entrano in gioco fattori diversi dai precedenti, legati soprattutto ai problemi di saturazione a cui va incontro l elettronica degli stadi di ingresso del fonometro, a mano a mano che il livello del segnale applicato si avvicina alla tensione di alimentazione di tali stadi. Come citato poc anzi, il limite di tolleranza per l errore di linearità di un fonometro in classe 1 è pari a ± 0.7 db: alcuni costruttori di fonometri scelgono di sfruttare una parte della zona di saturazione per estendere il più possibile verso l alto il campo di misura nominale del loro strumento. Reale Ideale Questo grafico 11 mostra gli effetti combinati del rumore autogenerato e della saturazione sulla risposta reale del fonometro, rispetto alla caratteristica di linearità ideale. Linearità dei campi di indicazione secondari Valgono più o meno le stesse considerazioni fatte per il campo principale: in questo caso, però, i punti di misura si riducono a due solamente e si collocano rispettivamente a 2 db sopra l estremo inferiore e a 2 db sotto l estremo superiore di ciascun campo secondario. Il ridotto numero di punti di misura per questa prova di linearità è giustificato dal fatto che i campi di misura secondari sono per lo più derivati dal campo principale, e non contribuiscono alle caratteristiche di linearità dello strumento nel suo complesso. Possiamo pertanto dire che lo scopo di questa prova è verificare il corretto funzionamento dei campi secondari osservandone la caratteristica nelle due zone di maggiore criticità potenziale, che si trovano in prossimità degli estremi inferiore e superiore. Ponderazione di frequenza Le ponderazioni di frequenza 12 A, C, Z (o Lin) sono ottenute mediante speciali filtri 13 presenti nel fonometro, i quali modificano lo spettro del segnale acustico rilevato dal microfono secondo curve di ponderazione ben definite e normate. 11 Le unità di raffigurazione sono arbitrarie e non proporzionali, per mettere meglio in evidenza quanto descritto. 12 Le ponderazioni B e D sono raramente disponibili, e la loro verifica non è espressamente richiesta dalla normativa. 13 Da non confondere con i filtri in banda di 1/1 o 1/3 di ottava.

15 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 15 Le prove eseguite su tali filtri permettono di verificare che le rispettive curve di ponderazione ricadano all interno dei limiti di tolleranza, prefissati su una famiglia di valori che tende ad allargarsi sensibilmente alle alte frequenze. Ponderazioni temporali Questa prova permette di verificare che le costanti di tempo Fast (125 ms), Slow (1 s) e Impulse (35 ms) rientrino nei limiti di tolleranza previsti. Il segnale di prova è costituito da pacchetti di sinusoidi somministrati al fonometro in un unico evento, ai quali il fonometro deve rispondere con letture prestabilite. Si noti che i limiti di tolleranza per la costante Impulse sono il doppio rispetto alle altre costanti. Rivelatore del valore efficace Il valore efficace di un suono (o valore RMS Root Mean Square) può essere interpretato come l energia ad esso associata in un certo intervallo di tempo: un suono di livello molto elevato, ma di breve durata può avere lo stesso valore efficace di un suono di livello inferiore, ma di durata maggiore. Il fonometro deve discriminare correttamente questa proprietà intrinseca del suono, ed è pertanto necessario verificare che il funzionamento del rivelatore RMS sia corretto, entro limiti di tolleranza piuttosto ristretti. Rivelatore del valore di picco Gli eventi impulsivi sono senza dubbio i più difficili ad essere misurati con elevata precisione, principalmente a causa della loro non ripetibilità, ma anche per la breve durata temporale e per la potenziale asimmetria di segno (segnali positivi o negativi). La prova per la verifica del funzionamento del misuratore di picco (con ponderazione Z) consiste nel creare eventi impulsivi artificiali di ampiezza prossima al fondo scala, brevissima durata e segno alternativamente positivo e negativo, e nel confrontare la risposta del fonometro con quella ottenuta da segnali di pari ampiezza e segno, ma di durata ben maggiore. La risposta del fonometro ai due tipi di segnale dovrebbe essere identica, a meno delle tolleranze i cui limiti sono comunque abbastanza ampi. Media temporale e Campo dinamico agli impulsi Queste due prove permettono di verificare il calcolo del livello equivalente Leq in due condizioni rappresentative: per la media temporale: segnali impulsivi periodici, cioè ripetuti a cadenza prefissata (uno ogni secondo e uno ogni 10 s) per il campo dinamico agli impulsi: segnale impulsivo singolo, non ripetitivo.

