Metodi e strumenti di misura per l'esecuzione di test non distruttivi ...

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Capitolo 4 Sviluppo ed ottimizzazione del sistema basato sulla Tomografia Induttiva 4.4.2 Le verifiche sperimentali In seguito alla realizzazione della sonda sono stati eseguiti numerosi test atti a valutarne le prestazioni in termini di: (i) linearità della risposta della sonda; (ii) incremento dei valori di impedenza misurati e riduzione della loro incertezza; (iii) accordo tra i valori dell’impedenza misurati e quelli calcolati; (iv) sensibilità nella rilevazione dei difetti. (i) Innanzitutto è stato verificato che nel range di funzionamento della sonda questa avesse un comportamento lineare cosicché le ipotesi su cui si basano le modifiche software di cui al § 4.4.1 siano pienamente rispettate. A tal fine, è stata valutata la caratteristica ingresso uscita della sonda nel range di frequenze compreso tra 100Hz e 2kHz. Per ogni frequenza, la sonda è stata alimentata con una corrente sinusoidale, la cui ampiezza è stata fatta variare tra 50mA e 500mA con step da 50mA, e per ogni valore di corrente è stata misurata la tensione indotta ai suoi capi. In fig. 4.5 è mostrata, a titolo di esempio, la caratteristica ottenuta alla frequenza di 1000Hz, ove viene anche riportata la sua retta interpolante; è evidente la buona linearità di risposta della sonda, confermata dai test di regressione effettuati su tutte le caratteristiche ottenute alle diverse frequenze, che hanno fornito un coefficiente di determinazione di 0.998 nel caso peggiore. (ii) L’incremento dei valori di impedenza misurati e la riduzione della loro incertezza è stata V, Vlin [V] I [mA] Fig. 4.5 La caratteristica ingresso uscita della sonda test in ferrite per la verifica della linearità. 163
Capitolo 4 Sviluppo ed ottimizzazione del sistema basato sulla Tomografia Induttiva verificata posizionando sia la sonda test in ferrite che quella in aria su di un piatto di alluminio, alimentando la bobina #1 e misurando la matrice delle impedenze Z in accordo con la procedura dettata dal metodo proposto (c.f.r. § 2.3.1). Tab. 4.3 mostra i valori medi dei coefficienti della matrice dell’impedenza ed il valore dell’incertezza relativa ottenuti mediante l’esecuzione di 50 misure consecutive. E’ possibile evidenziare come i valori medi della mutua impedenza misurati con la sonda test in ferrite siano un ordine di grandezza maggiori di quelli misurati con la sonda test in aria; analogamente si può notare il significativo miglioramento nell’incertezza. (iii) I valori di impedenza misurati sono stati confrontati con quelli calcolati mediante il software di simulazione (risolvendo il problema diretto). In tab. 4.4 è riportato questo confronto per alcuni valori di auto e mutua induttanza, sia per la sonda test in ferrite che per quella in aria. Risulta evidente come i valori ottenuti con la sonda test in ferrite siano più attinenti a quelli calcolati; questa circostanza fornisce maggiori garanzie sull’esito del processo di inversione eseguito partendo da questi dati misurati. Sonda test in aria Sonda test in ferrite Valore medio [mΩ] Incertezza relativa [%] Valore medio [mΩ] Incertezza relativa [%] Z11 3517.7 0.21 4437.4 0.18 Z12 27.688 0.25 411.9993 0.09 Z13 45.289 0.17 611.3091 0.09 Z14 11.210 0.54 123.7244 0.11 Tab. 4.3 Confronto tra la sonda test in aria e quella in ferrite rispetto all’incremento dell’impedenza misurata ed alla riduzione dell’incertezza di misura. (iv) E’ stato infine eseguito test di confronto sulla sensibilità delle due sonde test rispetto alla presenza di un difetto. A tale scopo è stata eseguita una scansione (vedi fig. 4.6e) su di una piastra di alluminio con un difetto noto (5mm lungo, 2mm profondo e 0.1mm spesso). La Sonda test in aria Sonda test in ferrite Calcolata Misurata Calcolata Misurata [µH] Valore medio [µH] Incertezza relativa [%] [µH] Valore medio [µH] Incertezza relativa [%] L11 82.3 94.9 1.9 363 368 0.4 M13 5.824 6.124 0.35 130 134 0.18 Tab. 4.4 Confronto tra la sonda test in aria e quella in ferrite rispetto all’accordo tra dati calcolati e misurati; il confronto è eseguito sull’auto induttanza della bobina #1 e sulla mutua induttanza tra le bobine #1 e #3. 164
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CASSINO
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