detekcja i lokalizacja wyÅadowaÅ atmosferycznych - Instytut ...

More documents

Recommendations

Info

PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZACJA WYŁADOWAŃ ATMOSFERYCZNYCH odbiorczej stacji detekcji [164]. System wykrywa głównie wyładowania doziemne, wyładowania chmurowe są wykrywane z niską skutecznością detekcji. Detekcja elektrycznej składowej fali elektromagnetycznej powoduje, że system jest mniej wrażliwy na wysokie wymagania odnośnie lokalizacji stacji detekcji niż systemy magnetycznego znajdowania kierunku. Ze względu na konieczną w systemach TOA bardzo dokładną synchronizację czasową stacje detekcji systemu są synchronizowane dzięki systemowi globalnego pozycjonowania GPS (od początku lat 90-tych XX wieku). System bazuje na założeniu, że maksymalna wielkość prądu w kanale wyładowania występuje w momencie połączenia lidera krokowego oraz wyznacznika połączenia. Zakłada się, że punkt połączenia znajduje się mniej więcej na wysokości 100 metrów nad ziemią. Początkowe wersje systemów będących prekursorami systemów LPATS, z początku lat 60-tych XX wieku, były sieci o linii bazowej około 100 km, składające się zazwyczaj z 4 stacji pomiarowych. Stacje pracowały w paśmie częstotliwości od 4 do 45 kHz. Dwie z nich pracowały w oparciu o technikę magnetycznego znajdowania kierunku, a pozostałe wykorzystywały technikę czasu przybycia. Ze względu na problemy techniczne i niską efektywność techniki magnetycznego znajdowania kierunku, zarzucono implementowanie jej do stacji systemu LPATS i skupiono się na ulepszaniu techniki czasu przybycia. Pierwszy system LPATS został opracowany w 1980 roku przez amerykańską firmę Atlantic Scientific Corporation, przekształconą później w Atmospheric Research System Inc. (ARSI). Wczesne wersje systemu były synchronizowane poprzez sygnał amerykańskiego systemu radionawigacyjnego Loran-C i nie potrafiły odróżniać wyładowań doziemnych od wyładowań chmurowych i innych sygnałów nie pochodzących od wyładowań <strong>atmosferycznych</strong>. Nie potrafiły także odróżniać uderzeń zwrotnych w poszczególnych wyładowaniach. Następne ulepszone wersje zostały wzbogacone o algorytmy dyskryminacji pomiędzy wyładowaniami i obcymi źródłami sygnałów oraz pomiędzy różnymi rodzajami wyładowań. Poza tym pierwsze wersje systemu, ograniczone pojemnością łącz komunikacyjnych miały skuteczność detekcji wyładowań doziemnych na poziomie 50 %. [3] Stacja detekcji systemu LPATS jest wyposażona w odbiorczą antenę prętową, odbiornik GPS oraz zespół elektroniki. Antena wykrywa falę elektromagnetyczną wygenerowaną przez wyładowanie atmosferyczne w paśmie częstotliwości do 2 do 500 kHz. Rozdzielczość czasowa stacji detekcji wynosi 15 milisekund, co umożliwia wykrywanie ponad 50 wyładowań na minutę. Czasy przybycia (dotarcia) fali elektromagnetycznej do poszczególnych stacji detekcji są podstawą do finalnego obliczenia pozycji wyładowania przez jednostkę centralną systemu. Do lokalizacji wyładowania potrzeba minimum 3 stacji - 107 -
PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZACJA WYŁADOWAŃ ATMOSFERYCZNYCH detekcji, ale najczęściej w celu zmniejszenia błędów wyznaczenia lokalizacji i usunięcia dwuznaczności stosuje się 4 stacje detekcji. Maksymalny zasięg pojedynczej stacji detekcji wynosi około 300 km. Typowy system składa się z sieci stacji detekcji (minimum 4) oraz jednostki centralnej odpowiadająca za przetwarzanie danych otrzymanych ze stacji detekcji. Rys. 37. Aparatura pomiarowa stacji detekcji systemu LPATS IV. [165] Główne źródła błędów pomiarowych w systemie LPATS są spowodowane czynnikami zaburzającymi lub tłumiącymi fale elektromagnetyczne, a więc generującymi przesunięcia w czasie przybycia sygnału do stacji detekcji. Obecnie najczęściej spotykane na świecie są ostatnie wersje systemu pod nazwą LPATS III i LPATS IV. Systemy tego typu funkcjonują na całym świecie m.in. w USA [166], Australii, Brazylii, krajach europejskich jak Austria, Szwajcaria [167] i innych. 5.2.7. Systemy wykrywania radiotrzasków (spherics). Poza systemem ATD istnieją także inne systemy wykrywające radiotrzaski [168]. Zazwyczaj radiotrzaski są wykrywane w prosty sposób dzięki miernikom pola elektromagnetycznego. Do otrzymania lokalizacji wyładowania niezbędne jest zastosowanie systemu synchronizacji czasowej stacji detekcji z wykorzystaniem np.: systemu GPS. Można stosować dwa rodzaje mierników zmian pola elektrostatycznego: młynki elektrostatyczne oraz płaskie, talerzowe anteny pola elektrycznego. System wykorzystujący młynki elektrostatyczne pracuje m.in. w amerykańskim Ośrodku Lotów Kosmicznych (KSC) na Florydzie – około 30 młynków, natomiast system wykorzystujący anteny talerzowe w ośrodku badawczym w Los Alamos (LANL) w USA. Systemy bazujące na młynkach są - 108 -
Page 1 and 2:
PAWEŁ BODZAK DETEKCJA I LOKALIZACJ
Page 3 and 4:
PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZA
Page 5 and 6:
Page 7 and 8:
Page 9 and 10:
Page 11 and 12:
Page 13 and 14:
Page 15 and 16:
Page 17 and 18:
Page 19 and 20:
Page 21 and 22:
Page 23 and 24:
Page 25 and 26:
Page 27 and 28:
Page 29 and 30:
Page 31 and 32:
Page 33 and 34:
Page 35 and 36:
Page 37 and 38:
Page 39 and 40:
Page 41 and 42:
Page 43 and 44:
Page 45 and 46:
Page 47 and 48:
Page 49 and 50:
Page 51 and 52:
Page 53 and 54:
Page 55 and 56: PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZA
Page 105: PAWEŁ BODZAK - DETEKCJA I LOKALIZA
Page 157 and 158:
Page 159 and 160:
Page 161 and 162:
Page 163 and 164:
Page 165 and 166:
Page 167 and 168:
Page 169 and 170:
Page 171 and 172:
Page 173 and 174:
Page 175 and 176:
Page 177 and 178:
Page 179 and 180:
Page 181 and 182:
Page 183 and 184:
Page 185 and 186:
Page 187 and 188:
Page 189 and 190:
Page 191 and 192:
show all

detekcja i lokalizacja wyÅadowaÅ atmosferycznych - Instytut ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?

detekcja i lokalizacja wyÅadowaÅ atmosferycznych - Instytut ...