16 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 16 Entrambi i tipi di segnale sono costituiti da treni di sinusoidi con ampiezza, frequenza e durata prestabiliti; per entrambe le prove viene fissato il tempo di integrazione del Leq: per la media temporale sono previste due prove: la prima con tempo di misura pari a 60 s per segnali con periodo di ripetizione di 1 s (corrispondente ad un fattore di durata 14 di 10-3 ); la seconda con tempo di misura pari a 360 s per segnali con periodo di ripetizione di 10 s (corrispondente ad un fattore di durata di 10-4 ) per il campo dinamico agli impulsi: tempo di misura pari a 10 s. La lettura del fonometro non deve scostarsi dal valore teorico atteso, entro i limiti di tolleranza previsti; anche in questo caso, la prova di tipo non ripetitivo gode di limiti di tolleranza più ampi. Indicatore di sovraccarico L indicatore di sovraccarico segnala all operatore che il segnale acustico misurato eccede i limiti nominali di funzionamento del fonometro e che in definitiva l attendibilità dei risultati della misura è seriamente compromessa. E pertanto fondamentale verificare il corretto funzionamento di questo indicatore. Va rilevato che il sovraccarico non è un valore numerico, ma uno stato in cui si trova a lavorare il fonometro. In alcuni modelli di fonometro, la condizione di sovraccarico è associabile alla zona di saturazione presente all estremo superiore del campo di misura (di questo si è già parlato nel paragrafo dedicato alla linearità del campo di misura principale). Vi è però una sostanziale differenza fra la prova di linearità attorno alla zona di saturazione e la prova del sovraccarico; quest ultima infatti viene eseguita utilizzando segnali di prova complessi (con fattore di cresta 15 elevato), mentre la prova di linearità sfrutta segnali sinusoidali puri. La verifica in questione mira a confermare che per un segnale di prova periodico con fattore di cresta pari a 3 e di ampiezza sufficiente a provocare l indicazione di sovraccarico quest ultima scompaia regolarmente in seguito alla diminuzione del livello di prova di 1 db, e che il tutto avvenga in condizioni sufficientemente lontane dalla zona di saturazione. 14 Ogni pacchetto è costituito da 4 sinusoidi a 4000 Hz, e dura pertanto 1 ms: se la cadenza di questo pacchetto è di uno al secondo, il fattore di durata è pari a 10-3 s / 1 s = 10-3 ; analogamente, se la cadenza è uno ogni 10 secondi, il fattore di durata è pari a 10-3 s / 10 s = Il fattore di cresta è il rapporto fra il valore di picco e il valore efficace.

