XIX Sympozjum Srodowiskowe PTZE - materialy.pdf

XIX Sympozjum PTZE, Worliny 2009
sensora i przetwarzane w trybie off-line. Przedstawiona koncepcja sieci jest uniwersalna
i będzie implementowana również do monitoringu innych czynników w środowisku.
Metody pomiaru PEM dla celów monitoringu
Przed przystąpieniem do projektowania sieci monitoringu, niezbędna jest odpowiedź na pytanie,
co będzie przedmiotem tego monitoringu. Pole elektromagnetyczne charakteryzuje szereg
parametrów, które można poddawać analizie. Parametry te można sklasyfikować
w trzech grupach (aczkolwiek jest to klasyfikacja umowna): widmo, amplituda i polaryzacja.
Do parametrów związanych z widmem zaliczymy: częstotliwość, szerokość pasma zajmowanego
przez sygnał i rodzaj modulacji. Z amplitudą związane są: natężenie pola (w tym natężenie
składowej elektrycznej E, składowej magnetycznej H i ewentualnie gęstość mocy S)
oraz modulacja (zależnie od rodzaju, modulacja wpływa zarówno na widmo, jak i amplitudę).
Polaryzacja pola niesie informację o położeniu wektora E i H w przestrzeni i zmianach tego
położenia. W systemach radiokomunikacyjnych mamy do czynienia z polaryzacją liniową lub
elipsoidalną, a w przypadku polaryzacji liniowej: poziomą, pionową, lub coraz powszechniej
stosowaną w systemach telefonii komórkowej, polaryzacją ±45 o . W przypadku propagacji
wielodrogowej czy też występowaniu wtórnych źródeł PEM musimy się liczyć z dużym nieuporządkowaniem
polaryzacyjnym PEM w miejscu pomiaru. Z punktu widzenia monitoringu
środowiska podstawowe znaczenie mają informacje o natężeniu PEM w określonych zakresach
częstotliwości, najlepiej tożsamych z podanymi w przepisach ochronnych. Wstępnie
można przyjąć, że informacja o polaryzacji i modulacji PEM nie jest istotna (wyłączając uwarunkowania
techniczne związane z metodyką pomiarów). Uszczegóławiając dane, można, na
podstawie pasm pracy, identyfikować klasy źródeł PEM (np. w radiokomunikacji: radiodyfuzja
i radiokomunikacja ruchowa itp.).
W zależności od oczekiwanych rezultatów (i możliwości technicznych) stosuje się różne
techniki pomiaru. Metodą powszechnie stosowaną w pomiarach ochronnych (zarówno dla
celów BHP jak i ochrony środowiska) są pomiary szerokopasmowe miernikami przystosowanymi
do pomiarów w bezpośrednim otoczeniu źródeł (szeroko rozumiane pole bliskie) jak
i w polu dalekim. Zaletą takich pomiarów jest uzyskanie pojedynczego wyniku odpowiadającemu
wypadkowemu natężeniu PEM wszystkich źródeł z zakresu pomiarowego sondy. Skutkuje
to stosunkowo małą ilością danych do transmisji między sensorem a serwerem danych.
W miernikach szerokopasmowych dobrze opanowano realizację charakterystyki wszechkierunkowej
(sferycznej) sond oraz kształtowanie charakterystyki częstotliwościowej. Podstawową
wadą tej techniki jest stosunkowo wysoki próg detekcji ograniczony czułością detektorów
i długością anteny do minimalnego poziomu mierzalnego poziomie ok. 1 V/m do
0.1 V/m w rozwiązaniach specjalnych przy dynamice sondy nie przekraczającej 60 dB. Obiecującym
kierunkiem rozwoju technik szerokopasmowych w monitoringu jest wykorzystanie
szerokopasmowych detektorów aktywnych, ale pojawia się wtedy problem kształtowania charakterystyki
częstotliwościowej systemów antenowych.
Znacznie niższy próg detekcji i dużo większą dynamikę można uzyskać wykorzystując techniki
pomiarów selektywnych znanych z typowych pomiarów propagacyjnych. System złożony
z anteny oraz odbiornika pomiarowego (np. analizatora widma, choć nie jest to najlepsze
rozwiązania) pozwala uzyskać czułość na poziomie nawet µV/m przy dynamice dochodzącej
nawet do 140 dB. Podstawową wadą tej techniki w zastosowaniu do sieci monitoringu jest
stopień komplikacji układu (a tym samym wysoka cena), bardzo duża ilość danych do trans-
36