Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Detektion av fasta ekon vid vindmätning med SODAR
Jönköping University, School of Engineering, JTH, Computer Science and Informatics.
Jönköping University, School of Engineering, JTH, Computer Science and Informatics.
2017 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Purpose – The purpose of this thesis was to facilitate the search for echoes caused by fixed objects, so called fixed echoes, when using SODAR-technique for wind measurements. Furthermore, it was investigated how fixed echoes in measurements can change based on different conditions such as: the angle of the sound beam towards the object causing the echo, the output frequency of the instrument, the air temperature and relative humidity.

Method – Data was recorded on a test site in southern Sweden during February - April 2017 using two different SODAR-instruments, AQ500 and AQ510, manufactured by AQSystem. Experiments were conducted by installing the instruments at different distances and in different angles next to a met mast. The data recorded was examined for fixed echoes both by using Excel and manually and compared for correlation with the parameters mentioned. A software that uses the r-squared value for a power function adapted to the collected data was developed to detect fixed echoes.

Findings – The result of the study showed that the angle of the SODAR-instrument sound beam direction compared to the met mast has a relatively high impact on the number of fixed echoes that can be easily detected. When a sound beam is aimed directly at the fixed object the echoes increased significantly compared to when the sound beams were aimed next to the mast. AQ510, that uses a higher measurement frequency than the AQ500, was less susceptible to fixed echoes when doing simultaneous measurements. Both temperature and relative humidity showed low correlation to the number of fixed echoes so the implication was that these atmospherical parameters do not affect the emergence of fixed echoes. The r-squared value for a power function adapted to the wind data turned out to be a good measure for the magnitude of a fixed echo. When the correlation coefficient of the r-squared value and the percentage of wind profiles that contained fixed echoes were calculated the value was 0,995 which is a strong positive correlation. The r-squared value is compared with a threshold value (which depends on the number of wind profiles in the data to be analysed) to determine if a fixed echo is causing disturbance. Another control is also made in the software where the measured wind values are compared with the values from the power function to find minor deviations possibly caused by fixed echoes.

Implications – When the result of the thesis is considered it can help the person installing the instruments as well as the developers of the SODAR-instruments. The person installing the system can notice that fixed echoes can be decreased by rotating the instrument. The result showed the developer that by carefully selecting the right frequency the number of fixed echoes can be decreased. If neither the temperature nor the relative humidity has any impact on fixed echoes it shows the developer that the instrument can be used in varying climates. The result of the study can also be of service to wind analysts using SODAR-equipment. The software developed can be used to find fixed echoes in a more efficient way than was previously possible.

Limitations – The data recordings took place during a limited period during late winter, early spring in the southern parts of Sweden which means that neither extremely high or low temperatures were measured during the campaign. The thesis is further limited by only using ”multiple axis” SODAR-instruments from AQSystem.

Keywords – SODAR, wind measurements, fixed echoes, measurement instrument.

Abstract [sv]

Syfte – Syftet med detta examensarbete var att underlätta sökandet efter ekon från fasta objekt, så kallade "fasta ekon", vid vindmätning med SODAR-teknik. Vidare var syftet att utreda om fasta ekon framträder olika under olika förutsättningar som: mätinstrumentets ljudlobsvinkel mot objektet som ger upphov till eko, mätfrekvens, luftens temperatur och den relativa luftfuktigheten. 

Metod – Data samlades in med två olika SODAR-instrument, AQ500 och AQ510, från företaget AQSystem på en testplats i södra Sverige, februari – april 2017. Data samlades in genom att installera instrumenten på olika avstånd, samt roterat åt olika riktningar, från ett stationärt objekt (en ca 100 m hög mast). Denna data genomsöktes sedan, både manuellt och med hjälp av Excel, efter fasta ekon och jämfördes med tidigare nämnda parametrar. En mjukvara som kan användas för att detektera fasta ekon utvecklades. Mjukvaran använder r-kvadratvärdet för en potensfunktion anpassad till insamlade data för att avgöra storleken på ett eventuellt fast eko.

Resultat – Studiens resultat visade att SODAR-instrumentets ljudlobsvinkel mot ekoalstrande objekt hade relativt hög påverkan på fasta ekons styrka. När varsin ljudlob på instrumenten riktades direkt mot masten ökade det fasta ekot jämfört mot när ljudloberna var riktade vid sidan av masten. AQ510, som mäter med en högre frekvens än AQ500, påverkades mindre av fasta ekon än vad AQ500 gjorde vid simultana mätningar. Både luftens temperatur och den relativa luftfuktigheten hade svag korrelation med fasta ekons styrka. Därför drogs slutsatsen att just dessa atmosfäriska parametrar ej påverkar hur fasta ekon uppstår. r-kvadratvärdet för en potensfunktion anpassad till vinddata visades vara ett bra mått på magnituden av ett fast eko. När korrelationskoefficienten för r-kvadratvärdet och andelen vindprofiler innehållande fasta ekon i vinddata beräknades antog den värdet 0,995 vilket visar på en stark positiv korrelation. r-kvadratvärdet jämförs med ett tröskelvärde (som beror av antalet vindprofiler i data som analyseras) för att avgöra om ett fast eko orsakar störningar. En kontroll görs även där det de uppmätta vindvärdena jämförs med potensfunktionens värden för att hitta mindre avvikelser som kan ha orsakats av fasta ekon.

Implikationer – Om examensarbetets resultat tas i beaktning kan det underlätta för både installatörer och utvecklare av SODAR-instrument. För installatören visar resultatet att fasta ekon kan minskas genom att rotera mätinstrumentet. För utvecklaren visar resultatet att fasta ekon kan minskas genom att välja en lämplig mätfrekvens. Om varken luftens temperatur eller den relativa luftfuktigheten påverkar fasta ekon nämnvärt kan detta visa på att vindmätning med SODAR-instrument är brukbart i varierande klimat. Även analytiker kan ha nytta av examensarbetets resultat i form av den mjukvara som utvecklats. Mjukvaran kan användas för att på ett mer effektivt sätt än tidigare upptäcka fasta ekon.

Begränsningar – Datainsamlingen genomfördes under en begränsad period under sen vinter till tidig vår i södra Sverige. Därför har varken exceptionellt låga- eller höga temperaturer mätts upp. Examensarbetet begränsas ytterligare av att endast mätinstrument från företaget AQSystem av typen "multiple axis" har använts.

Nyckelord – SODAR, vindmätning, fasta ekon, mätinstrument.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , 40 p.
Keyword [sv]
SODAR, vindmätning, fasta ekon, mätinstrument
National Category
Embedded Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hj:diva-36490ISRN: JU-JTH-DTA-1-20170039OAI: oai:DiVA.org:hj-36490DiVA: diva2:1117325
External cooperation
AQSystem Stockholm AB
Subject / course
JTH, Computer Engineering
Presentation
2017-05-30, E1419, Gjuterigatan 5, 55318, Jönköping, 10:00 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Note

Presentationen har redan skett.

Available from: 2017-08-16 Created: 2017-06-28 Last updated: 2017-08-16Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1473 kB)14 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1473 kBChecksum SHA-512
4122d7c841e364b191d50429e51a8b32427567d02171a28c5310c05a5bdd868d262aae607d2a1f4d63dab47d8a3db13600024c2c5e6fcb6b738065c2d494875d
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Holmgren, ViktorVikmyr, Karl-Johan
By organisation
JTH, Computer Science and Informatics
Embedded Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 14 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 62 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf