Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Systemy elektroniczne dla toru odczytu danych w eksperymencie CBM

Gumiński M., Zabołotny W., Byszuk A., Kasprowicz G., Poźniak K., Romaniuk R., Kasiński K., Szczygieł R., Otfinowski P., Kłeczek R., Zubrzycka W.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2018

|

Vol. 59, nr 5

8--17

PL

CBM jest nowym eksperymentem fizyki wysokich energii (HEP) budowanym w celu badania stanów materii o bardzo dużej gęstości. Artykuł przedstawia budowę i rozwiązania technologiczne systemu akwizycji danych (DAQ), ze szczególnym uwzględnieniem rozwiązań opracowanych przez autorów artykułu. Przedstawiono ogólną budowę systemu systemu detektorowego oraz systemu akwizycji danych. Omówiono platformę sprzętową używaną w eksperymencie, w tym dwa kluczowe elementy: specjalizowany układ scalony STS-XYTER2 oraz płytę AFCK zaprojektowaną wg. standardu μTCA. Przybliżono zagadnienia związane z transmisją danych: opracowany projekt wsadu dla układów FPGA, protokoły transmisji danych, algorytm sortowania próbek oraz oprogramowanie sterujące torem odczytu. Nakreślono również planowane prace oraz kierunki rozwoju projektu łącznie z czynnikami motywującymi zmiany.

EN

CBM is a new high energy physics (HEP) built to study new states of matter of very high density. Article presents architecture and design features of data acquisition (DAQ) chain, with special consideration given to author’s achievements. General architecture of detector and data acquisition systems was outlined. Hardware platform of the experiment was presented, including key elements: STS-XYTER2 chip and μTCA compliant AFCK board. Various topics related to data transmission were depicted: FPGA design, data transmission protocols, data sorting algorithm and software used to control the DAQ chain. Finally, plans of future work are mentioned together with decisive factors.

2

Ustalanie zagrożenia pożarowego lasu na poligonach wojskowych

Szczygieł R., Kwiatkowski M., Kołakowski B.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2017

|

Vol. 45, iss. 1

26--37

PL

Cel: Celem artykułu jest przedstawienie problematyki oceny ryzyka pożarowego na poligonach oraz zaprezentowanie nowej metody alarmowego oznaczania stopnia zagrożenia pożarowego lasu (SZPL). Wprowadzenie: Poligony wojskowe zajmują blisko 167 000 ha lasu charakteryzującego się dużym zagrożeniem pożarowym z powodu stosowanych tam środków zapalających. W latach 2008–2015 na tych terenach doszło do 475 pożarów na powierzchni 2500 ha. Rodzaj prowadzonych szkoleń i użytej amunicji bojowej zależy od stopnia zagrożenia pożarowego lasu. Stopień ten był oznaczany według metody Instytutu Badawczego Leśnictwa (IBL), stosowanej w Lasach Państwowych (LP). Terminy jego ustalania oraz wielkość stref prognostycznych, szczególnie w przypadku zmiennych warunków pogodowych, powodowały rozbieżności w rzeczywistej ocenie zagrożenia pożarowego lasu na poligonach, co rzutowało na możliwość przeprowadzenia ćwiczeń. Metodologia: Na wstępie przeanalizowano podstawy formalno-prawne prowadzenia ćwiczeń wojskowych oraz dokonano analizy zagrożenia pożarowego poligonów. Przy rozpatrywaniu możliwości opracowania metody alarmowego ustalania stopnia zagrożenia pożarowego lasu na potrzeby wojska uwzględniono istniejące i sprawdzone krajowe metody określania zagrożenia. Przyjęto, że metoda powinna: być prosta w stosowaniu, być kompatybilna z systemem prognozowania zagrożenia pożarowego funkcjonującym w Lasach Państwowych i trafnie ustalać zagrożenie na poligonie na dowolną godzinę. Na końcu opracowaną metodę zweryfikowano(porównując ją z dotychczas stosowaną metodą IBL) na podstawie danych archiwalnych oraz dzięki pilotażowemu jej wdrożeniu w 2015 r. w trakcie ćwiczeń Noble Jump na poligonie w Żaganiu. Wnioski: Opracowana metoda alarmowego ustalania stopnia zagrożenia pożarowego lasu na potrzeby wojska pozwala określić ten stopień na dowolną porę doby z inicjatywy użytkownika poligonu. Trafniej niż pozostałe metody odzwierciedla rzeczywiste zagrożenie, co umożliwia efektywniejsze i tańsze szkolenie wojsk własnych i sojuszniczych. Dzięki racjonalnemu dostosowaniu rodzaju ćwiczeń do występującego miejscowego zagrożenia pożarowego na poligonie pozwala lepiej zadbać o bezpieczeństwo i ochronę środowiska. Metoda została zastosowana na 11 poligonach i ujęta w znowelizowanym Porozumieniu Ministra Obrony Narodowej i Ministra Środowiska oraz praktycznie wykorzystana w 2016 r. w trakcie manewrów wojsk NATO pod kryptonimem Anakonda.

