Quali requisiti deve avere la strumentazione per la misura dei CEM (B.1)?

La scelta della strumentazione di misura per la valutazione dell’esposizione umana a CEM è determinata dalle caratteristiche delle sorgenti di emissione e dei segnali da caratterizzare; i parametri importanti in tal senso sono l’intervallo di frequenza di emissione, l’intensità e la forma d’onda previste, il tipo di campo atteso (elettrico, magnetico, elettromagnetico) e la sua rapidità di variazione nello spazio; questi ultimi due parametri dipendono anche dalla distanza del punto di misura dalla sorgente e influiscono sulle dimensioni della sonda e quindi sulla sua reiezione ai segnali indesiderati.

La strumentazione utilizzata per le misure deve rispondere ad una serie di specifiche generali individuate  dalle norme di buona tecnica quali ad esempio le due norme CEI 211-6 e 211-7; queste sono strutturate in modo identico ed hanno come scopo quello di fornire una metodologia per la misura delle grandezze fisiche che caratterizzano i campi elettrici e magnetici a bassa frequenza (211-6) ed elettromagnetici ad alta frequenza (CEI 211-7) ai fini della valutazione dei  livelli espositivi della popolazione e dei lavoratori. Tali norme in particolare:

-              definiscono la terminologia;

-              descrivono le caratteristiche generali dei campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici;

-              descrivono le principali sorgenti;

-              identificano le specifiche per i misuratori di campi, richiamando i principi generali di funzionamento degli strumenti;

-              indicano i metodi di taratura;

-              definiscono le prescrizioni relative all’incertezza degli strumenti;

-              descrivono i metodi di misura che permettono di raggiungere gli obiettivi richiesti relativamente all’esposizione umana.

Inoltre occorre che lo strumento preveda la specifica funzionalità prescritta dalla normativa o dalle norme tecniche in vigore in relazione alla misura di specifici segnali. Si riporta a titolo di esempio che la nota A2-3 della Tabella A2 del D.lgvo 159/2016 specifica quanto segue in relazione alla valutazione dell’esposizione in presenza di segnali non sinusoidali:

“Nel caso di campi non sinusoidali, la valutazione dell'esposizione effettuata ai sensi dell'articolo 209 è di norma basata sul metodo del picco ponderato, come descritto negli strumenti tecnici e specialistici per  la  riduzione dei livelli  di rischio di cui all'articolo 28, comma 3-ter, del presente decreto. In tale ambito potranno altresì essere indicate procedure alternative di valutazione scientificamente provate e validate, che conducano a risultati comparabili”.

Tutte le informazioni relative ai parametri di misura richiesti dovrebbero essere contenute nelle specifiche tecniche fornite all’acquisto dello strumento o nel certificato di taratura.

I moderni strumenti normalmente dispongono di sonde triassiali che conferiscono risposte, entro un certo margine d’errore, isotropiche.

Per frequenze fino a circa 400 kHz molti strumenti, dotati degli appropriati sensori, sono in grado di restituire l’indice di esposizione (cfr. FAQ B.6) secondo diverse curve di ponderazione come richiesto dalla vigente normativa; in tale intervallo, inoltre, è spesso prevista anche la possibilità di effettuare un’analisi in frequenza.

Gli strumenti equipaggiati con sensori il cui limite operativo superiore di frequenza è maggiore di 400 kHz non sono invece attualmente in grado di restituire l’indice di esposizione con il metodo del picco ponderato, sebbene possano spesso eseguire un’analisi spettrale e restituire altri tipi di indice. Tali strumenti in genere non possono fornire risultati comparabili a quelli ottenibili con il metodo del picco ponderato nel caso di sorgenti impulsive.

Fino a frequenze di circa 1 GHz sono disponibili a livello commerciale sensori sia di campo elettrico sia di campo magnetico, mentre oltre tale limite generalmente sono disponibili solo sensori di campo elettrico.

È possibile definire alcune delle caratteristiche che deve avere la strumentazione di misura, in relazione alla misurazione dei parametri richiesti per la valutazione del rischio di insorgenza dei differenti effetti che si vogliono prevenire, facendo riferimento ai seguenti intervalli spettrali:

1)    Campi magnetici statici e a frequenze < 1 Hz. Gli strumenti per campo magnetico statico forniscono il valore del campo presente nel punto di misura, da confrontare direttamente con i VLE e i LR indicati dalle normative, nonché con i VA per gli effetti indiretti. Per queste misure, esistono in commercio sonde basate su differenti principi di funzionamento: la scelta della tipologia di sonda va fatta soprattutto sull’intervallo dinamico da coprire. Per le intensità di campo riscontrabili in ambiente di lavoro, sono in genere adeguate le sonde ad effetto Hall. Nel caso del movimento di un lavoratore nel campo statico, sono disponibili strumenti in grado di eseguire e memorizzare misure in rapida successione, con una frequenza di campionamento adeguata a caratterizzare la variabilità temporale del campo magnetico percepito.

