L incertezza di misura nell accreditamento SINAL dei laboratori EMC

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1 L incertezza di misra nell accreditamento SINAL dei laboratori MC

2 SINAL Il SINAL è stato costitito il 6 aprile 988 per iniziativa di UNI, CI e sotto il patrocinio di Ministero dell Indstria del Commercio e dell Artigianato CNR NA Camere di Commercio, Indstria, Agricoltra e Artigianato.

3 SINAL Il SINAL non accredita attività di conslenza, ma accredita i Laboratori per qalsiasi tipo di prova L accesso all Accreditamento è volontario ed aperto a qalsiasi Laboratorio di prova, sia come nte indipendente sia come facente parte di na organizzazione più vasta (indstria, istitto di ricerca, niversità, ecc.). L accreditamento dei laboratori fa riferimento alla norma ISO/IC

4 SINAL DT-000 Gida per la valtazione e la espressione dell incertezza nelle misrazioni DT-0004 Linee gida per la taratra di strmenti nel settore della compatibilità elettromagnetica e dei campi elettromagnetici ambientali DT-000/ sempi applicativi di valtazione dell'incertezza nelle misrazioni elettriche DT-000/6 Gida al calcolo della ripetibilità di n metodo di prova ed alla sa verifica nel tempo 4

5 Incertezza di misra 5

6 Incertezza di tipo A Valtazione di categoria A: i contribti di ingresso sono valtati in base a na serie di osservazioni ripette. ossono essere stimati come scarti di parametri valtati mediante analisi statistica di risltati sperimentali (deviazione standard di na media, della pendenza di na crva di taratra ) Nelle prove MC le prove ripette possono essere esegite na sola volta per tipologia di prova 6

7 Incertezza di tipo B Valtazione di categoria B: i contribti di ingresso derivano da informazioni relative alla strmentazione o a campioni di riferimento (ad esempio l incertezza di taratra riportata si certificati di taratra) 7

8 Taratre Taratra di n fattore di calibrazione sato nel software di misra (ad esempio fattore di antenna nelle prove di emissione) Taratra di no strmento di misra (ad esempio oscilloscopio, voltmetro, analizzatore di rete) Taratra di no strmento con riferimento a na specifica di prova (ad esempio misratore MI progettato per CISR 6-) 8

9 Come si trattano i risltati delle taratre A) Il Centro SIT (o eqivalente) fornisce la taratra di n fattore di calibrazione tilizzato nel software di misra per correggere n dato misrato: ad esempio il fattore di correzione del misratore di campo oppre il fattore di antenna. In qesto caso l incertezza del laboratorio metrologico entra nel calcolo dell incertezza di misra B) Il Centro SIT (o eqivalente) esege la taratra di no strmento (ad esempio oscilloscopio, voltmetro) intesa come conferma metrologica (stato di conformità dello strmento con i dati di incertezza dichiarati dal costrttore) In qesto caso l incertezza dichiarata nel manale dello strmento entra nel calcolo dell incertezza di misra. er il ricevitore MI progettato secondo la CISR 6- si tilizzano le incertezze dichiarate nella CISR 6- (se il Centro SIT le conferma). 9

10 DT-000/6 Un reqisito importante è la ripetibilità delle prove MC, la ci verifica è sempre applicabile per le grandezze di stimolo nelle prove di immnità mentre non lo è altrettanto per ttte le prove di emissione. 0

11 Incertezza di misra L incertezza delle prove di emissione è definibile in qanto il risltato delle misre è di tipo qantitativo L incertezza delle prove di immnità è difficilmente definibile in qanto il risltato delle misre è di tipo qalitativo (passa/non passa)

12 Le rove di Immnità Nelle prove di immnità si genera n segnale di sscettibilità e lo si accoppia per via condotta o irradiata all nità in prova (DUT) verificandone eventali variazioni dei soi parametri significativi. Antenna trasmittente DUT Segnale di sscettibilità arametri del DUT sotto controllo robe di corrente Cavi di segnale e di alimentazione