EN

Aim: The aim of this paper is to discuss the issue of forest fire risk determination method for military purposes and to present a new emergency forest fire risk projection method. Introduction: Military areas cover about 167,000 hectares of forest with a high forest fire risk due to the different types of incendiaries in use. A total of 475 fires broke out in the military training areas in 2008-2015, covering an aggregate area of 2,500 ha. The type of conducted training and ammunition used for shooting and bombing depends on the forest fire risk level. The hours at which these levels were determined and the size of the prognostic zones (especially under variable weather conditions) created discrepancies between the forecasted and the actual fire risk levels, thus potentially putting constraints on the types of training which could be conducted. Methodology: At the introductory stage of the work, the procedural requirements for the military training were analysed and the forest fire risk in the military training areas was scrutinised. First, the existing and proven Polish methods for forest fire risk determination for military purposes were examined when considering the development of a new method. It was assumed that the method should be easy to apply, compatible with the forest fire risk projection system in place in State Forests, and suitable for accurately determining the fire risk at any hour of the day. At the last stage, the method was verified (by comparison with the FRI (Forest Research Institute method) using archival data and a pilot project implemented in 2015 during the NOBLE JUMP exercise in the Żagań military training area. Conclusions: The newly developed forest fire risk level determination method for military purposes can be used to determine the risk level at any hour of night or day on request by the military training area user. It is more accurate in reflecting the actual risk and thus can make the training of both the Polish and allied militaries more effective and less expensive. Moreover, as the method can be used to make rational choices as to the type of exercises to be conducted based on the local fire risk within the military training area, it benefits environmental safety and protection as well. The method was applied in 11 military training areas and included in the amended Agreement between the Minister of National Defence and the Minister of the Environment, and also applied in 2016 during NATO manoeuvres, codename Anaconda.

3

Zagrożenie pożarowe Puszczy Białowieskiej

Szczygieł R., Kwiatkowski M., Kołakowski B.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 43, nr 3

143--160

PL

Cel: Celem publikacji jest ocena zagrożenia pożarowego Puszczy Białowieskiej w kontekście rozpadu drzewostanów świerkowych w wyniku gradacji kornika drukarza. Artykuł powstał w dużej mierze na podstawie pracy pt. „Wpływ ilości martwego drewna w Puszczy Białowieskiej na zagrożenie pożarowe oraz zagrożenie dla ludzi” [1] zleconej przez Ministerstwo Środowiska, sfinansowanej ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Wprowadzenie: Puszcza Białowieska jest szczególnie cennym pod względem przyrodniczym obszarem, na którym wskutek niespotykanej gradacji kornika drukarza (Ips typographus) w ostatnich latach doszło do rozpadu drzewostanów świerkowych na powierzchni kilku tysięcy hektarów. To zjawisko o charakterze klęskowym spowodowało wzrost obciążenia ogniowego oraz zwiększenie łatwopalnej martwej biomasy, która stwarza duże zagrożenie pożarowe. W tle toczących się sporów i dyskusji pomiędzy różnymi grupami interesariuszy na temat ochrony Puszczy, kluczowe staje się pytanie, czy człowiek powinien czynnie przeciwdziałać i ograniczać degradację cennych siedlisk przyrodniczych, czy nie ingerować w siłę natury i pozostawić je samym sobie. Jednym z istotnych elementów czynnej ochrony Puszczy Białowieskiej jest jej ochrona przeciwpożarowa, dlatego w artykule przedstawiono ocenę istniejącego zagrożenia pożarowego, analizę obecnego systemu zabezpieczenia przeciwpożarowego wraz z propozycją jego poprawy. Metodologia: Oceny zagrożenia pożarowego Puszczy Białowieskiej dokonano w oparciu o analizy: kategoryzacji zagrożenia pożarowego lasu sporządzonych w planach urządzenia lasu nadleśnictw puszczańskich i planie ochrony Białowieskiego Parku Narodowego; występowania pożarów lasu w latach 2000-2015; obecnie funkcjonującego systemu ochrony przeciwpożarowej i jego oceny w świetle obowiązującego prawa oraz wpływu ilości i rodzaju wydzielonej biomasy na zagrożenie pożarowe. Wnioski: Zagrożenie pożarowe Puszczy Białowieskiej wzrosło w wyniku rozpadu drzewostanów świerkowych i związanych z nim zwiększeniem obciążenia ogniowego oraz pojawieniem się pokrywy trawiastej, która uschnięta sprzyja powstawaniu i rozprzestrzenianiu się ognia. W związku z zaniechaniem działań prewencyjnych i odstąpieniem od zasad gospodarki leśnej, które spowodowały wzrost ryzyka pożarowego, konieczne jest dostosowanie istniejącego systemu ochrony przeciwpożarowej Puszczy Białowieskiej do występującego ryzyka.

EN

Aim: The aim of this paper is to reveal evaluation findings in respect of forest fire risk at Białowieża Primeval Forest, in the context of spruce trees degradation caused by a bark beetle invasion. The article is based on the report “Level of forest fire risk and threat to humans in relation to the volume of dead wood in Białowieża Forest” [1], which was commissioned by the Ministry of Environment and financed by the National Fund for Environmental Protection and Water Management. Introduction: Białowieża Primeval Forest is of particular importance in relation to environmental values. However, in recent years, spruce tree stock has been exposed to progressive degradation across an area exceeding thousands of hectares, caused by an unusually large infestation of bark beetle (Ips typographus L.). Such developments, accompanied by symptoms associated with natural disasters, have increased the presence of combustible materials creating a potential fire hazard. Current debate and controversy amongst diverse interest groups revolves around the question of whether active human intervention should constrain the degree of degradation in the precious environment or avoid interference and allow nature to pursue its own course. One essential element of proactive defence at Białowieża Forest is an endeavour to protect it from the risk of fire. For this reason the article contains an evaluation of existing fire hazards, an analysis of current protection systems in place and proposals for the improvement of such systems. Methodology: An evaluation of fire risk in Białowieża Primeval Forest was made by reference to the following: Forest fire risk categorization for Białowieża forest area management plan and conservation plan of Białowieża National Park; frequency of forest fires during the years 2000-2015; current forest fire protection system in force and evaluation of the system in context of current legal requirements, taking account of influences on the risk of fire caused by a volumetric increase and type of biomass generated through degradation. Conclusions: The risk associated with Forest fires has increased as a result of spruce trees degradation in Białowieża Primeval Forest. In addition to this increase of combustible material other factors, which contribute, include the emergence of grass overlays across dead wood areas. Such grass, when dry, leads to outbreaks and propagation of fires in forest areas. Abandonment of prevention activities and departure from forest management principles compel the adaptation and adjustment of existing fire protection systems in accordance with emerging threats.

