Primayer Enigma System

Primayer Enigma System Stručný průvodce vyhodnocením II Vydání 2 Srpen 2008 Primayer Limited Primayer House Parklands Business Park Denmead Hampshire PO7 6XP Telephone +44 (0) 23 9225 2228 Fax +44 (0) 23 9225 2235 Website: www.primayer.com Email: sales@primayer.com 1

Výrobce Výhradní zástupce pro ČR a SR Primayer UK Radeton s.r.o. Primayer Limited Mathonova 23 Euclid House, Parklands Business Park, 613 00 Brno Denmead, Hampshire, PO7 6XP, United Kingdom. Česká republika Email: sales@primayer.co.uk Email: info@radeton.cz WWW:: www.primayer.co.uk WWW: www.radeton.cz Primayer Malaysia tel: 5432 5 7777 Primayer Sbn Bhd fax: 5432 5 7575 23, Jalan TPP 6/3, Taman Perindustrian Puchong, Section 6, 47100 Puchong, Selangor DE, Malaysia Primayer France Radeton SK s.r.o. Primayer Limited J. Kollára 17 1, rue Louis Juttet 971 01 Prievidza 69410 CHAMPAGNE AU MONT D OR Slovensko Email: sales@primayer.fr Email: info@radeton.sk WWW:: www.primayer.fr WWW: www.radeton.sk Téléphone : +33 (0) 4 72 19 10 62 tel: 046 / 542 4580 Fax : +33 (0) 4 72 17 70 54 fax: 046 / 542 4584 Primayer Limited si vyhrazuje právo měnit tento dokument bez předchozího upozornění. Primayer Limited není zodpovědný za žádné škody vyplývající z těchto změn nebo chyb v tomto dokumentu. Copyright Primayer Limited 2006. Windows 2000 and Windows XP jsou registrované známky Microsoft Corporation. UPOZORNĚNÍ Tento produkt obsahuje lithiové baterie, při leteckém transportu se poraďte se zástupci společnosti Radeton. 2

Obsah OBSAH... 3 KAPITOLA 1: ÚVOD... 4 KAPITOLA 2: UKÁZKOVÁ MĚŘENÍ... 5 2.1 Měření Príklad 1...5 2.1.1 Základní analýza...5 2.1.2 Chybný postup při vyhodnocování...6 2.1.3 Jak postupovat správně...7 2.2 Měření Príklad 2... 11 2.2.1 Bleskové vyhodnocení... 11 2.2.1 Důkladné vyhodnocení... 15 3

Kapitola 1: Úvod Tato příručka navazuje na první vydání Stručného průvodce vyhodnocením a zahrnuje nová měření. Byla vydána jako klíč k vyhodnocení soutěžních příkladů na celoslovenské soutěži zručnosti, kde Enigma představovala samostatnou disciplínu. Slouží pro všechny uživatele systému Enigma, kteří vyhodnocují výsledky měření ať už v terénu na notebooku, nebo v kanceláři. Účelem je blíže se seznámit s nejběžnějšími postupy: frekvenční analýza a koherence ověřování výsledků pomocí křížové korelace odhalování nesprávně zadaného potrubí výpočet rychlosti šíření zvuková analýza odhalování náhodných odběrů Detailní popis programu naleznete v oficiálním manuálu. Tato příručka se dodává s CD, na kterém jsou nahrána ukázková měření. Doporučujeme si měření nahrát do počítače a vyhodnocovat přímo na něm za pomocí tohoto dokumentu. 4

Kapitola 2: Ukázková měření Podobně jako v předchozí kapitole se budeme i zde věnovat rozboru konkrétních měření. Každé měření je zaměřeno na trochu jinou schopnost Enigmy poradit si v obtížných situacích. 2.1 Měření Príklad 1 V tomto měření si demonstrujeme úskalí špatně zadaného materiálu, jeho odhalení a potvrzení úniku křížovou korelaci. 2.1.1 Základní analýza Vidíme 3 korelační špičky u třech korelačních kombinací. To může indikovat jednu až tři poruchy. Ukážeme si, jak je možné s běžnými korelátory udělat chybu a vykopat dva suché výkopy. 5

2.1.2 Chybný postup při vyhodnocování Pokud bychom korelovali pouze mezi 1-2, vidíme jasný výsledek, porucha je na olověné přípojce, 1,3m od senzoru 2. Druhá korelace mezi 2-3 ukazuje 8,4m od senzoru 3 to je již druhá porucha. Pak máme ještě jednu korelaci mezi 1-3, kde je výsledek 9,3m od senzoru 3. Máme tedy vytipována 3 místa. A pokud bychom kopali, měli bychom 2 suché a jeden výkop na hranici. Je základní chybou vyhodnocovat korelační špičky, které jsou v těsné blízkosti senzorů jako místa poruch. Je velmi pravděpodobné, že jsou až za senzorem a korelátor je ukazuje ještě před vlivem špatného zadání. Zkušení uživatelé běžných korelátorů by jistě přenesením jednoho vysílače úsek změnili, u Enigmy lze pohodlně získat jinou korelaci jedním kliknutím a nikoliv opětovným měřením. 6

