Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Budowa i działanie systemu detekcji i lokalizacji wyładowań atmosferycznych Blitzortung

Gamracki M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika

|

2017

|

z. 36 [296], nr 1

27--40

PL

W pracy opisano budowę i podstawy funkcjonowania systemu detekcji i lokalizacji wyładowań atmosferycznych Blitzortung. Początkowe rozdziały opisują podstawy dotyczące działania tego typu systemów, zakresy częstotliwości stosowane przy detekcji wyładowań oraz najczęściej stosowane metody detekcji i lokalizacji wykorzystywane w tego typu systemach. Wspomniano także o innych komercyjnych systemach detekcji i lokalizacji wyładowań pracujących na świecie. Opisano zalety i wady systemów detekcji pracujących na niskich i na wysokich częstotliwościach. Szerzej opisano funkcjonowanie systemu Blitzortung a także elementy wchodzące w skład każdej stacji detekcji, rodzaje obecnie działających stacji (wersje urządzeń o nazwach RED i BLUE), ich możliwości i funkcjonalność. Opisano rodzaje i budowę anten używanych do detekcji pola elektromagnetycznego przez stacje systemu Blitzortung. Na przykładzie kontrolera w wersji RED pokazano działanie stacji odbierającej sygnały z anten i jego możliwości w zakresie filtracji sygnałów nie pochodzących od wyładowania. Pokazano rozmieszczenie stacji detekcji na ternie centralnej Europy i USA. Opisano wybrane inne możliwości jakie daje system Blitzortung i porównano jego możliwości z systemami profesjonalnymi. Pokazano przykładowe rejestracje systemu w postaci wycinka mapy z zaznaczonymi miejscami wyładowań a także mapę gęstości wszystkich wyładowań zarejestrowanych przez system w roku 2015 na terenie Polski oraz przykładowe zarejestrowane charakterystyki czasowe wyładowania.

EN

This paper describes the structure and basis of the Blitzortung system for detection and location of lightning. The initial chapters describe the basis for the operation of such systems, frequency bands used for the detection of lightning and the most frequently used method for the detection and location used in such systems. Also mentioned other commercial systems, lightning detection and location of operating in the world. Paper show the advantages and disadvantages of detection systems operating at low and high frequencies. Described in more detail the Blitzortung system and the elements included in each detection station, the types of currently operating station (device versions named RED and BLUE), their features and functionality. Described the types and construction of antennas used to detect the magnetic and electric fields by the stations of the Blitzortung system. Shows the position of detection stations on the area of central Europe and the USA. In the next part the paper describes some of the possibilities offered by the Blitzortung system. In example the controller version RED shows the effect of the station receiving signals from the antenna and its possibilities for filtering signals which not coming from the discharge. Also describes some other features offered by the Blitzortung system and compared it with professional systems. Show some example from registration in the form of a map section with marked locations of discharge, map of density all discharges recorded by the system in 2015 on Poland area and sample time characteristics of discharge.

2

Sygnatury pola elektrycznego udarów piorunowych otrzymane z nowej stacji detekcyjnej Politechniki Rzeszowskiej

Karnas G., Masłowski G., Barański P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika

|

2015

|

z. 34 [292], nr 2

171--185

PL

W pracy zostały przedstawione wyselekcjonowane rejestracje piorunowego pola elektrycznego z nowej stacji detekcyjnej Politechniki Rzeszowskiej podczas incydentów burzowych w 2014 r. Zebrane przebiegi obejmują rejestracje pola elektrycznego wolnozmiennego w paśmie częstotliwości od 0 do 10 Hz oraz pola szybkozmiennego w zakresie od 0.5 Hz do 3 MHz. Pliki cyfrowe z danymi poddano badaniu pod kątem identyfikacji typu oraz faz rozwoju czasowego poszczególnych składowych wyładowań. Przeprowadzono dwa rodzaje analizy: w dziedzinie czasu oraz czasowo-częstotliwościowej (PSD). Do otrzymania widm spektralnej gęstości mocy (PSD) zastosowano algorytm szybkiej transformaty Fouriera (STFT). Otrzymane wyniki, z analizy przykładowych widm PSD rozpatrywanych wyładowań doziemnych, wykazały użyteczność tej metody zarówno w identyfikacji poszczególnych typów udarów piorunowych, tj. zmian typu RS lub CC, jak i w ograniczonej liczbie przypadków do dyskryminacji fazy wyładowań wstępnych (PB) w chmurze burzowej. Rezultaty tych badań mogą być również zaimplementowane w nowych i szybkich algorytmach oraz procedurach komputerowych do automatycznej detekcji różnych składowych wyładowania doziemnego. W pracy została przedstawiona także cała struktura sprzętowa nowego stanowiska pomiarowego stacji detekcyjnej Politechniki Rzeszowskiej. Obejmuje ona zarówno sensory wolno i szybkozmiennego pola elektrycznego, jak i sprzęt optyczny, tj. aparat cyfrowy z wyzwalaczem optycznym oraz szybką cyfrową kamerę wideo do śledzenia rozwoju czasowego kanałów wyładowczych tych wyładowań.