4

Zagrożenie pożarowe lasu od transportu kolejowego i ocena efektywności pasów przeciwpożarowych

Szczygieł R., Kwiatkowski M., Kołakowski B., Piwnicki J.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2014

|

Nr 2

65--77

PL

Cel: Celem publikacji jest ocena zagrożenia pożarowego obszarów leśnych od transportu kolejowego oraz efektywności pasów przeciwpożarowych, wykonywanych zgodnie z aktualnymi przepisami prawnymi, służących do zatrzymania lub ograniczenia rozprzestrzeniania się ognia. Artykuł powstał na podstawie pracy badawczej BLP-352 „Analiza zagrożenia pożarowego lasu od transportu kolejowego, efektywność stosowania pasów przeciwpożarowych oraz propozycja modyfikacji istniejących pasów przeciwpożarowych przy liniach kolejowych” [1], finansowanej przez Dyrekcję Generalną Lasów Państwowych. Wprowadzenie: Transport kolejowy stanowi istotne zagrożenie dla lasów położonych przy szlakach kolejowych. Urządzane pasy przeciwpożarowe, mające zabezpieczyć las przed rozprzestrzenianiem się ognia od linii kolejowej, nie stanowią skutecznej bariery zaporowej, gdyż największe pożary lasu (Nadleśnictwo: Potrzebowice, Kuźnia Raciborska i inne) spowodowane były przez kolej. Metodologia: Badania oparto na analizach danych, dotyczących występowania pożarów lasu przy liniach kolejowych oraz urządzania i utrzymywania pasów przeciwpożarowych zebranych z Lasów Państwowych, Państwowej Straży Pożarnej, Polskich Kolei Państwowych i Instytutu Badawczego Leśnictwa. Wnioski: Badania wykazały, że blisko 65% pasów zlokalizowanych jest na siedliskach borowych, najbardziej podatnych na pożary, 90% pasów wykonywanych jest w drzewostanach sosnowych, głównie w wieku powyżej 30 lat (81,8%). Najwięcej pożarów lasu powstało na siedliskach borowych (58,3%). Ponad 60% wszystkich pożarów powstawało w drzewostanach sosnowych. Najczęściej paliły się drzewostany w wieku od 30 do 60 lat (28%). Prowadzenie akcji gaśniczej w wypadku pożarów lasu przy liniach kolejowych jest znacznie utrudnione przede wszystkim ze względu na późne wykrycie ognia, utrudniony dojazd oraz inicjację spalania na znacznej długości. Zagrożenie pożarowe lasów położonych w sąsiedztwie linii kolejowych jest znacznie większe niż na pozostałych obszarach leśnych. Wizje terenowe jakości utrzymania pasów wykazują, że pasy nie zawsze są wykonywane, a szczególnie utrzymywane, zgodnie z obowiązującymi przepisami. Ponad 27% powstających pożarów przekroczyło pierwszą bruzdę pasa przeciwpożarowego, co oznacza, że obecny sposób jego wykonania nie zapewnia odpowiedniego zabezpieczenia dla przyległych terenów leśnych. Wynikiem pracy jest projekt modernizacji pasa przeciwpożarowego przy liniach kolejowych, którego rozwiązanie zostało uwględnione w znowelizowanym rozporządzeniu Ministra Infrastruktury i Rozwoju.

EN

Aim: The aim of this paper is to evaluate the forest fire risk related to the railway transport and the effectiveness of fire breaks along the railway, made in accordance with the current legislation and designed to stop or limit the fire propagation. This article is based on the research BLP-352 “The analysis of the forest fire risk related to the railway traffic, the fire breaks’ efficiency along the railway and the proposed modification of existing fire breaks’ structure along the railway” [1], financed by the Directorate-General of the State Forests National Forest Holding. Introduction: The railway transport causes a significant risk to the forest area along the railway. The current structure of fire breaks, aimed to protect the forest against the fire propagation does not constitute a sufficient barrier, because the largest forest fires (Forest District Potrzebowice, Kuźnia Raciborska and other) were caused by the railway. Methodology: The study was based on the data analysis regarding the occurrence of forest fires along the railway, their arranging and maintaining. The data were collected from State Forests, State Fire Service, Polish State Railways and Forest Research Institute. Results: The studies have shown that nearly 65% of the fire breaks are located in the coniferous stands, which are the most susceptible to the fires; 90% of the fire breaks are made in the pine stands, mostly over the age of 30 years (81.8%). The highest number of forest fires occurred in the coniferous stands (58.3%). Over 60% of all forest fires arose in the pine stands. Mostly, the forest fires occurred in the stands between 30 and 60 years of age (28%). The rescue actions during the forest fires are much more difficult along the railway due to the late detection of the fire, the initiation of the combustion process at the considerable distance and a difficult access to the fire. The forest fire risk along the railway is much higher comparing to the other forest area. According to the field studies regarding the quality of fire breaks, they are not always prepared and in particularly maintained in accordance with the existing legislation. More than 27% of the occurred forest fires have passed the first fire break, what means that the existing realization system does not provide the sufficient level of security to the adjacent forest areas.

