giovedì 1 gennaio 2015

PROGETTO n°2 - SISMOGRAFO PER SISMlLOGIA ACCELEROMETRICO

software di acquisizione free 
open source online free

progetto n° 2

il progetto è stato sospeso perchè gli accelerometri non permettono di ottenere un buon segnale


SISMOGRAFO PER SISMOLOGIA


immagine di Paolo Formicola

immagine di Paolo Sabetta

Gli amici del NEPAL, INDONESIA,  Cile, Perù ,Turchia che accedono numerosi a questa pagina web  a causa dei frequenti terremoti devastanti che colpiscono le loro terre,  possono contattare DOLFRANG @ LIBERO . IT per avere maggiori informazioni sull'argomento in lingua inglese

Friends of NEPAL, CHILE, PERU, TURKEY accessing numerous to this page because of the frequent earthquakes devastating, can contact DOLFRANG@LIBERO.IT for more information on the subject in English

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Ho sempre desiderato realizzare una stazione sismica sperimentale, grazie all'esperienza fatta con l'acquisitore per HVSR - MICROTREMORI dove é necessario avere la massima qualità del segnale e contemporaneamente una elevata amplificazione, la nuova applicazione è stata meno impegnativa dal punto di vista hardware in quanto rimane praticamente la medesima ma con una minore amplificazione.


Il progetto permette di rilevare di terremoti anche lontani, pur essendo meno impegnativa dal punto di vista hardware si devono comunque superare problemi software relativamente complicati come l'analisi di spettro in tempo reale del segnale, l'equalizzazione e la trasformazione del segnale accelerometrico in velocimetrico e spostamento e viceversa oltre l'archiviazione e trattamento dei dati acquisiti in tempo reale.

Il progetto 2 è il naturale passaggio da un sismografo in grado di registrare microtremori di entità infinitesimi per i microttremori alla registrazione di terremoti con una soglia di partenza 10000 volte più elevata, tra i due sistemi di acquisizione cambia solo il gain che passa da 10000 a 10-25/50 e la frequenza di campionamento che da 500 hz può essere ridotta a 25 - 50 - 100 hz per ridurre la mole di dati da registrati nelle 24 ore giornaliere.

Come sempre è gradito il Vostro aiuto, i Vostri consigli e la Vostra esperienza in questo campo.

Due sono le vie da seguire:

1) trasduttore velocimetrico amplificato con gain 25 - 100 x

2) trasduttore accelerometrico  meno sensibile

Anche in questo caso useremo il Theremino utilizzando i primi tre canali come velocimetro e gli altri
3 come accelerometro( attualmente l'attuale programma non è ancora predisposto a fare le due acquisizioni contemporaneamente ), le due tipologie di trasduttori si integreranno a vicenda e di ognuno cercheremo di sfruttare i vantaggi, anche se sarà possibile utilizzare solo l'accelerometro o i geofoni come trasduttore.

Per il velocimetro la maggiore sensibilità e pulizia del segnale, per l'accelerometro la linearità del segnale praticamente da 0 hz fino ad oltre i 100 hz.

Il software per  il momento da il minimo per poter acquisire e registrare gli eventi sismici, molto ancora è da realizzare,, tutti coloro che vorranno fare le prime sperimentazioni son sempre bel accetti, si potrà iniziare 

1) con l'unità accelerometrica del costo inferiore a 45 euro comprese le spese di spedizione ma anche i risultati sono limitati e adatto per registrare terremoti di una certa entità in su  avvenuti a distanze crescenti in base al grado di sismicità.

2) Di sta lavorando per un accelerometro multiplo da 2 a 12 componenti triassiali preamplificati, sicuramente i risultati saranno notevolmente superiori a quelli attuali sia in termini di pulizia del segnale  fino ed oltre 10 volte e una definizione elevata.


Il software ha una videata per visualizzare 1-2-3  tracce e 6 drum per vedere nell'arco delle 24 ore.

Chi è interessato mi contatti al seguente email dolfrang @ libero . it

La soluzione è anche adatta in zone altamente sismiche come la costa paficica americana, la grecia - turchia, l'indonesia, il giappone ecc.


in tal caso la scarsa sensibilità strumentale  sarà sufficiente per registrare  tutti i terremoti anche lontani di una certa magnitudo

Si sta lavorando per un sistema di acquisizione  accelerometrico con elevata qualità e risoluzione, pertanto  in attesa di tale sistema potrà essere uilizzato l'accelerometro sotto riportato. 

Il nuovo sistema permetterà di registrare con una buona qualità terremoti  da 0 a 0.1 g. invece degli attuali  0 - 2 g  pertanto 10 volte più sensibile e 4 - 12 volte più pulito di quello usato attualmente attuale.  


