CASO DI STUDIO: ACCREDITAMENTO SIT METROLOGIA E QUALITÀ: Processo di misurazione, Norme, Riferibilità, Incertezze di misura CASO DI STUDIO: ACCREDITAMENTO SIT CNR – CENTRO DI RESPONSABILITA’ DI ATTIVITA’ SCIENTIFICA DI PRIMO LIVELLO (Ex ISTITUTO DI ACUSTICA “O. M. CORBINO”) Silvano Buogo Università “La Sapienza” - Roma Facoltà di Ingegneria – S. Pietro in Vincoli, Auletta del Chiostro 2 dicembre 2005

Sommario Presentazione del contesto (Area CNR, Istituto, Laboratorio) Obiettivi dell’accreditamento Descrizione del tipo di misura (metodi, apparecchiature, incertezze) Metodologia di implementazione di un Sistema di Gestione Particolarità dell’approccio metrologico Conclusioni 2 dicembre 2005

L’Area della Ricerca CNR di Roma 2 Tor Vergata Inaugurazione: dicembre 1997 Principali Istituti Nazionali afferenti In prossimità di: Situata all’interno del campus universitario Sezioni: IA, IGAG, IMM, INeMM, ISC, ITIA 2 dicembre 2005

Centro di Responsabilità di Attività Scientifica di primo livello – (Ex Istituto di Acustica “O. M. Corbino”) 1936: INEA 1949: INUA 1968: IDAC 2002: IA 2005: CRAS 1 liv. 2006: … www.idac.rm.cnr.it Orso Mario Corbino (1876 – 1937) Unico Istituto di ricerca nazionale interamente dedicato all’acustica Campi di attività: Sensori, Attuatori, Rumore, Acustica ambientale, Acustica subacquea Laboratori: camere pulite, camera anecoica, camere riverberanti accoppiate, vasca 2 dicembre 2005

Il Laboratorio di Acustica Subacquea Allestito nel 1998 nella nuova sede di Tor Vergata Edificio indipendente Vasca per le tarature: 6 m x 4 m, profondità 5,5 m Strumentazione specifica per misure elettroacustiche ed interferometriche 2 dicembre 2005

Obiettivi dell’accreditamento Rendere utile alla comunità scientifica ed industriale una importante struttura di ricerca ricca di competenze nel settore acustico Realizzare il primo Centro di Taratura accreditato SIT operante in Italia e nel bacino del Mediterraneo per la taratura di idrofoni Garantire la riferibilità allo standard primario, detenuto a livello europeo dal National Physical Laboratory (UK) Contribuire alla creazione di uno sportello tecnologico presso l’Area della Ricerca CNR, orientato a servizi, formazione, … Introdurre il concetto di Qualità in un ambiente di ricerca 2 dicembre 2005

Taratura di idrofoni La misura consiste nel determinare la sensibilità di un sensore (idrofono) definita* come rapporto tra la risposta (tensione elettrica) e la sollecitazione esterna (pressione acustica) La risposta è funzione della frequenza dell’onda incidente** La gamma di frequenze considerata si estende da qualche kHz a qualche centinaia di kHz (tipicamente da 5 kHz a 500 kHz) (* nell’ipotesi di linearità e passaggio per lo zero) (** a potenza incidente costante) 2 dicembre 2005

Metodi di taratura P C P H P T P H T H 1. Metodo del confronto: consiste nel confrontare la risposta dell’idrofono in taratura con quella di un idrofono campione nelle stesse condizioni di misura: metodo relativo Risultato = prodotto della sensibilità del campione e per il rapporto tra la tensione prodotta dal tarando e quella prodotta dal campione 2. Metodo della reciprocità: la sensibilità si ottiene combinando le risposte di 3 trasduttori, di cui almeno uno reciproco (lineare, passivo, reversibile): metodo assoluto, non necessita di un campione Risultato = funzione dei segnali in tensione ricevuti, delle correnti inviate alle sorgenti, della frequenza, della distanza tra i trasduttori e della densità dell’acqua P C P H P = proiettore C = campione H = idrofono P T P H T H P = proiettore T = trasduttore reciproco H = idrofono 2 dicembre 2005

Schema di misura 2 dicembre 2005

Strumentazione I misurandi si suddividono in: Grandezze elettriche: tensioni e correnti (in regime alternato) Altre grandezze: frequenza, distanza, densità*, temperatura Catena di misura: generatore, amplificatore di potenza, sonda di corrente, preamplificatore, scheda di acquisizione Riferibilità delle misure Le apparecchiature costituenti la catena di misura sono tarate internamente tramite un campione di prima linea (multimetro) sottoposto a taratura esterna In aggiunta, sono tarati all’esterno: termometro acqua e termometro/igrometro ambiente asta graduata. (* si ottiene da valori tabulati in funzione della temperatura) 2 dicembre 2005