EN

The main goal of our paper is to present some results of E-field recordings obtained from a new measuring site in Rzeszow in the summer of 2014 during lightning and thunderstorm activity the in the south-east of Poland. To record the lightning signatures in the E-field we have used a field mill with a rotating dipole - an E-field sensor to measure the electrostatic component of the field intensity variations in the frequency range from 0 to 10 Hz, and, in addition we used an electric flat plate antenna (E-field change meter) operated with the charge amplifier unit in the frequency range from 0.5 to 3 MHz. We have undertaken the post-processing analysis of the gathered E-field lightning data to distinguish different components of the lightning cloud-to-ground (CG) or intracloud strokes (IC) both in the time and time-frequency domain. For this purpose we have used the standard Matlab procedures and algorithms to evaluate the Short-Time Fourier Transform (STFT) and calculate the power spectrum density (PSD) for each of our lightning flash-related E-field record. In this way we can recognize different stages of a single or multiple CG flash evolution, such as the preliminary breakdown (PB), the return stroke (RS) or continuing current (CC) events. Some valuable results of our PSD analysis related to adequate and reliable discrimination of RS stages in multiple CG flashes are shown. We postulate that such PSD analysis could be implemented in discrimination algorithms used in the regional or global lightning detection and location systems, and enhancing their efficiency in the RS or CC stroke change determination. Another important part of the measuring equipment of lightning registration system in Rzeszow, including a fast digital video camera and additional digital photo camera working with own independent acoustic and optical lightning trigger, and a GPS unit, are also described. These devices can be used together with simultaneous E-field recordings for better determination and understanding of different stages of complex lightning discharge phenomena.

3

Uwzględnienie rejestracji wyładowań atmosferycznych w projektowaniu ochrony odgromowej

Wojtas S., Olesz M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika

|

2013

|

z. 33 [289]

323--333

PL

W referacie przedstawiono systemy i wstępne wyniki współczesnych rejestracji parametrów wyładowań atmosferycznych na obszarze Polski. Podstawą tych rozważań są wyniki uzyskane z systemu rejestracji LINET, którego jedna z anten znajduje się na terenie Politechniki Gdańskiej. Parametry wyładowań atmosferycznych otrzymane współczesnymi metodami rejestracji antenowych zostały porównane z rejestracjami przeprowadzanymi metodami klasycznymi w ubiegłym wieku. Dotyczy to zwłaszcza gęstości powierzchniowej oraz amplitudy prądu wyładowań atmosferycznych. Obliczenia przeprowadzone na podstawie danych pochodzących z systemu LINET wskazują, że na północ od równoleżnika 51o30’ liczba wyładowań na kilometr kwadratowy w latach 2007 – 2012 jest zawarta w granicach od 1,5 do 1,9. Wyniki te są zbieżne z wartością przyjętą w przepisach normalizacyjnych -1,8/km2. Na południe od równoleżnika 51o30’ otrzymano dla poszczególnych lat gęstość wyładowań 3,0 ÷ 3,4, co daje wartość średnią 3,2/km2 przekraczającą o prawie 30% dane znormalizowane (2,5/km2). Prezentowane wstępne wyniki rejestracji wskazują, że gęstość powierzchniowa występowania wyładowań jest większa, a amplituda prądu mniejsza od wartości oszacowanych metodami klasycznymi i wpisanych do aktów normatywnych.

