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36° Convegno Nazionale Torino, 10-12 giugno 2009. 12 giugno 2009 SESSIONE S5 Metrologia, misure acustiche e strumentazione. I PRINCIPII DELLA METROLOGIA SCIENTIFICA NELLE METODOLOGIE APPLICATE AI BENI CULTURALI: ASPETTI CRITICI E PECULIARITA’ Paola Calicchia (1), Piero Tiano (2)

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12 giugno 2008


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    Presentation Transcript
    1. 36° Convegno NazionaleTorino, 10-12 giugno 2009 12 giugno 2009 SESSIONE S5 Metrologia, misure acustiche e strumentazione I PRINCIPII DELLA METROLOGIA SCIENTIFICA NELLE METODOLOGIE APPLICATE AI BENI CULTURALI: ASPETTI CRITICI E PECULIARITA’ Paola Calicchia (1), Piero Tiano (2) 1) Centro di Responsabilità di Attività Scientifica di Primo Livello (ex Istituto di Acustica “O. M. Corbino”) IA-CNR, Roma 2) Istituto per la Conservazione e la Valorizzazione dei Beni Culturali ICVBC-CNR, Firenze Paola Calicchia paola.calicchia@idac.rm.cnr.it 12 giugno 2008 Pag. 1

    2. Il Patrimonio Culturale • Il percorso Italiano in ambito normativo • Caso studio: ACEADD, un approccio alla validazione del metodo • La riferibilità della misura • La taratura del dispositivo • La stima dell’incertezza di misura • Lavalidazione dell’algoritmo di calcolo SOMMARIO Pag. 2

    3. UNESCO World Heritage “The cultural heritage may be defined as the entire corpus of material signs - either artistic or symbolic - handed on by the past to each culture and, therefore, to the whole of humankind. As a constituent part of the affirmation and enrichment of cultural identities, as a legacy belonging to all humankind, the cultural heritage gives each particular place its recognizable features and is the storehouse of human experience. The preservation and the presentation of the cultural heritage are therefore a corner-stone of any cultural policy. “ 1972 2003 Sulla base di un trattato internazionale l’UNESCO ha finora riconosciuto un totale di 878 siti (679 beni culturali, 174 naturali e 25 misti) presenti in 145 Paesi del mondo.  Attualmente l'Italia è la nazione che detiene il maggior numero di siti inclusi nella lista dei patrimoni dell'umanità. IL CONTESTO 12 giugno 2009 Pag. 3

    4. 1977 anni ‘80 fine anni ‘90 2001 2004 nasce la Commissione NorMal su iniziativa di CNR e ISCR prime pubblicazioni di raccomandazioni NorMal la commissione confluisce nell’UNI diventando UNI Beni Culturali – NorMal dal 1998 ad oggi – pubblicate 43 norme UNI l’UNI presenta al CEN la richiesta di creazione di un Comitato Europeo TC ISO DI COMPETENZA Non esiste attualmente attività normativa sull'argomento nasce il Comitato Tecnico CEN/TC 346 “Conservation of Cultural Property” IL PERCORSO DELL'ITALIA 12 giugno 2009 Pag. 4

    5. ACEADD: è un dispositivo portatile per prove non distruttive dei distacchi negli affreschi basato sulla valutazione dell’ASSORBIMENTO DI ENERGIA ACUSTICA • MISURA IN RIFLESSIONE • sorgente S e ricevitore Min CONFIGURAZIONE COASSIALE e INCIDENZA NORMALE • distanza di lavoro dalla superficie esaminata: circa 0,5m • misura del coeff. di assorbimento mediante determinazione della funzione trasferimento a(w) = 1 - |HS(w)|2 • ESTRAPOLAZIONE DIRETTA della risposta impulsiva hS(t)mediante algoritmo del Cepstrum • wide band SINE WAVE SWEEP100Hz ÷ 15kHz • fornisce mappe 2D e 3D di ASSORBIMENTO ACUSTICO e di TOPOGRAFIA per la LOCALIZAZIONE e la CARATTERIZAZIONE dei distacchi • (G. B. Cannelli, P. Calicchia, US Patent US 6728661 27, EuropeanPatent EP 1190243B1") (2) (1) (3) (4) ACEADD – ACOUSTIC ENERGY ABSORPTION DIAGNOSTIC DEVICE 12 giugno 2009 Pag. 5

    6. Casa Vasari, Firenze 60% 40% Diverse tipologie di analisi sono realizzabili • IL metodo ACEADD, realizzando misure in situ, fornisce agli operatori dati oggettivi supportando le seguenti azioni: • DIAGNOSI del grado di deterioramento dei dipinti murali; • VALUTAZIONE DEGLI INTERVENTI DI CONSOLIDAMENTO basata sulla elaborazione di opportuni criteri di valutazione; • MONITORAGGIO dello stato dei distacchi mediante esami periodici. ACEADD – IL METODO 12 giugno 2009 Pag. 6

    7. Algoritmo del Cepstrum p(t) = pd(t)+pr(t) = pd(t)+krpd(t)*h(t-t) 1) p(t) misura diretta della pressione 2) FFT P(w)=Pd(w) + Pr(w) = Pd(w)[1+ kr H(w) e-jwt] 3) ln|P(w)|2= ln[| Pd(w)|2 | 1+ kr H(w) e-jwt|2] 4) ln [1+z] = z - z2/2 + z3/3 ….. con z<1 approssimazione al I ordine 5) IFFT C(t) = Cd(t)+ kr h(t-t)+ t.o.s. 6) Estrazione di h(t-t), mediante finestratura f(t-t) FFT H(w) = FFT [h(t-t)] = FFT [(1/ kr ) C(t) f(t-t)] 7) da cui r(w) = (1/kr2) |Pr(w) |2/|Pd(w) |2 = |H(w)|2 8) a(w)=1- |H(w)|2 Segnali, che appaiono sovrapposti nella time history, sono facilmente separabili nella traccia del Cepstrum Il Cepstrum è definito come l’antitrasformata di Fourier del logaritmo naturale del PowerSpectrum IL METODO: estrazione della risposta impulsiva mediante algoritmo del Cepstrum

    8. 1 2 3 5 4 1 2 3 6 4 5 6 Cm(t) = Cd,m(t) + e kr h(t-) U [V] l [m] T [K] t [s] p [Pa] IFFT [ln|Ud,m(w)|2] IFFT[ln g2 +ln g'2 ] IFFT[ln |S(w)|2] Cd,m(t) = Cg,g' + Csignal(t) + CS(t) + Cmic(t) IFFT[ln |HS(w)|2] + IFFT[ln |Hmic(w)|2] e kr h(t-)= (sQ2 /sQ1 ) (L1/(L1+c(T)t)) h(t-) c(T)=331.6+0.6 T(°C) [m/s] U [V] p [Pa] l [m] T [K] t [s] LA RIFERIBILITÀ Pag. 8

    9. DMM • Mic • Campione • DAC 16 bit • Ampiezza • Frequenza • Stabilità • AbsoluteAccuracy • Sorgente • FreqResponse • Mic • Freq • Response • ADC 16 bit • Offset • Ampiezza • Frequenza • AbsoluteAccuracy LA RIFERIBILITÀ Pag. 9

    10. Verifica della simmetria del diagramma di direttività • Metro • Termometro NTP • ADC 16 bit • Tempi e kr h(t-)= (sQ2 /sQ1 ) (L1/(L1+c(T)t)) h(t-) LA RIFERIBILITÀ Pag. 10

    11. Misura relativa ad un Reference Point opportunamente selezionato sulla stessa superficie (RF altamente riflettente); Taratura, in laboratorio, del dispositivo mediante l’uso di materiali di riferimento (RM di caratteristiche diverse); Confronto, in situ, con i dati ottenuti su un campione di riferimento noto; Confronto dei dati ottenuti su campioni di riferimento con quelli ottenuti con altri metodi. LA TARATURA Pag. 11

    12. e kr h(t-)= (sQ2 /sQ1 ) (L1/(L1+c(T)t)) h(t-) STIMA DELL’INCERTEZZA DI MISURA 12 giugno 2009 Pag. 12

    13. h(t-t) VALIDAZIONE ALGORITMO DI CALCOLO 12 giugno 2009 Pag. 13

    14. Nell’ambito delle tecnologie applicate al Patrimonio Culturale vi è una forte richiesta di metodi di misura affidabili e condivisi dalla comunità degli operatori del restauro • L’attività normativa nel settore della salvaguardia del Patrimonio Culturale è stata avviata solo recentemente, e il CEN/TC 346 è ancora giovane rispetto ad altri settori • I metodi di misura nel campo del Patrimonio Culturale devono affrontare problematiche particolari di tale tipologia di oggetti, e al contempo soddisfare requisiti di assicurazione della qualità dei risultati per giungere alla standardizzazione dei metodi • Attraverso la presentazione di un caso studio, relativo al metodo diagnostico acustico ACEADD per la mappatura dei distacchi nei dipinti murali, sono stati discussi alcuni aspetti fondamentali nel rispetto dei principi della metrologia • I risultati e l’approccio metodologico, riportati in questa trattazione, costituiscono un punto di partenza importante per valutare la possibilità di intraprendere un percorso verso la standardizzazione del nuovo metodo diagnostico CONCLUSIONI Pag. 14