5

EUFOFINET: european collaboration to improve preparation and response to wildfires and forest fires in Europe

Stacey R., Piwnicki J., Szczygieł R.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2013

|

Nr 4

59--66

EN

Northumberland Fire and Rescue Service (UK), the Forest Research Institute (Poland) and 11 other international partners have recently completed some substantial work on an innovative and highly successful 2 year project focused on wildfires and forest fires. The European Forest Fire Networks Project (EUFOFINET) was launched in October 2010 and came to a conclusion in December 2012. The principal aim of the project was to improve and enhance regional and local approaches to wildfire prevention and suppression through European cooperation, collaboration and exchange of good practice. This article provides a summary overview of some of the key activities delivered during the project and makes specific reference to a new common glossary of terminology which was produced. The article is punctuated with illustrative examples from the British and Polish partners of the project to provide some specific context to the project activities and deliverables.

PL

Straż Pożarna i Służba Ratownicza hrabstwa Northumberland (Wielka Brytania), Instytut Badawczy Leśnictwa (Polska) oraz jedenastu pozostałych, międzynarodowych partnerów, ostatnio z wielkim sukcesem ukończyło pracę w dwuletnim, innowacyjnym projekcie dotyczącym pożarów lasu. Projekt pod nazwą „Europejskie sieci dotyczące pożarów lasu” (EUFOFINET) rozpoczął się w październiku 2010 r. i został zakończony w grudniu 2012 r. Głównym celem projektu było poprawienie i udoskonalenie rozwiązań regionalnych i lokalnych w zakresie zapobiegania i zwalczania pożarów lasu, poprzez współpracę, współdziałanie i wymianę dobrych praktyk na poziomie europejskim. W artykule dokonano krótkiego przeglądu prac wykonanych w ramach projektu, ze szczególnym uwzględnieniem nowego, wspólnego słownika terminów. Artykuł prezentuje szczegółowo przykłady działań brytyjskich i polskich partnerów projektu, które zostały zrealizowane w ramach projektu EUFOFINET.

6

Wpływ szeregowej rezystancji przewodów oraz półprzewodnikowych detektorów paskowych na parametry szumowe układu detekcyjnego

Kasiński K., Szczygieł R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 3

61-64

PL

Celem pracy jest analiza wpływu szeregowej rezystancji półprzewodnikowych detektorów paskowych oraz przewodów na parametry szumowe układu detekcyjnego. Ponadto przeanalizowano wpływ złożoności modelu zarówno detektora jak i przewodu na dokładność odwzorowania tych parametrów. Autorzy pracują nad układem scalonym do odczytu krzemowych detektorów paskowych dla potrzeb detektora STS (Silicon Tracking System) w eksperymencie CBM (Compressed Baryonic Matter) w ośrodku GSI (Geselschaft fuer Schwehrionenforschung) w Niemczech. Analiza będąca przedmiotem tej pracy pomoże w doborze optymalnych pod kątem szumowym konstrukcji zarówno detektora, jak i przewodów łączących elektronikę odczytu z detektorem. Na potrzeby pracy przygotowano po 3 modele detektora i przewodu różniące się stopniem złożoności. Przedstawiono modele od prostych, dyskretnych opartych o układ R-C, przez nieco bardziej złożone oparte o rozproszone sekcje R-C aż do skomplikowanych rozproszonych modeli uwzględniających budowę przestrzenną detektora czy przewodu w płaszczyźnie poprzecznej. Od strony technologicznej, przygotowano kilka wariantów możliwych do wykonania detektorów oraz przewodów. Jako układ odczytowy zastosowano model analogowego front-end'u układu TOT02. Jest to układ wykonany w technologii UMC 180 nm dedykowany do odczytu krzemowych detektorów paskowych o dużej pojemności. Wykorzystuje on metodę Time-over-Threshold do pomiaru zdeponowanego ładunku, co pozwala na obniżenie poboru mocy. Układ ten został zaprojektowany w Katedrze Metrologii AGH, jako układ prototypowy właśnie dla detektora STS.

EN

The aim of this study is to analyze the impact of series resistance of semiconductor strip detectors and wires on the noise performance of the system. Moreover, the influence of the model complexity of both detector and cable on accuracy of the simulation. The authors are also working on an integrated circuit for silicon strip detector readout ASIC for the STS (Silicon Tracking System) detector in the CBM experiment (Compressed Baryonic Matter) at the GSI (Geselshaft fuer Schwehrionenforschung), Germany. Presented analysis will help in choosing the optimal structure of both detector and cable in order to achieve the best noise parameters. For this purpose three different simulation models were prepared for both detectors and cables varying in complexity. The models present different approaches, from lumped R-C, through distributed R-C model up to complex distributed model taking into account the spatial structure of the device also in transverse plane. From technological side, several variants of detector and wire construction were prepared. As a readout circuit a model of analog front-end from TOT02 ASIC has been used. It is an integrated circuit fabricated in UMC 180 nm CMOS process dedicated for silicon strip detectors readout with large capacitance. It implements the Time-over-Threshold methodology for the charge measurement which allows for significant power consumption reduction. This circuit has been designed in the Department of Measurement and Instrumentation at the AGH-UST as a prototype ASIC for the STS detector.