13 Le rove di Immnità Veicolo in prova Antenna Banco dinamometrico 3

14 Le rove di Immnità Ssceptibility signal parameters DUT setting Setting Test setp parameters M DUT monitored parameters 4

15 Le rove di Immnità arametri del segnale di sscettibilità; f freqenza fs passo di freqenza dw tempo di permanenza (dwell time) a ampiezza m (tipo, ampiezza, freqenza) 5

16 Le rove di Immnità arametri del test setp di prova s dimensioni del volme di campo niforme ss specifiche di niformità di campo ant tipo di antenna trasmittente r distanza fra antenna trasmittente e UT h altezza dell antenna trasmittente sl piano di massa pol polarizzazione del campo irradiato pw potenza netta o potenza diretta iniettata in antenna da angolo di azimth dell UT de angolo di elevazione dell UT 6

17 arametri del DUT monitorati Le rove di Immnità La normativa vigente considera le segenti categorie di malfnzionamento: )restazioni normali dell apparato in prova (UT) entro i soi limiti di specifica )Temporanea degradazione o perdita di fnzionamento che l UT è in grado di ricperare senza l intervento dell operatore 3)Temporanea degradazione o perdita di fnzionamento che l UT non è in grado di ricperare senza l intervento dell operatore 4) Degradazione o perdita di fnzionamento a carattere permanente consegente al gasto di n componente, perdita di dati o alterazione del software 7

18 Le rove di Immnità Come si definisce l incertezza del metodo di prova? L incertezza espressa si parametri dell UT: impossibile a casa della definizione qalitativa dei malfnzionamenti e della mancanza di stabilità dell UT(prova passa/non passa) L incertezza espressa slla casa che genera la deviazione dalle prestazioni nominali dell UT: possibile a patto di considerare sia i parametri del test setp sia qelli del segnale di sscettibilità 8

19 rova di Immnità Irradiata 9

20 Taratra del campo La tolleranza del campo elettrico è espressa come -0 db/+ 6dB per n massimo del 75% dei pnti della griglia per essere sicri che il campo non scenda sotto il valore nominale con na probabilità accettabile. Nel campo di freqenza fino a GHz la tolleranza pò essere speriore a +6 db fino a +0 db per n massimo di 3 % delle freqenze 0

21 Campo generato Campo elettrico generato con il metodo di sostitzione = n = nc n nc c UF n nc c potenza netta potenza netta di taratra campo elettrico di taratra UF fattore di niformità di campo elettrico fattore di scala

22 Uniformità di campo T UF = A = Trace(A A) = F + M N c M N c M N c σ...σ p A di dimensioni MN è la matrice dei pnti della sperficie di taratra A T norma di Frobenis (corrisponde alla somma dei qadrati degli elementi della matrice) M=N=4 c campo di taratra σ. σ p atovalori di A T A

23 Uniformità di campo oiché la norma di Frobenis soddisfa il segente limite r(b) B F N r(b) per ogni matrice B < R NN r(b) raggio spettrale (modlo del massimo atovalore) di B er amentare la riprodcibilità della prova bisogna ridrre il massimo atovalore di B Nel caso della norma N r(b) B F r(b) 3

24 4 Calcolo dell incertezza ( ) N i......, y = f ( ) = = + = + = N i N i N i j j i j i j i i i ) ) ( ) (, ρ( f f ) ( f y Coefficiente di correlazione ( ) ( ) ( ) ( ) j i j i j i,, ρ =

25 Calcolo dell incertezza Affinchè si possa applicare qesta legge è necessario che: - la non-linearità di f non sia significativa - il teorema del limite centrale sia applicabile implicando la rappresentatività della fnzione di densità di probabilità con la distribzione Gassiana oppre con la distribzione t - la formla di Welch-Satterwaite si possa applicare per il calcolo dei gradi di libertà effettivi. 5

26 6 rove di Sscettibilità rove di sscettibilità con il metodo di sostitzione c nc n = ( ) nc n nc n c ) ( ) ( ρ 4 4 c nc n nc n c & & + = + + = ( ) c ) ( c c = & ( ) nc n nc n 4 4 nc n nc n + = & Incertezza relativa del misratore di campo Incertezza relativa della misra di potenza netta