17 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 17 FONOMETRI Guida alla lettura dei certificati di taratura emessi secondo la norma CEI EN (rif. norma CEI EN oggi in vigore) Premessa Parlare di taratura di un fonometro è probabilmente fuorviante: infatti la norma di riferimento CEI EN tratta delle prove periodiche eseguite sui misuratori di livello sonoro, e non della loro taratura. Il fonometro in esame viene di fatto sottoposto ad una serie di prove acustiche ed elettriche, volte a confermare che lo strumento risponde a determinati stimoli (acustici ed elettrici) di natura nota e ripetibile, con risultati prevedibili, entro una determinata finestra di tolleranza. La risposta del fonometro non viene in nessun modo modificata dall attività di taratura. In pratica, si tratta più che altro di un collaudo ancorché in forma ridotta il cui risultato positivo autorizza a ritenere che lo strumento in prova sia ragionevolmente conforme alle specifiche di fabbrica. Informazioni preliminari e differenze rispetto alla vecchia guida CEI La norma CEI EN prevede che fra i dati identificativi dell oggetto in taratura compaiano molte informazioni aggiuntive, oltre a quelle descritte all inizio di questa guida (vedi par. Premessa punto 1.): si richiede infatti che vengano specificati anche la versione del software interno dello strumento, la denominazione e la versione del manuale operativo associato al fonometro, la fonte da cui si è tratto il manuale medesimo, i dati del calibratore acustico associato al fonometro. Anche i parametri ambientali vanno riportati in modo diverso, poiché la norma prescrive che siano registrati sia all inizio che alla fine delle misure. Tutte queste informazioni sono riportate sulla seconda pagina del certificato. Sulla terza pagina viene riportata una ulteriore serie di informazioni di contorno, come ad esempio la modalità di alimentazione del fonometro durante le misure, la eventuale presenza (e relativa descrizione) di cavi di prolunga o di raccordo fra il preamplificatore e il fonometro, nonché quant altro possa servire alla completa identificazione e descrizione della catena di misura che costituisce l oggetto della taratura. Un importante differenza rispetto alla vecchia normativa, sta nel modo in cui viene considerata l incertezza estesa di misura rispetto ai limiti di tolleranza ammessi per ciascuna prova: la nuova norma prevede infatti che i risultati di una prova devono ricadere all interno dei limiti di tolleranza diminuiti dell incertezza di misura ovvero - che i risultati della misura, aumentati dell incertezza ad essi associata, ricadano entro i limiti di tolleranza prefissati. Per quanto concerne le varie prove da eseguire durante la taratura, si rilevano le seguenti differenze (rispetto alla vecchia normativa): Risposta acustica: si usa la ponderazione C oppure A (e non più la ponderazione Z) e il numero di frequenze di prova è ridotto a Il Centro ACERT effettua comunque la verifica per tutte le 11 frequenze della vecchia normativa.

18 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 18 Rumore autogenerato: si misura il rumore del fonometro completo di microfono (rumore elettrico + rumore acustico) Ponderazioni temporali: non viene più eseguita la prova per la ponderazione Impulse Linearità del campo primario: si escludono dai risultati gli eventuali livelli di prova che provocano il sovraccarico dello strumento Linearità dei campi secondari: per ciascun campo secondario si verificano solo due punti, uno corrispondente al livello di riferimento, ed un altro posto a 5 db al di sotto dell estremo superiore Rivelatore di picco: si utilizza la ponderazione C anziché Z Inoltre, molte delle prove hanno una denominazione un po diversa rispetto a quanto riportato nella guida CEI 29-30, e vengono eseguite con metodi e parametri diversi (vedi oltre). Verifiche acustiche Regolazione della sensibilità (calibrazione iniziale o messa in punto) Questa operazione coincide con la classica "calibrazione iniziale" preliminare ad ogni misura sul campo effettuata con il fonometro: il livello nominale e la frequenza del tono di calibrazione deve essere quello specificato dal costruttore (solitamente 94 db oppure 114 db, 1000 Hz). Non vengono specificati limiti di tolleranza: l'unica condizione è che risulti effettivamente possibile effettuare la calibrazione, ottenendo quindi sul display la stessa indicazione di livello generato dal calibratore. Nei casi ove questa condizione non sia ottenibile - per esempio per danneggiamento o forte alterazione della sensibilità del microfono, oppure per un guasto al preamplificatore o al fonometro - la taratura non può essere effettuata. Rumore acustico autogenerato Da non confondere con il Rumore Elettrico Autogenerato, questa prova consiste nel verificare che - oltre alle fonti di rumore elettrico interne allo strumento, che saranno oggetto di una prova specifica non vi siano anche fonti di rumore generate dal microfono, in caso di cattivo funzionamento del medesimo. Questa prova è particolarmente delicata e difficile da eseguire in modo efficace, in quanto è necessario ricreare attorno al microfono condizioni acustiche ambientali di assoluto silenzio. Per questa ragione l incertezza estesa associata a questa misura è decisamente elevata, ma fortunatamente la norma non pone limiti di tolleranza! Se le condizioni di isolamento acustico del microfono sono sufficientemente buone, si riporta la lettura del fonometro e qualora si rilevassero letture con valore elevato, ragionevolmente attribuibili a difetti del microfono 17 si riportano anche le eventuali letture eccedenti le specifiche di rumore autogenerato dichiarate dal costruttore. 17 Il rumore generato da un microfono difettoso è generalmente molto variabile, e solitamente distinguibile dal rumore di fondo acustico di un ambiente in quiete.