2.1.3 Jak postupovat správně Pokud vidíme více korelačních špiček, máme možnost uplatnit výhody křížové korelace a potvrdit si tak úniky, které jsou v dané oblasti. Tím se vyhneme suchým výkopům. Jak tedy zjistit, kolik poruch se vůbec v daném měření nachází? Máme 3 špičky, všechny na úseku mezi 1 3. Proto je dobré se podívat právě na korelaci, které pokrývá celý úsek. Tedy korelaci 1-3. Zde vidíme pouze jednu špičku jednu poruchu. Kdyby byla porucha i mezi 1 2, na této korelaci (1 3) bychom ji jistě viděli. Ale žádná tam není. Vidíme pouze jednu špičku, nikoliv dvě. Ta se nachází mezi senzory 2 a 3. Kam by tedy měla ukazovat korelace mezi 1 2? Přesně na senzor 2, protože porucha je až za ním. Ani před, ani za, ale přesně NA senzor (0m od senzoru A2). Ukazuje ale 1,3m, po úpravě filtrů dokonce 1,5m! Dříve než přistoupíme k měření rychlosti šíření, je potřeba upravit korelační špičku. Ta není dostatečně ostrá. Při výběru správných filtrů se řídíme několika pravidly. Tím prvním je koherence, pokud nějakou vidíme, měli bychom z ní vycházet. Zároveň ale musíme uvažovat délku a materiál potrubí. V místě poruchy je generován zvuk od několika Hz po tisíce Hz. Bohužel, tento zvuk se nešíří donekonečna, ale platí jistá fyzikální pravidla. Tím hlavním je, že nejdále se šíří nízké frekvence, čili naopak ty vysoké frekvence jsou utlumovány se zvyšující se vzdáleností. To stejné platí i o materiálu, čím je měkčí, tím méně se šíří vysoké frekvence. V tomto případě máme koherenci od 150Hz 1500Hz. Na tak krátkém úseku nemá význam pracovat s nízkými frekvencemi, ty jsou totiž hůře korelovatelné a způsobují rozostření, na krátkých úsecích s kovovým materiálem bychom se jim měli snažit vyhýbat. Pokud tedy vybereme zlatou střední cestu, filtry 700 1500Hz (tu vyšší koherenci), získáme mnohem přesvědčivější špičku (25,9ms). 7

Pokud byste v tomto případě použili funkci auto filtru, špička by se taktéž upravila na 25,9ms. Je ale výhodnější si filtry hlídat manuálně pokud člověk ví co dělá. T = 25,9ms T = 0s Časové zpoždění je 25,9ms. To znamená, že zvuk poruchy cestoval směrem k senzoru 2 (který jej zaznamenal v čase t=0s), a pak pokračoval dále směrem k senzoru 1, který jej zaznamenal se zpožděním 25,9ms (v čase t=0,0259s). Je to logické, že zvuk poruchy slyšel nejdříve senzor 2, neboť byl k poruše blíže. Pokud víme, že zvuk cestoval od senzoru 2 k 1 celkem 25,9ms a po dráze 33,1m, je snadné spočítat, jakou se šířil rychlostí. Rychlost se rovná dráha lomeno čas. 33,1m / 0,0259s = 1278m/s to odpovídá litině, a ne olovu, jak bylo zadáno. Pokud tedy zadáme do úseku 1 2 litinu namísto olova, dostaneme výsledek vpravo. Korelační špička je přesně na senzoru A2. 8

Změnou zadání úseku mezi 1 2 se nám musí změnit i korelační výsledek u korelace 1 3, protože ten inkriminovaný úsek 1-2 obsahuje: Korelační špička se nám posunula do vzdálenosti 7,6m od senzoru 3 (oproti původním 9,3m zpřesnění o více než 1,5m! ) Ani tato špička ale není úplně čistá a měli bychom využít výhod spektrální analýzy. Koherence je přesně v místech, kde jsme zvolili filtr předtím. To je důkaz, že jsme předtím filtry navolili správně, protože 700-1500Hz je skutečně frekvenční rozpětí, kde se rozkládá zvuk poruchy u úseku 1-2. Nyní je korelační výsledek 7,8m od senzoru A3. Došlo tedy k dalšímu zpřesnění. Tento výsledek si ještě můžeme potvrdit z poslední korelační kombinace na nejkratším úseku mezi 2 3. 9