7

Efficient neural amplifiers using MOS and MIM capacitors in 180 nm CMOS process

Kmon P., Gryboś P., Szczygieł R., Żołądź M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 12

20-23

EN

This paper presents design methods that allow to drastically limit an area of a recording channel in multichannel integrated circuits dedicated to neurobiology experiments. The techniques that are presented in this paper can be applied in a 3D multichannel integrated systems where area limitations are very strict. Furthermore, they allow one to mitigate main problems existing in modern submicron processes i.e. leakage currents, a difficulty of obtaining very large MOS based resistances or uniformity of main parameters of recording channels. For further improvement of the recording channels we designed and processed in 180nm CMOS technology two recording channels that differ from each other in type of capacitors used. Their measurement results show that thanks to the applied methods we are able to tune the lower cut-off frequency in a very large range, i.e. 10 mHz - 300 Hz. The upper cut-off frequency can be changed for two different modes, i.e. neural spike recording mode where it is equal to 9 kHz or slow biomedical signals recording mode where it can be changed in the 10 Hz - 280 Hz range. The voltage gain of the recording channels can be switched either to 260 V/V or to 1000 V/V. The input referred noise of the recording channel is equal to 5 pV while its power consumption is equal to only 11 pW. The single recording channel occupies only 0.06 mm2 of the chip area and together with its large functionality allows one to adapt it into modern 3D pixel multichannel neurobiology applications.

PL

W artukule zaprezentowano metody projektowe, które pozwalająznacząco zmniejszyć powierzchnię zajmowaną przez elektronikę odczytu stosowaną w wielokanałowych systemach przeznaczonych do rejestracji sygnałów neurobiologicznych. Autorzy pracy prezentują porównanie dwóch kanałów odczytowych wykonanych w technologii submikronowej CMOS 180 nm, w których zastosowano pojemności oparte na strukturach MOS bądź kondensatorach MIM (metal-izolator-metal). W szczególności rozpatrywane są kwestie związane z prądami upływu tych struktur co ma bardzo duże znaczenie w kontekście najnowszych technologii CMOS. Artykuł prezentuje wyniki pomiarów przykładowego toru odczytowego - dolna częstotliwość graniczna może być regulowana w zakresie 10 mHz - 300 Hz, górna częstotliwość graniczna może być ustawiania na 9 kHz bądź w zakresie 10...280 Hz, zaś wzmocnienie napięciowe może być przełączane pomiędzy wartościami 260 V/V lub 1000 V/V. Pojedyczny kanał pomiarowy zajmuje 0,06 mm2 powierzchni, pobiera 11 L/W mocy, a jego wejściowe szumy napięciowe wynoszą 5 /l/V.

8

Wielkoobszarowe pożary lasów w Polsce

Szczygieł R.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2012

|

Nr 1

67-78

PL

Pożary lasów są jedną z głównych przyczyn szkód ekologicznych. Szczególnie pożary katastrofalne, których powierzchnia przekracza 500 ha powodują silne zaburzenia w środowisku naturalnym, powodując długotrwałe i szkodliwe zmiany, przyczyniając się także do powstawania efektu cieplarnianego. Średnio w roku, na świecie powstaje kilkaset tysięcy pożarów lasu, w wyniku których niszczone są zasoby leśne na powierzchni 10 mln ha. Polska na tle państw europejskich odznacza się średnim ryzykiem zagrożenia pożarowego, ale cechą charakterystyczną jest dla niej duża liczba powstających pożarów lasu na stosunkowo małej powierzchni. Zdarzają się jednak lata (rok 1992), kiedy Polskę nękały pożary katastrofalne i służby ratownicze stawały przed trudnymi zadaniami opanowania żywiołu. W artykule przedstawiono charakterystykę zagrożenia lasów Polski i występowania pożarów w latach 1990-2009, z omówieniem problematyki wielkoobszarowych pożarów, przyczyn ich powstawania oraz zasad przeciwdziałania im.

EN

Forest fires are one of the main causes of ecological damage. Especially catastrophic fires, the area of which exceeds 500ha cause strong disturbances in the natural environment, resulting in long-term and detrimental changes and contributing to the greenhouse effect. On average, several thousand forest fires occur annually all over the world, as a result of which forest resources are destroyed in the area of 10 million ha. Among European countries, Poland is characterised by medium forest fire risk, but also by a high number of forest fires in a relatively small area. However, there are years (1992), when Poland is plagued by catastrophic fires and emergency services have to face the difficult task of suppressing the fire. The article describes fire danger characteristics concerning Polish forests and occurrence of fires in the years 1990-2009, discussing the issue of large-area fires, their causes and principles of fire prevention.

9

64 channel neural recording amplifier with tunable bandwidth in 180 nm CMOS technology

Gryboś P., Kmon P., Żołądź M., Szczygieł R., Kachel M., Lewandowski M., Błasiak T.