19 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 19 Ponderazione di frequenza Questa misura serve a verificare la regolare risposta dell'insieme fonometro + microfono a segnali acustici di varia frequenza. Nella grande maggioranza dei casi, i fonometri vengono forniti dal costruttore assieme ad un microfono per campo libero; è tuttavia solitamente previsto che sul fonometro possano essere montate altre tipologie di microfono, ad esempio a campo diffuso o - più raramente - a campo di pressione. Per verificare la risposta in frequenza del fonometro dotato di microfono per campo libero o campo diffuso, si agisce in modo indiretto, misurando la risposta al campo di pressione e sommando ai risultati opportuni termini di correzione. Il motivo per cui si ricorre a questo metodo indiretto sta nel fatto che è assai difficile e soprattutto oneroso riprodurre in laboratorio la condizione di "campo libero", in quanto sarebbe necessario operare all'aperto in assenza di superfici riflettenti, ovvero all'interno di una camera anecoica. La verifica in laboratorio consiste quindi nell'applicare al microfono un segnale acustico in campo di pressione alle varie frequenze di prova, utilizzando un calibratore multi frequenza ovvero un attuatore elettrostatico, sommando ai risultati i rispettivi dati di correzione - frequenza per frequenza - forniti dal costruttore del microfono o del fonometro. La norma prescrive solo tre frequenze di prova (125 Hz, 1 khz e 8 khz), ma è preferibile estendere la verifica ad un numero maggiore possibile di frequenze, tipicamente da 31.5 Hz a 16 khz ad intervalli di una ottava, più la frequenza di 12.5 khz, come per la precedente normativa. E' importante notare che i termini di correzione sono specifici per ciascun modello di microfono, e non per il particolare esemplare: si tratta quindi di valori ottenuti dal costruttore mediando statisticamente i risultati ottenuti da un insieme rappresentativo di microfoni di uno stesso modello. La norma CEI EN prescrive inoltre di tenere conto dei valori di incertezza estesa associati ai termini di correzione per la risposta in campo libero, ove disponibili, ma prevede che in mancanza di tali dati - sul certificato sia segnalata la possibilità che i risultati della prova non siano conformi alle prescrizioni. Verifiche elettriche Rumore autogenerato Per effetto di fenomeni fisici complessi, qualsiasi circuito elettronico libera al suo interno una certa quantità di energia, distribuita in modo più o meno casuale rispetto ad un determinato campo di frequenze, che è potenzialmente in grado di alterare o inquinare il funzionamento del circuito stesso: l effetto di questa energia vagante si chiama più propriamente rumore elettrico, è ineliminabile e si manifesta nei fonometri nella forma di letture variabili in modo casuale, anche in assenza di stimoli esterni, e sono apparentemente inspiegabili dal punto di vista dell uso che si sta facendo dello strumento.

20 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 20 L entità di questa tipologia di rumore autogenerato limita di fatto la capacità di un fonometro di misurare livelli acustici molto bassi; misurarlo serve quindi a controllare che la sua influenza rimanga entro i livelli previsti dal costruttore. Poiché si tratta di un parametro di natura stocastica, la normativa non pone limiti di tolleranza ai valori rilevati: tuttavia, i suoi effetti saranno eventualmente osservabili tramite i risultati di altre verifiche, come ad esempio la linearità del campo di misura principale. Qualora si rilevassero letture più alte rispetto ai livelli specificati dal costruttore, queste andranno riportate sul certificato. Ponderazione di frequenza Le ponderazioni di frequenza 18 A, C, Z (o Lin) sono ottenute mediante speciali filtri 19 all interno del fonometro, i quali modificano lo spettro del segnale acustico rilevato dal microfono secondo curve di ponderazione ben definite e normate. Le prove eseguite su tali filtri permettono di verificare che le rispettive curve di ponderazione ricadano all interno dei limiti di tolleranza, prefissati su una famiglia di valori che tende ad allargarsi sensibilmente alle alte frequenze. Oltre ai risultati di questa prova, viene riportato anche il livello del segnale applicato al fonometro che produce un indicazione pari a 45 db al di sotto del fondo scala: questo dato, espresso in dbµv 20, ha il significato fisico di sensibilità apparente del fonometro, riferita ad un livello dipendente dal fondo scala dello strumento. Ponderazioni di frequenza e temporali a 1 khz Questa prova ha lo scopo di verificare che un determinato segnale di riferimento alla frequenza di 1 khz produca la stessa lettura sul fonometro, indipendentemente dalla ponderazione di frequenza A, C o Z, e dalla ponderazione temporale Fast o Slow. Linearità di livello nel campo di misura di riferimento Questa prova serve a verificare che l indicazione del fonometro rappresenti in modo lineare il livello del segnale applicato. Essa copre l intera estensione del campo di misura di riferimento dichiarato dal costruttore (con esclusione dei livelli che provocano la segnalazione di sovraccarico), con rilevazione dell indicazione del display ogni 5 db di incremento del segnale applicato; inoltre i primi e gli ultimi 5 db vengono esaminati per incrementi di 1 db, poiché gli estremi del campo di misura sono i più esposti a potenziali problemi di linearità. 18 Le ponderazioni B e D sono raramente disponibili, e la loro verifica non è richiesta dalla normativa. 19 Da non confondere con i filtri in banda di 1/1 o 1/3 di ottava. 20 dbµv = decibel relativi al livello di tensione di riferimento di 1 µv.

21 Guida alla lettura dei Certificati di Taratura 21 Volendo comprendere la ragione di tale maggiore criticità agli estremi del campo di misura, è necessario considerare separatamente la porzione più bassa del campo di misura da quella più alta, essendo concettualmente differenti le cause della non linearità corrispondenti. Caso 1 - Estremo inferiore Qui il ruolo principale è giocato dal livello del rumore autogenerato (vedi paragrafo precedente), il cui contributo alla lettura del fonometro è dato dalla formula. = 10 log ( ) dove L = lettura fonometro a = livello del segnale di prova per la misura della linearità b = livello del rumore autogenerato A titolo di esempio, supponiamo che il campo di misura principale del fonometro copra l intervallo db (valori di a nella formula), e supponiamo di esaminare i primi 10 punti del campo di misura principale: la tabellina seguente mostra l influenza del rumore autogenerato b (simulazione con valori di rumore crescenti da 8 a 13 db) sulla lettura L del display. Si vede chiaramente che il primo punto di misura a (20 db) risente pesantemente dell effetto di b man mano che questo cresce da 8 a 12 db. a segnale di b Rumore autogenerato [dba] prova [db] Letture sul display Si tenga conto che per semplicità espositiva - questa simulazione non contempla la presenza di eventuali difetti di linearità del fonometro, che ove presenti - si sommerebbero a quelli descritti. Ovviamente l effetto del rumore diminuisce man mano che il livello di prova aumenta, fino a scomparire del tutto per valori di a superiori a 35 db. Caso 2 - Estremo superiore In questa zona del campo di misura entrano in gioco fattori diversi dai precedenti, legati soprattutto ai problemi di saturazione a cui va incontro l elettronica degli stadi di ingresso del fonometro, a mano a mano che il livello del segnale applicato si avvicina alla tensione di alimentazione di tali stadi.