abbr. SJ GMU
ISSN 2657-5841 (printed)
ISSN 2657-6988 (online)
DOI: 10.26408
Technika pomiaru i oceny emisji małoczęstotliwościowego pola magnetycznego na statku morskim
The method of measurement and assessment of low-frequency magnetic-field emission on board of the vessel
https://orcid.org/0000-0002-2404-6500Abstract:
The method of measurement and analysis of low-frequency magnetic-field emissions in ship’s environment, in reference to admissible levels for exposures to time-varying magnetic-field, proposed by International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) is presented. The main conditions deciding about the estimation accuracy of the instantaneous safety factor level of the simultaneous exposure to multiple frequency fields in the range of low-frequencies were determined. The paper focuses on the main issues connected to applying the STFT algorithm for estimation of the safety factor. The method of the optimal time-window length identification used for segmentation of the whole time series was discussed. The ways of the reduction of long- and short-time spectral leakage effects and their influence on the estimation accuracy of the safety factor were analyzed. The leakage was minimized using suitable tapering windows in the time domain and interpolation formula in frequency domain. Measurement results showed that the applied methods of digital signal processing improved the estimation accuracy of a safety factor.
Streszczenie:
W artykule przedstawiono zagadnienia związane z techniką pomiaru i oceny poziomu małoczęstotliwościowej emisji pola magnetycznego w środowisku statku morskiego w odniesieniu do dopuszczalnych wartości indukcji magnetycznej zawartych w zaleceniach międzynarodowych International Commission on Non-Jonizing Radiation Protection (ICNIRP). Wskazano główne determinanty dokładności wyznaczania chwilowej wartości wskaźnika ekspozycji na niestacjonarne pole magnetyczne dla pól o złożonym widmie z zakresu małych częstotliwości. Rozważono istotne problemy związane z zastosowaniem algorytmu STFT do estymacji wskaźnika ekspozycji. Przedyskutowano metodę wyboru optymalnej długości okna czasowego użytego do segmentacji danych pomiarowych. Analizowano sposoby redukcji przecieku widma i ich wpływ na dokładność wyznaczania wskaźnika ekspozycji. W celu minimalizacji przecieku widma wykorzystano okno wygładzające w dziedzinie czasu oraz algorytm interpolacyjny widma w dziedzinie częstotliwości. Zastosowane metody przetwarzania sygnału pomiarowego zwiększają dokładność wyznaczania wskaźnika ekspozycji na niestacjonarne pole magnetyczne.
Issue:
Pages:
62
72
Download full text in pdf:
References:
Agrez D., Weighted multipoint interpolated DFT to improve amplitude estimation of multifrequency signal, IEEE Transaction on Instrumentation and Measurements 2002, vol. 51, no. 2, s. 287–292.
Bellan D., Gaggelli A., Maradei F., Mariscotti A., Pignari S.A., Time-domain measurement and spectral analysis of non-stationary low-frequency magnetic-field emissions on board of rolling stock, IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility 2004, vol. 46, no. 1, s. 12–23.
Bendat J.S., Piersol A.G., Random data. Analysis and measurement procedures, Wiley, New York 2000.
Cohen L., Time-frequency analysis, Practice Hall Inc., New Jersey 1995.
Grandke T., Interpolation algorithms for discrete Fourier transforms of weighted signals, IEEE Transaction on Instrumentation and Measurements 1983, vol. IM-32, s. 350–355.
ICNIRP guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz), Health Phys., 1998, vol. 74, no. 4, s. 494–522.
LabVIEW – Joint time-frequency analysis toolkit. Reference manual, Austin, National Instrument, 1997.
LabVIEW – Advanced signal processing. Toolkit – time frequency analysis tools. User manual. Austin, National Instrument, 2005.
MIL STD 461E. Requirements for the control of electromagnetic interference characteristics of subsystems and equipment, 1999-08.
Pałczyńska B., Time-frequency analysis of non-stationary magnetic fields, Proc. 16th IMEKO TC4 Symposium, 22-24 Sept., 2008, Florence, Italy, s. 41 (CD ROM).
Pałczyńska B., Spiralski L., Wyszkowski J., Electromagnetic field measurement of bow thruster driver with frequency converter, Conference Proc. of IEEE 5th International Conference- Workshop Compatibility in Power Electronics, CPE 2007, Gdynia, Poland 2007 (CD ROM).
Vaseghi S.V., Advanced digital signal processing and noise reduction, Wiley, New York 2006.
Xue H., Yang R., Optimal interpolating windowed discrete Fourier transform algorithms for harmonic analysis in power systems, IEE Proc. Gener. Transm. Distrib., 2003., vol. 150, no. 5, s. 583–587.