Incertezze di misura Per i metodi non assoluti (confronto) la componente principale deriva dall’incertezza della taratura esterna del campione Ordini di grandezza delle componenti dell’incertezza: Campione 5 % – 10 % dipende dalla frequenza Tensioni AC 0,5 % – 5 % “ “ Correnti AC 1 % – 5 % “ “ frequenza 100 ppm (0.01 %) distanza 1 % – 2 % densità < 0.01 % L’incertezza composta, funzione della frequenza, è compresa tra circa il 5% ed oltre il 10% (> 1 dB) secondo il metodo 2 dicembre 2005

Particolarità dell’accreditamento Si richiede l’accreditamento per la misura della sensibilità assoluta alla pressione acustica di idrofoni 1. Manca un campione primario nazionale: l’Istituto Primario (IEN) non è competente nel settore specifico 2. Non esiste un unico metodo normalizzato ma indicazioni generiche sulla realizzazione di più metodi (IEC 565: 1977) Non esistono Centri già accreditati SIT per la grandezza/strumento in questione I metodi implementati vengono considerati come non normalizzati 2 dicembre 2005

Metodologia per l’accreditamento Identificazione della strategia e degli obiettivi Contatti con i principali enti coinvolti (IEN, SIT, NPL) Reperimento del materiale (modulistica SIT, norme, leggi) Formazione di base: seminari ENEA, corsi NPL Individuazione delle risorse: Personale: Ripartizione dei compiti, affidamento tesi di laurea Apparecchiature: individuazione e caratterizzazione Ambienti: controllo degli accessi Consulenza esterna: Riesame della documentazione prodotta (manuale, procedure) Formazione specifica: Il Laboratorio Metrologico Audit interni Riesame del Sistema con la Direzione dell’Istituto Confronto con realtà simili esistenti nell’Ente/Università 2 dicembre 2005

Allestimento del Sistema Gestione Qualità Una gestione in Qualità è fondata su concetti a volte sottovalutati nelle attività di ricerca: definizione di politiche e obiettivi, processi gestionali e per le risorse, analisi e miglioramento,… Queste particolarità sono state affrontate avvalendosi di opportuna consulenza in modo specifico per: Studio aspetti normativi (UNI EN ISO/IEC 17025) Revisione documentazione (Manuale della Qualità) Responsabilità del Sistema di Gestione (audit, verifiche) Aspetti metrologici (riferibilità, conferma metrologica) Obiettivo: istaurare la cultura della Qualità nel personale interessato, invece che soddisfare banalmente un requisito formale (stesura della documentazione richiesta) 2 dicembre 2005

Ricerca e Sistemi Gestione Qualità Valutazione della corrispondenza tra un approccio per processi* e lo svolgimento di attività di ricerca (* documento ISO TC 176 SC2 N544 R3) Identificazione Scopo Obiettivi Flusso e interazioni Responsabilità Documentazione Pianificazione Attività Monitoraggio Risorse necessarie Verifica Può non essere definito univocamente (ricerca spontanea) Definiti solo in caso di commessa esterna Definiti solo in grandi progetti Spesso attribuita autonomamente Prodotta in corso di attività o al termine (pubblicazioni) Definita univocamente solo in grandi progetti Mancano indicatori certi (=impact factor?) Spesso è una variabile indipendente Possibile solo in caso di commessa esterna 2 dicembre 2005

Particolarità del laboratorio metrologico Principali criticità emerse nella gestione in Qualità di un Centro di taratura rispetto alla gestione delle attività di ricerca: Riferibilità delle misure: identificare catena di riferibilità e quali tarature esterne effettuare Necessità di conferma metrologica per le apparecchiature: definire requisiti e intervallo di conferma Formazione continua del personale, attraverso una pianificazione periodica guidata da procedure di verifica Definizione dei processi condivisi con altre entità (servizi di Area: vigilanza, rete informatica, manutenzione impianti, …) Verso un approccio di tipo metrologico alle attività 2 dicembre 2005

Conclusioni L’accreditamento costituisce un’occasione per un’autovalutazione delle attività di un laboratorio di ricerca e per confermare elementi di ‘buona pratica’ propri della Qualità L’occasione è vista come un ampliamento delle competenze e non come un semplice conformarsi a normative Sviluppi futuri Porre le basi per costituire un Istituto Metrologico Designato competente a livello nazionale per l’acustica subacquea Estendere l’accreditamento all’acustica in aria, per costituire il primo Centro SIT per l’acustica interamente a gestione pubblica 2 dicembre 2005