Sempre più smart, polifunzionali e interconnessi gli strumenti di Test&Measurement si distinguono fondamentalmente in strumenti da laboratorio impiegati per misurazioni di grande precisione (oscilloscopi), strumenti di controllo e calibrazione utilizzati per verifiche di impianto, manutenzioni e tarature di strumentazione e sensori (multimetri, analizzatori di rete, registratori di potenza, contatori) e strumenti da quadro utilizzati su installazioni fisse e per trasduzioni o misure continuative, con requisiti di precisione relativa.

Analizzatori, multimetri e oscilloscopi coprono due aspetti strategici e complementari di pre e post-produzione: il controllo della qualità dell’alimentazione e le operazioni di test e diagnostica. L’uso integrato e organizzato di questi strumenti può aiutare a scoprire le cause dei problemi elettrici e a prevenirne gli effetti.

Contestualmente la maggior parte degli impianti deve garantire la massima durata dei componenti che impiegano energia. La sostituzione è infatti un’operazione costosa in termini di materiali, manodopera, fermi impianto. Le misurazioni di prova, accompagnate da altre tecniche di manutenzione preventiva, consentono di rilevare la presenza di guasti nei motori, negli azionamenti e nei quadri elettrici, prolungandone al contempo la vita operativa.

Le recenti integrazioni degli strumenti T&M con interfacce USB, Wi-Fi, LTE, W-CDMA, web server, piattaforme cloud e app (iOS e Android) stanno incontrando le richieste dei verificatori e dei progettisti più esigenti, soprattutto nei test di connettività wireless e per l’accesso ai dispositivi tramite internet. La mobilità e la connettività estesa riducono inoltre il sovraccarico di trasmissione dati, rendono più immediata la fruizione dei dati, velocizzano le comunicazioni tra un dispositivo host e uno locale (es. smartphone e wearable).

Analizzatori di rete e di spettro

Gli analizzatori di rete consentono le analisi di energia e di potenza e quindi il controllo della qualità dell’alimentazione elettrica. Sono usati anche per registrare in continuo l’andamento delle grandezze alternate. Esistono sul mercato due categorie fondamentali di analizzatori di qualità della rete elettrica: quelli per la verifica della qualità della tensione fornita (con rilevamento di armoniche e flicker) e quelli per la ricerca guasti. I primi sono efficaci strumenti statistici ma non risolvono problemi dovuti ai disturbi occasionali. I secondi prevedono il monitoraggio delle forme d’onda nel lungo periodo. Altri aspetti fondamentali nella scelta di un analizzatore sono il tipo di circuito di alimentazione e misura da analizzare (monofase o trifase), la portata massima in tensione e corrente, le interfacce e i protocolli di comunicazione supportati.

Gli analizzatore di rete non sono da confondere con i contatori di energia (monofase e trifase) utilizzati per le misure, con valore legale e metrologico, dell’energia consumata in ambiente industriale e civile, e neppure con gli analizzatori di spettro o di reti, strumenti usati per la visualizzazione grafica di segnali elettrici variabili nel dominio delle frequenze e per l’analisi vettoriale delle reti (VNA). Tecnica, quest’ultima, utilizzata nel campo della radiofrequenza e microonde per analizzare componenti passivi e attivi (filtri, amplificatori, regolatori ecc.). Per l’analisi di fenomeni a basse frequenze, fino a circa 1 MHz, si impiegano invece gli analizzatori FFT (Fast Fourier Transform), che sono in grado di effettuare misure anche su segnali non ripetitivi.

Calibratori e multimetri

La diffusione microelettronica degli anni ‘80 e ’90 e quella delle nuove piattaforme di comunicazione degli ultimi due decenni, ha accelerato l’affermazione di una nuova generazione di strumenti multifunzione e multimisura caratterizzati da un elevato livello di accuratezza.

I calibratori di processo sono apparati utilizzati per le operazioni di calibrazione, simulazione, verifica e regolazione nelle istallazioni e nella strumentazione. I calibratori trattano differenti grandezze che devono essere attribuite a segnali di misura normalizzati: mA, mV, V, Ohm, Hz (frequenza e impulsi), °C o ºF. Questi strumenti possiedono inoltre funzioni di generazione, livellazione, linearizzazione o gradazione dei segnali. Il loro uso principale sta nella verifica del parco strumenti aziendale al fine di controllare la qualità della misura. I calibratori ad alta precisione sono invece un supporto fondamentale nei controlli di qualità, dal momento che consentono la produzione di certificati di calibrazione secondo le normative ISO o SIT (Servizio Italiano di Taratura). La calibrazione industriale può essere accompagnata da particolari adattamenti e compensazioni. Secondo le differenti esigenze, esistono calibratori multifunzione che consentono la generazione, la simulazione e lettura simultanea di più valori o per singola grandezza (pressione, temperatura, portata, suono, vibrazioni, tensione, corrente, resistenza, impulsi, frequenza).

Se l’obiettivo è invece quello di testare un’ampia serie di parametri e valori elettrici si usano i multimetri. Con questi strumenti si misurano ad esempio il vero valore efficace (RMS, Root Mean Square) della tensione, i segnali di livello variabile, la corrente (compresi i valori dello stato di regime costante e delle correnti di spunto dell’avviamento dei motori o di altri dispositivi), i segnali di basso livello nelle reti, i parametri di frequenza, temperatura, velocità di rotazione e altro ancora.

Nelle operazioni di taratura (termine che ha valore metrologico a differenza della calibrazione con cui viene spesse confusa anche a causa della traduzione impropria dall’inglese calibration) è indispensabile l’impiego di multimetri a elevate prestazioni in combinazione con strumenti campione.

Esistono poi strumenti di test che consentono di individuare le intermittenze elettriche più facilmente come gli analizzatori di segnali, gli oscilloscopi a memoria digitale (DSO, Digital Storage Oscilloscope) e le pinze amperometriche. Queste ultime sono strumenti di misura per la quantificazione indiretta di correnti AC e DC su macchine, installazioni e impianti che non possono essere messe fuori servizio.