Figura 1: Diagramma accuratezza-tecnologia delle esperienze di calibrazione.
Costanza A.1, D’Anna G.1, Fertitta G.1, Patanè D.2
1 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Osservatorio Nazionale Terremoti, OBS & Earth Lab di Gibilmanna
2 Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, Sezione di Catania - Osservatorio Etneo
Si definisce calibrazione il procedimento di verifica e correzione del funzionamento di un dispositivo, intervenendo sulla relazione ingresso/uscita per migliorarne le prestazioni. Questa operazione consente di determinare la funzione di trasferimento (in ampiezza e fase) dello strumento. Con la taratura si effettua, invece, la verifica dell’errore, cioè si determina la differenza tra il valore letto dallo strumento ed il valore noto del campione preso come riferimento. Il sistema di calibrazione e taratura degli strumenti è parte integrante ed essenziale di ogni sistema di gestione qualità.
Un sensore sismico, necessita sempre di una calibrazione iniziale per il settaggio dei componenti e per la definizione della funzione di trasferimento, ma anche di calibrazioni periodiche per verificarne le caratteristiche col passare del tempo. Sia le prime che le seconde, vengono spesso effettuate dalle stesse case costruttrici, fornendo, insieme al sensore, un certificato di calibrazione. Il gruppo di lavoro dell’OBS & Earth Lab di Gibilmanna ha intrapreso, negli ultimi due anni, la produzione del sensore sismico velocimetrico-accelerometrico ETL3D/5s (Fertitta et al., 2019). Nell’ottica di un prossimo acquisto di un sistema di calibrazione per sensori sismici, si è proceduto ad approfondire le conoscenze su questi sistemi. Uno dei possibili sistemi di calibrazione prevede un input di spostamento armonico noto. L’elemento principe di tale tipologia di sistema è la tavola vibrante, di cui ne esistono diverse tipologie con diversi cinematismi, diversi sistemi di forza motrice (meccanica, elettro-meccanica, elettro-magnetica), diverse tipologie di guida della parte mobile (a basso attrito meccanico, a basso attrito fluidodinamico) e soprattutto diversi gradi di accuratezza nella generazione dello spostamento armonico. La tavola vibrante fa parte, a sua volta, di un sistema più complesso e articolato che prevede elementi diversi a seconda della procedura di calibrazione utilizzata, primaria o secondaria; norme differenti regolano le due diverse procedure.
Diversi tentativi di calibrazione del sensore ETL3D/5s sono stati realizzati sin dalla sua prima prototipazione (figura 1); i primi tentativi, ragionati nella procedura, ma spartani nell’esecuzione, hanno avuto il ruolo di instradare lo studio e la tecnica verso soluzioni sempre più accurate, che hanno soddisfatto, infine, tutte le specifiche richieste per la calibrazione. Nel presente lavoro viene riportato questo excursus di esperienze tecniche di laboratorio e di campo con il relativo studio di affinamento sperimentale. L’obiettivo principale di questo studio è stato quello di individuare la scelta più appropriata del sistema di calibrazione da acquisire, per la verifica dei sensori sismici di produzione propria, ma anche di altri sensori già in possesso dell’INGV o di altri istituti di ricerca del settore, fornendo, così, un servizio utile, una fonte di risparmio e anche una possibile fonte di finanziamento per il laboratorio.
Riferimenti bibliografici
Fertitta, G., Costanza A., D’Anna G., Patanè D., The Earth Lab 5s (ETL3D/5s) seismic sensor.
Design and test, Annals of Geophysics, 62, 2019.