Výsledek nám nekoresponduje s výsledkem předchozím. A to o celých 0,5m. Špička není vůbec čistá a dokonce jsou vidět dvě. Řešením budou opět filtry. Vidíme dvě koherenční vlny, nižší do 1500Hz a vyšší nad 1500Hz. Jelikož se jedná o velmi krátký úsek litiny, zvolme vysoké filtry, čili 1500-2200Hz výběr vyšší koherenční vlny. Po přenastavení filtrů se nám korelační výsledek změnil na 7,8m a nyní plně koresponduje s ostatními korelačními kombinacemi. Z původního vyhodnocení nebyl ani jeden výsledek správný. Původně jsme naměřili tyto vzdálenosti od senzoru A3: 8,4m, 9,3m a 26,3m. Porucha se ale nalézala jen na jednom místě, a to 7,8m Někdy je práce s filtry velmi obtížná a nevyzpytatelná. Je třeba dbát na to, aby při určitém nastavení flitrů výsledky křížově seděly a nebyly tam diference. S běžným korelátorem není možné toto uhlídat. Vaši výhodou je možnost zpětně zjistit skutečné místo poruchy, zkuste se z každého měření poučit a zpětně se k měřením vracet. 10

2.2 Měření Príklad 2 V tomto měření je zahrnut náhodný odběr, špatně zadané detaily potrubí a jiná rychlost šíření oproti tabulkám vlivem inkrustací. 2.2.1 Bleskové vyhodnocení Vidíme hned několik špiček, některé vypadají velmi ostře na těchto úsecích můžeme předpokládat pevný materiál jako ocel nebo litinu. Můžeme také využít nových funkcí programu a to třídění a faktor jistoty: 11

Dobré je také podívat se na zvuky z jednotlivých senzorů a pokusit se vyloučit náhodné odběry tento postup doporučujeme zejména když jsou intervaly mezi měřeními velmi krátké (do 10min) Zde se hlavně snažíme vysledovat, jestli jsou zvuky pro každý senzor v jednotlivých epochách konstantní. Každá epocha je barevně odlišena, první měření je modré (0-60s), druhé žluté (60-120s) a třetí zelené (120-180s). Snažte se pro každou epochu najít nejtišší místo a porovnat ho s nejtišším místem v jiných epochách (sledujte tloušťku grafů). Hned u prvního senzoru je patrné, že ve třetí epoše je nejtišší místo o poznání slabší. Vypadá to, jakoby nebyl zaznamenán stejný zvuk jako v prvních dvou epochách. Tím pádem První dvě epochy nemohly zaznamenat poruchu, protože ta se sama nevypne. Bude se pravděpodobně jednat o náhodný odběr. 12

Podívejme se hned na korelaci 1 2. Vidíme poměrně přesvědčivou špičku, jak je tomu ale během jednotlivých měření? Potvrdilo se přesně to, co jsme vydedukovali již na obrazovce se zvuky. Jedná se o náhodný odběr, který byl korelován jen v prvních dvou epochách. Pak se zvuk vypnul a při třetím měření již Enigma nezaznamenala žádný korelovatelný šum. Závěr tedy je, že se na tomto úseku porucha nenachází. 13

V obrazovce s výsledky vidíme ale další korelační špičky. Abychom předešli otevírání měření, která jsou mimo vymezení, je dobré již v tomto okně si danou korelaci řádně vybrat. Tedy vybrat si takovou korelaci, jejíž špička je co nejvíce středu. Zde je špička velmi blízko senzoru 3, po otevření tohoto měření můžeme předpokládat, ze to bude korelace mimo vymezení. U této korelace je to velmi obdobné, časové zpoždění je velmi velké. (okénko vždy zobrazuje od -500ms do +500ms, uprostřed je 0ms). Obě tyto špičky představují časové zpoždění cca 150ms to je hodně! Pokud by byla chyba v zadání, např. jiná rychlost šíření, dramaticky by se to projevilo na výsledku. Tato korelační špička se jeví téměř uprostřed. Znamená to, že pokud se nejedná o extrémně krátký úsek mezi 3 4, uvidíme špičku určitě mezi senzory a časové zpoždění bude tak nízké, že i případná chyba v zadání nám neovlivní výsledek. Časové zpoždění je skutečně minimální. Máme korelaci mezi senzory, tak můžeme ihned konstatovat výsledek: Porucha se nachází 84,2m od senzoru A3. Jen pro zajímavost, kdybychom pro tento úsek zadali místo litiny PVC, výsledek by měl být takřka totožný (84,7m): 14