EN

The paper deals with systems as well as initiated results of lightning detection in Poland. Basic results of the presentation are general characteristics of the LINET system. One of its sensors has been installed in Gdańsk University of Technology. Lightning current parameters obtained using present methods have been compared with those obtained about a half century ago with classic methods. Problems to be taken into consideration refer to both surface density of lightning strokes and their current amplitudes. Accounts carried out on base of data from the LINET system indicate, that a number of lightning strokes on square kilometer on north from the parallel of 51,30o in 2007 – 2012 years is included in a range from 1,5 to 1,9. These results are consistent with the value adopted in the standardization regulations - 1.8 / km2. On south from the parallel of 51,30o discharge density calculated in the same way is included in a range from 3.0 to 3.4 and it gives an average value of 3.2 / km2 exceeding by almost 30% normalized data (2.5 / km2). Presented results indicate, that a surface density of lightnings seems to be higher than that obtained by classic methods and their amplitudes seem to be lower in comparison to those evaluated in previous century and introduced to standard regulations. Lightning flash localization and detection results can have an influence on lightning protection system design methods in future.

4

Struktura elektryczna doziemnych piorunowych wyładowań wielokrotnych na podstawie danych uzyskanych z lokalnego systemu detekcji wyładowań atmosferycznych (LSDWA) w rejonie Warszawy w 2009 r.

Sobolewski K., Barański P., Wiszniowski J., Łoboda M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika

|

2013

|

z. 33 [289]

215--229

PL

W artykule przedstawiono krótką genezę powstania oraz opis podstawowych działań lokalnego systemu rejestracji, lokalizacji i detekcji wyładowań atmosferycznych, jaki został zainstalowany w rejonie Warszawy w sezonie letnim 2009 r. Konfiguracja przestrzenna systemu LSDWA bazowała na sześciu stacjach pomiarowych rozmieszczonych w różnych miejscach na terenie Warszawy, zaś maksymalna odległość jaka występowała między stacjami wynosiła 12,5 km. Wykorzystywane w pomiarach anteny zostały dwukrotnie skalibrowane: raz w warunkach laboratoryjnych, drugi raz w warunkach polowych. Rejestracje prowadzone były w sezonie letnim w 2009 roku od połowy czerwca do września, a ich wynikiem były dane służące lokalizacji przestrzennej wyładowań atmosferycznych. W kolejnych dwóch sekcjach artykułu zawarto główne wyniki analizy struktury elektrycznej zarejestrowanych 17 doziemnych wyładowań wielokrotnych oraz dla dwóch z tych wyładowań pokazano przykładowe nałożenie otrzymanych lokalizacji 3D źródeł ładunku elektrycznego ich udarów piorunowych na odpowiadające czasowo mapy radarowe (tj. skany CAPPI, EHT i VCUT) chmury burzowej. Przedstawiona statystyka objęła zarówno ujemne udary krótkotrwałe (typu RS ), jak i ujemne oraz dodatnie udary długotrwałe (typu CC). Stanowiły one poszczególne składowe rozpatrywanych wyładowań wielokrotnych zarejestrowanych w rejonie Warszawy. Na podstawie zebranego materiału pomiarowego określono również rozciągłość horyzontalną i wertykalną chmurowych źródeł ładunku elektrycznego tych wyładowań. W zakończeniu podano kilka przykładów zastosowań możliwości pomiarowych systemu LSDWA do dalszych badań właściwości i mechanizmu rozwoju doziemnych wyładowań wielokrotnych w chmurach burzowych.

EN

The paper presents a brief history of the genesis and description of the basic actions of the local registration system for lightning detection and location (LLDN) which has been installed in the Warsaw region during summer of 2009. The spatial configuration of the system was based on six measurement stations located in different places in Warsaw, and the maximum distance between two stations was 12.5 km. The used electric field antennas were calibrated twice: first time in the laboratory conditions and second time in the field conditions using the “Warsaw I” 225 kHz radio signal broadcast. In the following two sections of paper we have presented the main results of electric charge structure analysis of 17 events of multiple cloud-to-ground (CG) lighting flashes recorded simultaneously by all the LLDN six stations. The exemplary overlapping of 3D locations of the particular return stroke sources for two chosen multiple CG flashes on thundercloud radar scans (i.e., CAPPI, EHT and VCUT) from relevant time intervals are also shown. Presented lightning statistics covered both of the negative RS incidents, and negative and positive CC ones. These strokes are representing the particular components of multiple lightning flashes recorded in Warsaw area. On the basis of obtained data some conclusions on the time and space development of the considered lightning flashes were drawn. In the final remarks we have pointed out some applications of the measurement abilities of the LLDN system for future investigations of the important lightning flash parameters which can improve our knowledge about multiple CG flash initiation inside a thundercloud.