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Calcolo degli indici di picco ponderato
per sorgenti di campo magnetico di frequenza bassa e intermedia

Dati acquisiti con sonda Narda ELT-400, acquisitore Agilent U2351A e software LabVIEW Enea

Premessa

Nel 2008 l'allora ISPESL promosse un progetto di ricerca (a cui parteciparono, oltre alla stessa ISPESL, unità operative dell'IFAC e dell'ENEA) per approfondire la valutazione dell'esposizione a CEM degli operatori addetti ai reparti di risonanza magnetica (RM). Il progetto aveva principalmente obiettivi di tipo dosimetrico, per raggiungere i quali fu però necessario mettere a punto anche una metodica di acquisizione delle forme d'onda dei campi magnetici di gradiente nel dominio del tempo. Tali forme d'onda sono fondamentali anche per la determinazione degli indici di picco ponderato, che proprio in quegli anni si andavano diffondendo e che sarebbero divenuti particolarmente importanti con la pubblicazione delle linee guida ICNIRP del 2010 per la prevenzione degli effetti di stimolazione dei tessuti eccitabili.

Questa metodica si è successivamente evoluta nella definizione di una vera e propria catena strumentale (mostrata schematicamente in figura), proposta come possibile soluzione standard al problema della valutazione dell'esposizione occupazionale ai campi di gradiente in RM. La catena comprendeva un misuratore Narda ELT-400 con sonda da 100 cm2, un acquisitore Agilent U2351A (collegato all'uscita analogica del misuratore) e un personal computer (portatile), a sua volta collegato sia all'acquisitore per mezzo di una connessione USB, sia al misuratore con un collegamento in standard RS232. Sul personal computer era in esecuzione un programma di gestione della catena e di acquisizione dei dati misurati, sviluppato dall'ENEA in ambiente LabVIEW.

Lo strumento web a cui si riferisce questa scheda informativa è nato per permettere di elaborare i file dati prodotti da quella catena strumentale e relativi quindi a misure di induzione magnetica a bassa frequenza, non necessariamente limitate al solo caso dei campi di gradiente in RM.

Finalità

Questo strumento consente di elaborare le misure di campo magnetico a bassa frequenza (nei limiti di banda gestiti dal misuratore ELT-400), per ricavarne alcuni parametri radioprotezionistici previsti dalla vigente normativa e in primo luogo gli indici di picco ponderato per gli effetti di stimolazione riferiti a qualsiasi limite normativo (non solo a quelli per cui l'indice viene fornito direttamente dal display del misuratore).

Lo strumento risulta particolarmente utile quando si ha a che fare con forme d'onda di induzione magnetica variabili in modo complesso nel tempo, con componenti spettrali tutte contenute entro la massima frequenza specificata per il misuratore.

Impostazione generale

Lo strumento è pensato per elaborare i file-dati prodotti dall'acquisitore Agilent U2531A collegato attraverso la propria interfaccia USB ad un personal computer su cui è in esecuzione un apposito software di gestione ed acquisizione sviluppato all'ENEA.

Ogni singola misura produce più file-dati (ciascuno relativo ad un frammento temporale di 1 secondo) costituiti da campioni vettoriali di induzione magnetica acquisiti ad istanti di tempo successivi. Questi file-dati, convenientemente messi in ordine, vengono inviati al server WebNir, dove vengono assemblati nell'ordine speficato e successivamente processati per calcolare i parametri radioprotezionistici e costruire i grafici riportati tra i risultati.

Limitazioni

La limitazione principale è legata al fatto che lo strumento si adatta solo a una specifica e particolare catena di misura. Questa catena ha comunque caratteristiche di notevole flessibilità, potendosi utilizzare in relazione a moltissime sorgenti di induzione magnetica a bassa frequenza e a qualunque andamento dei limiti normativi. La catena in questione può tuttora essere assemblata dagli eventuali interessati, poiché sia il misuratore Narda ELT-400 sia l'acquisitore Agilent (oggi Keysight) U2351A continuano a essere disponibili in commercio; l'ENEA ha inoltre espresso disponibilità a fornire informazioni e a mettere a disposizione il software di controllo della catena e le necessarie utility di conversione dati ad esso associate, ferme restando le possibili difficoltà dovute all'evoluzione delle piattaforme digitali intervenuta dall'epoca dello sviluppo; per ogni esigenza in proposito, è possibile contattare l'ing. Rosanna Pinto (+39-06-3048.4076, rosanna.pinto@enea.it).

Per quanto riguarda le limitazioni sul piano tecnico, per evitare tempi di elaborazione inaccettabilmente lunghi e un eccessivo impegno delle risorse di calcolo del server:

  • il calcolo della massima variazione ΔB su 3 secondi viene eseguito solo se il prodotto della frequenza di campionamento per il numero di campioni è inferiore a 1 MHz;
  • il calcolo degli indici di picco ponderato viene eseguito solo se la frequenza di campionamento è di almeno 10 Hz e la durata complessiva dell'intervallo campionato è minore di 100 s.

Narda ELT-400 con sonda da 100 cm2
Narda ELT-400 con sonda da 3 cm2

    Nessun file selezionato

    1. Impostare la modalità operativa dell'ELT-400 (tipo di sonda, Mode, Range).
    2. Inserire la frequenza di campionamento e l'unità di misura.
    3. Scegliere l'insieme dei file dati che corrispondono ad una singola misura da elaborare (in genere sono 10 o 20). I file devono trovarsi sul PC su cui si sta operando.
    4. ATTENZIONE! Assicurarsi che i file vengano elencati nell'ordine giusto (molto probabilmente il n. 10 sarà fuori posto). Riordinarli trascinando i nomi al posto giusto.
    5. Infine premere il pulsante "Elabora". Ci sarà da attendere qualche minuto per il caricamento dei file (evidenziato da un apposito indicatore di avanzamento, non funzionante su alcune versioni di Microsoft Edge), a seconda delle dimensioni e della velocità di rete. Una volta trasferiti i file, l'elaborazione in sé è abbastanza rapida.
    6. I risultati (che compaiono in fondo alla pagina) sono costituiti da una tabella contenente una serie di dati numerici:
      • periodo di campionamento
      • numero dei campioni
      • valore massimo modulo
      • valore RMS
      • cinque indici WP calcolati nel dominio del tempo
      più il grafico dell'indice WP corrispondente al VA inferiore (effetti sensoriali) della direttiva 2013-35. Il grafico si riferisce ai 1000 campioni adiacenti (500 prima, 500 dopo) l'istante in cui si raggiunge il valore massimo dell'indice.
    7. Caricare altri dati e selezionare le relative opzioni per eseguire una nuova elaborazione. Il pulsante Reset serve per ripulire l'interfaccia, ma se non si preme il calcolo viene rieseguito con le impostazioni presenti.