2.2.1 Důkladné vyhodnocení Jelikož v oblasti mezi 2 5 u žádné korelační kombinace nevidíme více než jednu špičku, budou všechny tyto senzory slyšet právě nalezenou poruchu mezi 3 4. Tak například korelace 3 5 : Na tomto úseku je jen jedna špička, ale neodpovídá poloze, kterou jsme dohledali před chvílí. Rozdíl je celých 18m někde musí být něco špatně zadaného. Abychom vyloučili špatné zadání v úseku 3 4, podíváme se nejprve na sekci 4 5, jestli nebude zrada právě tam: Výsledek ukazuje nikoliv na senzor 4, ale na 18,5m před ním. Zcela jistě je něco špatně zadáno! Časové zpoždění je 97,2ms. Zvuk tedy potřeboval 0,0972s, aby překonal vzdálenost 123m od senzoru 4 k senzoru 5. Průměrná rychlost je tedy 123m / 0,0972s = 1265m/s. Tato rychlost odpovídá přibližně litině. Není možné, aby na tomto úseku byl plast delší jak 1m. UPOZORNĚNÍ: Nenechte se zmást, že špička se jeví být nad senzorem! To je dáno nepoměrem mezi časovým zpožděním nahoře (to je konstantní) a rychlostí šíření u modelu potrubí dole, která je jiná pro dva různé použité materiály. Dolní schéma potrubí je v měřítku podle metrů, nikoliv podle časového zpoždění. Tam, kde je rychlost šíření stejná v celé délce modelu potrubí, tam bude i korespondovat horní a dolní obrazovka. 15

Zadejme tedy místo sekce PVC litinu o rychlosti 1265m/s a stejnou rychlost použijme i na stávající úsek 95m litiny. Nyní je špička přímo na senzoru 4 a indikuje poruchu mezi 3 4, kterou jsme již dohledali. Teď je otázka, jestli alespoň část potrubí u senzoru 5 na tomto úseku je z plastu, nebo je celé z litiny, která nemá přesné parametry tabulkových hodnot rychlosti šíření (1280m/s). To zjistíme jednoduše z jiné korelační kombinace na litině (můžeme předpokládat, že litina mezi 4 5 bude stejně stará a stejných vlastností jako litina mezi 2-3 atd.), která ukazuje poruchu mimo vymezení. Korelace mezi 2 3 má perfektní špičku v místech, kde ji šlo předpokládat (slyší poruch za trojkou). Neukazuje ale zcela přesně na senzor 3, ale za něj. To je jednoznačně vlivem špatného zadání. Zadání vychází z tabulkových hodnot pro litinu (1280m/s), my ale máme podezření, že je to jen 1265m/s. Jak je to zde? Délku 161,5m urazil zvuk od 3 ke 2 za 127,7ms. Rychlost je tedy 161,5m / 0,1277s = 1264,7m/s Podezření se potvrdilo, litina v této ulici má jiné než tabulkové parametry! 16

Pokud by nám to nebylo málo, můžeme si s měřením ještě pohrát. Podívejme se na korelaci mezi 1-3 Zde není patrna žádná špička (ona je ta porucha velmi tichá, když i na trojce už je sotva slyšet -19dB). Není tedy divu, že nic nevidíme. Pokud bychom si pohráli s filtry, měli bychom očekávat špičku nad senzorem A3, možná druhou špičku reprezentující náhodný odběr u A1. Díky nízkým filtrům se nám podařilo odhalit špičku přesně v místech, kde jsme ji očekávali. Opět při tabulkových hodnotách vidíme, že špička není přesně nad senzorem, jak by měla být, ale až za ním. Již víme, že rychlost šíření na úseku mezi 2 3 je také 1265m/s. Pokud i tady vyjde stejná rychlost, víme, že bude platit i pro úsek 1 2. 313m / 247,3s = 1265,6m/s Opět se potvrdilo to, co jsme předpokládali. Navíc můžeme konstatovat, že úsek mezi 1 2 je nepatrně rychlejší než úsek 2 3 o cca 1,5m/s :) Hlavně jsme vyloučili přítomnost plastu u senzoru 5 a zjistili přesnou rychlost šíření pro toto konkrétní litinové potrubí. Správně bychom měli tuto naměřenou rychlost použít pro zaměření poruchy na úseku 3 4. Je to ale zcela zbytečné, protože jsme měli štěstí a porucha je skoro přesně mezi senzory, takže po změně 1280m/s na 1265m/s se výsledek vůbec nezmění. Když jsme zvolili PVC, změnili jsme rychlost šíření o 740m/s!! a výsledek se posunul o 0,5m. Pokud bychom změnili rychlost o pouhých 15m/s, výsledek se posune jen o jediný centimetr ano, i takových dopřesnění je Enigma schopna. ( 0,5 / 740 * 15 = 0,01m ) 17