Metrology and Measurement Systems

|

2011

|

Vol. 18, nr 4

631-643

EN

This paper presents the design and measurements of low-noise multichannel front-end electronics for recording extra-cellular neuronal signals using microelectrode arrays. The integrated circuit contains 64 readout channels and is fabricated in CMOS 180 nm technology. A single readout channel is built of an AC coupling circuit at the input, a low-noise preamplifier, a band-pass filter and a second amplifier. In order to reduce the number of output lines, the 64 analog signals from readout channels are multiplexed to a single output by an analog multiplexer. The chip is optimized for low noise and good matching performance and has the possibility of passband tuning. The low cut-off frequency can be tuned in the 1 Hz - 60 Hz range while the high cut-off frequency can be tuned in the 3.5 kHz - 15 kHz range. For the nominal gain setting at 44 dB and power dissipation per single channel of 220 žW, the equivalent input noise is in the range from 6 žV - 11 žV rms depending on the band-pass filter settings. The chip has good uniformity concerning the spread of its electrical parameters from channel to channel. The spread of the gain calculated as standard deviation to mean value is about 4.4% and the spread of the low cut-off frequency set at 1.6 Hz is only 0.07 Hz. The chip occupies 5×2.3 mm⊃2 of silicon area. To our knowledge, our solution is the first reported multichannel recording system which allows to set in each recording channel the low cut-off frequency within a single Hz with a small spread of this parameter from channel to channel. The first recordings of action potentials from the thalamus of the rat under urethane anesthesia are presented.

10

Readout Electronics for Pixel Detectors in Deep Submicron and 3D Technologies

Maj P., Szczygieł R., Gryboś P.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2011

|

Vol. 57, No. 4

497-502

EN

We have designed, fabricated in 90 nm technology and tested a prototype ASIC for readout of semiconductor pixel detectors for X-ray imaging applications. The 4mm x 4mm readout IC is working in single photon counting mode and contains a pixel matrix of 1280 readout channels with dimensions of 100 µm × 100 µm each. We present the architecture, the measurement results of this IC and our conclusions. To make this chip more attractive for novel experiments, we need to further increase single pixel functionality and at the same time reduce the pixel area. This leads us to the 3D technology with at least two layers: analogue and digital and additionally the sensor layer. We present the concept of the 3D hybrid pixel chip design with small pixel size and the ability to build a dead-space free large area pixel matrix.

11

Wielokanałowy system do rejestracji sygnałów neurobiologicznych metodami in vitro i in vivo

Kmon P., Żołądź M., Gryboś P., Szczygieł R.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 9

67-71

PL

W pracy zaprezentowano projekt oraz pomiary niskoszumnego wielokanałowego układu scalonego przeznaczonego do pomiarów zewnątrzkomórkowych sygnałów neuronowych przeprowadzanych z wykorzystaniem matryc mikroelektrod. Prezentowany układ scalony posiada 64 kanały pomiarowe i został wykonany w technologii submikronowej CMOS 180nm. Aby zminimalizować ilość przewodów doprowadzonych do układu scalonego zastosowano multiplekser analogowy redukujący ilość wyjściowych linii danych z 64 do 1. Układ scalony został zoptymalizowany pod kątem jednorodności kluczowych parametrów analogowych w systemie wielokanałowym oraz pod kątem minimalizacji szumów. Użytkownik ma możliwość zmiany częstotliwości granicznych toru pomiarowego: dolnej w zakresie 1 – 60 Hz, górnej w zakresie 3,5 kHz - 15 kHz. Dla nominalnych ustawień zaprojektowany układ charakteryzuje się wzmocnieniem na poziomie 44 dB, poborem mocy 220. W na kanał i szumami wejściowymi na poziomie 6 .V - 11 .V rms (w zależności od ustawionego pasma częstotliwościowego). Dokonane pomiary wykazują wysoką jednorodność kluczowych parametrów układu wielokanałowego: rozrzut wzmocnienia napięciowego wynosi 4,4% a rozrzuty dolnej i górnej częstotliwości granicznej są na tym samym poziomie.

EN

This paper presents the design and measurements of a low noise multi-channel front-end electronics for recording of extra-cellular neuronal signals using microelectrode arrays. The integrated circuit contains 64 readout channels and was fabricated in CMOS 180nm technology. A single readout channel is built of an AC-coupling circuit at the input, a low noise preamplifier, a band-pass filter and a second amplifier. In order to reduce the number of output lines, 64 analog signals from readout channels are multiplexed to a single output by an analog multiplexer. The chip is optimized for low noise and good matching performance with the possibility of cut-off frequencies tuning. The low cut-off frequency can be tuned in the 1 Hz - 60 Hz range and the high cut-off frequency can be tuned in the 3,5 kHz - 15 kHz range. For the nominal gain setting of 44 dB and power dissipation per single channel of 220 �ÝW the equivalent input referred noise is in the range from 6 �ÝV - 11 �ÝV rms depending on the band-pass filter settings. The chip has good uniformity concerning the spread of its electrical parameters from channel to channel. The spread of gain calculated as standard deviation to mean value is about 4,4% and the spreads of the low and high cut-off frequencies are on the same level. The chip occupies 5„e2,3 mm2 of silicon area.

12

Projekt scalonego wzmacniacza ładunkowego na potrzeby przetwarzania typu Time-over-Threshold

Kasiński K., Szczygieł R.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 9

1043-1046

PL

Praca przedstawia projekt scalonego wzmacniacza ładunkowego zaprojektowanego dla aplikacji w układzie do odczytu detektorów paskowych w eksperymencie fizyki wysokich energii wykorzystującego przetwarzanie typu Time-over-Threshold. Zastosowane rozwiązania zostały zapożyczone z układów pikselowych. Projekt wykonano dla technologii United Microelectronics Corporation 180 nm. Zaprojektowany wzmacniacz charakteryzuje się niskim poborem mocy, niskimi szumami a także bardzo szerokim zakresem liniowej pracy zachowując swoje właściwości dla obu polarności ładunków wejściowych.