27 rove di Sscettibilità Field sensor FL7006 (AR) - risposta in freq. (campo all. con asse del sensore) +/-db - accratezza di ampiezza (campo all. con asse del sensore) senza fattore di correzione +/-db a 0 MHz con fattore di correzione 0.8 db (inc. esp. 95% i.c.) - linearità V/m (64 dinamica) +/-db e +/- 0.3 V/m - deviazione dall isotropia +/-0.5dB a 0 MHz (+/-5dB 0.5 MHz/ GHz (tipica)) - stabilità con la temperatra: +/-0.5dB 7

28 Uniformità di campo 3.5 Field Uniformity 3.5 Field Uniformity 3 3 Vertical/Horizontal olarization.5.5 Vertical/Horizontal olarization Freqency Freqency Campo assi Y e X Campo assi Y e Z 8

29 Uniformità di campo.9 Field Uniformity.8 Vertical/Horizontal olarization Freqency La mancanza di niformità impedisce la riprodcibilità della prova di immnità 9

30 Incertezza nella prove di immnità La soglia di sscettibilità non è esplicitamente richiesta nella norma N mentre è richiesta in altre norme (ad esempio militatari, atomotive ecc.) Ssceptibility Region Ssceptibility Threshold Immnity Region Freqency necessario definire l incertezza della soglia di sscettibilità 30

31 Incertezza nella prove di immnità ST = ma Q() ST I =I ma Q() (6) Q() = con =, K Qantizzatore di livello di segnale di sscettibilità K = + /K 0 =0 ST Soglia di Sscettibilità 3

32 Incertezza nella prove di immnità Q() = con =, K Qantizzatore di livello di segnale di sscettibilità σ = ( I ˆ ) f() d rrore qadratico medio Minimizzazione dell errore qadratico medio σ ˆ = I ( ˆ ) f() d = 0 ˆ = I f()d I f() d Valore di soglia stimata che minimizza l errore qadratico medio 3

33 Incertezza nella prove di immnità ˆ = + f ( ) d + f ( )d Nel caso di piccolo intervallo di campionamento ˆ f f ( ~ ) + ( ~ ) d + d = + + = ~ 33

34 Incertezza nella prove di immnità h ( ) = Kf K + / 3 ( ) f / 3 ( )d h σ ( ) = K + = K ( ) K+ K f / 3 = ( ) d 3 Nel caso di densità di probabilità niforme si ha σ = 34

35 35 Incertezza nella prove di immnità Incertezza della soglia di sscettibilità ma ma ST ) ( ˆ K ST ma ma + = + =

36 Incertezza nella prove di immnità Analoghe considerazioni valgono per l incertezza della freqenza della soglia di sscettibilità che è data da ST F ST F = FR FR + ( ) dove ST F è la soglia di sscettibilità della freqenza, FR è l intero campo di freqenza e FR è l incertezza della freqenza in FR 36

37 Ripetibilità delle rove MC (Reqisito Sinal) Si esegono de misre e si determinano i corrispondenti valori e. Occorre verificare che sia verificata la segente relazione s r t p=-α; v=n- dove s r è la scarto tipo della serie dei risltati ottenti in sede di convalida del metodo t è la variabile di Stdent; p è il livello di probabilità;v il nmero di gradi di libertà t 0.95;9 =.6; t 0.90;9 =.83; t 0.95;9 =.09; t 0.90;9 =.73 37

38 Conclsioni Le prove di immnità mancano di na chiara definizione non solo poiché i risltati sono qalitativi (criterio passa/non passa) ma anche poiché i test setp di prova non sono definiti per garantire ripetibilità e riprodcibilità Il fattore di niformità pò servire per rendere le prove riprodcibili (badando a controllare le componenti sprie) L incertezza della prova, correttamente calcolata, consente di garantire la ripetibilità L introdzione del concetto di niformità garantisce la riprodcibilità della prova 38