2)    Campi elettrici e magnetici a bassa frequenza (da 1 Hz fino a 100 kHz). In questa gamma di frequenze, in generale è necessario usare strumenti a larga banda dotati di sensori che siano in grado di misurare sia il campo elettrico, sia il campo magnetico. Poiché in questo intervallo di frequenze i VA ed i LR sono da intendersi su base istantanea (cfr. FAQ B.4), lo strumento di misura dovrà essere dotato di funzionalità “max-hold” relativa alla grandezza d’interesse. In alcuni casi, quest’ultima è semplicemente il valore RMS del campo misurato, che può essere confrontato direttamente con i corrispondenti limiti (VA e LR); invece, in presenza di forme d’onda complesse, lo strumento dovrà essere in grado di fornire un indice di esposizione secondo le metodiche sopra descritte (metodo del picco ponderato) (cfr. FAQ B.6).

3)    Campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici a frequenze intermedie (da 100 kHz a 10 MHz). In questo intervallo di frequenza coesistono sia gli effetti di stimolazione dei tessuti elettricamente eccitabili, sia quelli di natura termica. Per la valutazione dell’esposizione ai fini del confronto con VA relativi agli effetti di stimolazione, lo strumento deve avere le stesse caratteristiche già descritte al precedente punto 2, con la semplificazione che l’applicazione del metodo del picco ponderato per le esposizioni professionali in questo intervallo di frequenze è resa particolarmente semplice dal fatto che i valori limite non variano con la frequenza. Pertanto, nell’ipotesi che tutto lo spettro emesso dalla sorgente sia contenuto in tale intervallo, il valore di picco rilevato può essere confrontato direttamente con il prodotto del corrispondente VA per la radice quadrata di 2.

Per la valutazione dei rischi connessi agli effetti termici, lo strumento deve consentire la misura/calcolo del valore RMS riferito a una durata di esposizione pari a 6 minuti.

In presenza di esposizioni simultanee a frequenze diverse occorre prendere in considerazione l’indice di esposizione secondo le pertinenti espressioni previste per le esposizioni professionali e per la popolazione.

Anche in questo caso, gli strumenti dovranno essere dotati di sensori che siano in grado di misurare sia il campo elettrico, sia il campo magnetico.

4)    Campi elettromagnetici ad alta frequenza (da 10 MHz a 300 GHz). In questo intervallo, valgono le considerazioni riportate al precedente punto 3 in relazione agli effetti termici. Quando ci si trova in regime radiativo (condizione in cui campo elettrico e campo magnetico sono legati tra loro da un rapporto fisso), è possibile utilizzare il solo sensore a larga banda di campo elettrico. Per frequenze superiori a 10 GHz, l’intervallo di tempo su cui effettuare la media è pari a 68/f^1,05minuti (dove f e espresso in GHz). Nel caso in cui sia necessario valutare l’indice di esposizione, si procede tipicamente con un’analisi in frequenza mediante analizzatore di spettro collegato ad una antenna opportuna.

In presenza di segnali pulsati con basso ciclo di servizio (come ad esempio nel caso dei radar), occorrerà verificare anche la conformità dei valori di picco e non solo di quelli RMS; in tale caso generalmente è richiesta una catena strumentale ad hoc.

Recentemente alcuni fabbricanti hanno resa disponibile, sugli strumenti equipaggiati con sensori a larga banda, una funzionalità che porta il “sampling rate” (“frequenza di campionamento”) a 1-2 MS/s; questa funzionalità, congiuntamente ad una elevata velocità di elaborazione consente la rilevazione di segnali pulsati con durata dell’impulso di almeno 1 µs.

Particolare cautela deve essere riservata alla valutazione delle sorgenti di telecomunicazione con modulazione numerica, in quanto la misura a banda larga, per alcune tipologie di segnale con trasmissione discontinua e trama non piena, possono portare ad una sottostima del livello di campo. Indicazioni più precise in proposito possono essere trovate nell’appendice C alla norma CEI 211-7.

Non sempre la strumentazione disponibile commercialmente presenta tutte le opzioni desiderate; in alcuni casi, può essere possibile supplire alla carenza di una di esse (per esempio la media su 6 minuti o l’applicazione del metodo del picco ponderato) attraverso l’acquisizione, la memorizzazione e la successiva elaborazione fuori linea delle misure istantanee. A questo fine, occorre comunque accertarsi che lo strumento disponga (o possa essere equipaggiato) delle appropriate capacità di acquisizione e memorizzazione.

5)    Correnti indotte negli arti (da 10 a 110 MHz). In questo intervallo di frequenza la misura della corrente indotta negli arti consente di verificare il rispetto delle restrizioni di base sul SAR locale. 

La tecnica più comunemente impiegata per la valutazione delle correnti indotte si basa su misuratori di tipo clamp-on (trasformatore di corrente) chiusi intorno all’arto in esame. Gli strumenti disponibili in commercio forniscono una misura in banda larga del livello globale di corrente indotta nell’arto, con una risposta in frequenza più che sufficiente a soddisfare i requisiti di differenti standard protezionistici.

Per la verifica di conformità la radice quadrata della media quadratica delle misure di corrente indotta su ogni periodo di sei minuti deve essere confrontata con il VA, che non varia con la frequenza e risulta lo stesso per qualunque arto.