EN

New High Energy Physics experiments require new and better solutions for the detector readout systems. This paper presents the project of the charge sensitive amplifier (CSA) for the silicon strip detector readout chip implementing the Wilkinson-type analog to digital converter (called also Time-over-Threshold processing). This allows to implement the reasonable resolution and speed ADC in each channel while keeping the overall power consumption low. This is due to the fact that the information about the input charge is kept in the CSA output pulse length and can be then easily converted to digital domain. It has been designed for the UMC (United Micro-electronics Corporation) 180nm technology and should fit into 50 Μm pitch channel slot. Some solutions were adapted from the pixel-oriented integrated circuits and are optimized for much higher detec-tor capacitances. Presented charge sensitive amplifier shows very high dynamic range - much higher than required 0-16 fC. The dynamic range is not limited by the dynamic range of the amplifier itself which is a feature of the implemented discharge circuit. The processing chain has an ability to operate for both holes and electrons while keeping the low power consumption (625 ΜW) and low noise (720 e- at 30 pF detector capacitance). The paper presents the simulation-based performance of the circuit.

13

64 Channel ASIC for Neurobiology Experiments

Gryboś P., Kmon P., Szczygieł R., Żołądź M.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2010

|

Vol. 56, No. 4

375-380

EN

This paper presents the design and measurements of 64 channel Application Specific Integrated Circuits (ASIC) for recording signals in neurobiology experiments. The ASIC is designed in 180 nm technology and operates with ± 0.9 V supply voltage. Single readout channel is built of AC coupling circuit at the input and two amplifier stages. In order to reduce the number of output lines, the 64 analogue signals from readout channels are multiplexed to a single output by an analogue multiplexer. The gain of the single channel can be set either to 350 V/V or 700 V/V. The low and the high cut-off frequencies can be tuned in 9 ÷ 90 Hz and in the 1.6 ÷ 24 kHz range respectively. The input referred noise is 7 µV rms in the bandwidth 90 Hz - 1.6 kHz and 9 µ V rms in the bandwidth 9 Hz - 24 kHz. The single channel consumes 200 µW of power and this together with other parameters make the chip suitable for recording neurobiology signals.

14

Krummenacher feedback analysis for higt count-rate semiconductor pixel detector readout

Szczygieł R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 11

12-15

EN

The Krummenacher feedback circuit [1] is a well know and often used in charge sensitive amplifiers (CSA) connected to DC-coupled semicondutor detectors. The circuit provides in a very simple structure dual functionality: continuous reset and detector leakage current compensation. In spite of the simplicity the characterization of the circuit for high speed applications is not very straightforward. This article presents an analysis of the feedback circuit based on 90 nm CMOS and technology and targeted at high-count-rate semiconductor hybrid pixel detector applications in submicron or 3D technologies.

PL

Obwód sprzężenia zwrotnego Krummenachera [1] jest często używany we wzmacniaczach ładunkowych podłączonych do detektorów półprzewodnikowych ze sprzężeniem DC. Układ ten w bardzo prostej strukturze zapewnia podwójną funkcjonalność: ciągłe kasowanie wzmacniacza ładunkowego i kompensacji prądu upływu detektora. Pomimo prostej budowy analiza tego układu pod kątem szybkości działania jest dosyć złożona. Przedstawiony artykuł prezentuje analizę niniejszego obwodu w oparciu o parametry technologii 90 nm CMOS ukierunkowaną na aplikacje do odczytu półprzewodnikowych detektorów hybrydowych realizowanych w technologiach submikronowych lub 3D.

15

Model regresji wilgotności ściółki w zależności od warunków meteorologicznych

Szczygieł R., Ubysz B.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2009

|

Nr 4

45-82

PL

Artykuł przedstawia badania dotyczące modelu regresji wilgotności ściółki leśnej w zależności od różnych warunków meteorologicznych. Mogą one zostać użyte szacowania niebezpieczeństwa pożarowego lasu. Do testów statystycznych wykorzystano program STATA 9.

EN

The paper presents regression models permitting forecasting the flammable material humidity (Scots pine /Pinus silvestris L. litter) depending on meteorological parameters. The equations developed may be used for forest fire danger assessment. For statistical tests, the STATA 9 program was used.

16

Kryteria oceny ryzyka zagrożenia pożarowego lasu

Szczygieł R., Ubysz B., Piwnicki J.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2009

|

Nr 3

83-112

PL

W pracy przedstawiono analizę meteorologicznych warunków występowania pożarów lasu, będących obok wilgotności materiału palnego podstawowymi kryteriami oceny zagrożenia pożarowego obszarów leśnych. Badania przeprowadzono na podstawie danych o 2911 pożarach z lat 2000-2006 z terenu Regionalnej Dyrekcji Lasów Państwowych w Zielonej Górze. Ich wyniki posłużą do opracowania metody oceny ryzyka zagrożenia pożarowego.

EN

The paper depicts an analysis of meteorological conditions of forest fire occurrence, which are, along with the combustible material humidity, the basic criteria of assessment of forest areas fire danger. Research was conducted on the basis of data on 2,911 fires from the years 2000-2006 from the area of the Regional Directorate of State Forests in Zielona Góra. Its findings will be used for development of a fire danger assessment method.

17

Testy systemu do obrazowania cyfrowego umożliwiającego pracę z promieniowaniem X o dużym natężeniu i selekcję energetyczną fotonów

Gryboś P., Maj P., Szczygieł R., Świentek K., Ramello L., Rodriguez A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 9 bis

150--152

PL

W pracy przedstawiono budowę i wyniki testów zintegrowanego modułu do obrazowania cyfrowego umożliwiającego pracę z promieniowaniem X o dużym natężeniu i selekcje fotonów w zależności od ich energii. Elementem detekcyjnym modułu jest paskowy detektor krzemowy, z którego informacja jest odbierana i przetwarzana przez wielokanałowe specjalizowane układy scalone o architekturze binarnej. Uzyskane wyniki pomiarów 128 kanałowego modułu potwierdzają bardzo dobrą jednorodność poszczególnych kanałów, niski poziom szumów elektroniki odczytu oraz jej poprawną pracę również w przypadku bardzo dużej częstości impulsów wejściowych.

EN

The paper presents construction and tests of integrated module for digital X-ray imaging. This module could work with high X-ray intensity and selects photons according their energy. The module consists of silicon strip detector and ASICs of binary architecture. The measurement results of 128-channel module show its good noise parameters, uniformity of analogue parameters of multichannel ASIC and its possibility to work with high rate of input pulses.

18

Specjalizowane wielokanałowe układy scalone dla potrzeb odczytu danych z matryc mikroczujników

Szczygieł R., Gryboś P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2007

|

R. 53, nr 9 bis

727--730

PL

W eksperymentach fizycznych, medycznych, biologicznych, badaniach materiałowych coraz częściej zastosowanie znajdują różnego rodzaju matryce mikroczujników, składające się z setek, a nawet tysięcy elementów detekcyjnych. Efektywna obsługa matryc mikroczujników wymaga, aby każdy z elementów detekcyjnych posiadał swój niezależny tor elektroniki odczytu zapewniający kondycjonowanie sygnału analogowego, jego zamianę na postać cyfrową oraz kompresję zebranych danych. Tego typu rozwiązania są możliwe w technologii VLSI, gdzie elektronika odczytu do w/w matryc mikroczujników jest projektowana i wykonywana w formie wielokanałowych specjalizowanych układów scalonych (ASIC). Jednak na wielokanałowe układy ASIC narzucane są szczególne wymagania dotyczące rozmiarów, pobieranej mocy, minimalizacji szumów oraz jednorodności parametrów poszczególnych kanałów. Ponadto w systemach wielokanałowych istotna staje się szybkość przetwarzania danych i ich dalsza transmisja do systemów nadrzędnych. Artykuł omawia wybrane istotne aspekty projektowania wielokanałowych układów scalonych oraz stosowane rozwiązania dotyczące gromadzenia danych, kompresji i ich sposobów przesyłania do systemów nadrzędnych, które uzależnione są od konkretnej aplikacji.

EN

Nowadays arrays of microsensors are often used in experimental sciences like physics, biology, material science or medical imaging. Effective use of these arrays requires multichannel electronic readout systems. The readout electronics is often made as ASIC (Application Specific Integrated Circuits) which is responsible for analog and digital signal processing. Because of multichannel architecture of the integrated circuit dedicated to the readout of microsensor arrays, there are several important constrains which must be fulfilled during the design process like area and power limitation per single channel, noise minimization and uniformity of analog parameters for all channel. Additionally the digital blocks in a such ASIC obtain a lot of data, which must be compressed, stored and transmitted to data acquisition system. The paper describes important design aspects of multichannel circuit and methods used for data compression.

19

Design of radiation resistant digital blocks for the ASICs dedicated to the readout of the tracking detector in the ATLAS experiment

Szczygieł R.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2006

|

z. 109

93-100

EN

In the paper two application specific integrated circuits (ASICs) are presented: ABCD for silicon strip detector readout and DTMROC for miniature proportional counter readout. The ASICs were designed for tracking detector system in the ALTAS experiment. They work in a very harsh radiation environment, where the estimated total irradiation dose exceeds by a factor of 100 the requirements for space applications. The paper is a summary of the author`s PHD thesis.

PL

W pracy przedstawione zostały istotne aspekty związane z projektowaniem bloków cyfrowych dla układów scalonych, pracujących w warunkach wysokiej radiacji w systemach detekcyjnych eksperymentu ATLAS. Dokonując przeglądu literatury, przedstawiono efekty oddziaływania różnych typów promieniowania na układy scalone. Omówione zostały rozwiązania projektowe i systemowe, zastosowane w projektach dwóch układów scalonych w celu ich uodpornienia na oddziaływanie promieniowania. Układy te, w technologiach BiCMOS 0,8 μm i CMOS 0,25 μm, zaprojektowane zostały do odczytu detektorów śladów w eksperymencie ATLAS. Obydwa układy (ABCD,do odczytu paskowych detektorów krzemowych oraz DTMROC, użyty w odczycie detektorów promieniowania przejścia) zostały wyprodukowane, przetestowane i zainstalowane w eksperymencie. Dodatkowo praca porusza wybrane elementy zagadnień projektowania bibliotek komórek standardowych dla układów używanych w środowiskach radiacyjnych.