Si tratta della soluzione più semplice da realizzare e meno dispendiosa e migliorabile nel prossimo futuro, logicamente le prestazioni sono molto scarse rispetto  al sistema velocimetrico.

Non ha una elevata sensibilità, può registrare sismi  di scala rickter >=2 NON ECCESSIVAMENTE DISTANTI  , non registra rumori dovuti ad auto che passano a 10 metri dal sensore,e vibrazioni antropiche  in una casa se sono sbattimento di porte , ascensori ecc ache al 3/5 ° piano in caso di vento.


I dati sono rifeirti al progetto 3 di seguito illustrato



Il grafico rappresenta l'andamento della distanza massima registrabile di un terremoto ascissa - (Km) acquisito con l'accelerometro Liss in funzione della magnitudo del terremoto ( ordinata )



I dati interpolati sono puramente indicativi e si riferiscono ad un sito poco rumoroso e privo di rumori antropici con sensori posizionati direttamente sul terreno







Aumentando i rumori antropici, i rumori ambientali e/o con una meccanica scadente della centralina le distanze massime si riducono ulteriormente.







A parità di altre condizioni la distanza massima per osservare un terremoto aumenterà anche per valori doppi o tripli, a seconda nel numero di schede utilizzate costituite ognuna da 4 accelerometri fino ad un massimo di 3 per un totale di 12 accelerometri a tre assi.


L'accelerometro potrebbe essere utile per monitorare le vibrazioni dovute a motori, cantieri, volate di mina in cava ecc anche per misurazioni lunghe nel tempo.

Ciò è dovuto al fatto che all'interno dell'accelerometro è stato inserito un filtro che taglia frequenze al di sopra di 100 hz  in modo da ridurre  il rumore ambientale  e prendere la fascia di frequenze che interessano maggiormente la sismologia che va da 0 a 50 hz .

E' possibile come vedremo nel prossimo paragrafo aggiungere un amplificatore a canale per aumentarne la sensibilità, vedremo come nel prossimo paragrafo.

Il materiale necessario è il seguente lo potrete trovare facilmente online:



POSSIBILI TIPOLOGIA DI SISMOGRAFI
PER SISMOLOGIA  ACCELEROMETRICI

PROGETTO 1
SCONSIGLIATO PER L'ELEVATO RURE INTRINSECO E PER LA BASSA SENSIBILITA'

1) - acquisitore da impostare in modalità ADC 16 - troverete anche gli schemi elettrici online free e il software di gestione ( eseguibile e sorgenti ) online free.






2) - accelerometro 

Se l'accelerometro prevede i connettori IS, 5V, GND montaggio è ancora più semplice basta
collegare i tre cavi forniti  collegandoli direttamente all'accelerometro e all'aquisitore senza  fare difficoltose saldature  e cavi  di collegamento...

Importante per mantenere un unico sistema di riferimento per gli acquisitori theremino
l'asse z collegare al ch 1
l'asse x collegare al ch 2
 l'asse y collegare al ch 3 


PROGETTO 2
SCONSIGLIATO PER L'ELEVATO RUMORE INTRINSECO E PER LA BASSA SENSIBILITA' ANCHE SE IL COLLEGAMENTO DELL'ACCELEROMETRO E' PIU'SEMPLICE DEL PROGETTO 1

1) - acquisitore da impostare in modalità ADC 16 - troverete anche gli schemi elettrici online free e il software di gestione ( eseguibile e sorgenti ) online free.

THEREMINO MASTER


ACCELEROMETRO LIS 344

Altro modello di accelerometro lis344 costituito da tre connettori da collegare direttamente all'acquisitore senza dover realizzare saldature e cavi particolari.

Importante per mantenere un unico sistema di riferimento per gli acquisitori theremino

l'asse z collegare al ch 1
l'asse x collegare al ch 2
 l'asse y collegare al ch 3 



PROGETTO 3

COME PROGETTO 2 MA CON AMPLIFICATORE A GAIN PILOTABILE DA SOFTWARE
SCONSIGLIATO PER L'ELEVATO RUMORE INTRINSECO  

 Venti volte più sensibile dei progetti  1 e 2 ma con qualità del segnale ancora sporco 


AMPLIFICATORE THEREMINO A GAIN VARIABILE


ACCELEROMETRO LIS  


Altro modello di accelerometro  fonito da tre connettori  www.theremino.com
direttamente all'acquisitore senza dover realizzare saldature e cavi particolari.

Importante per mantenere un unico sistema di riferimento per gli acquisitori theremino

l'asse z collegare al ch 1
l'asse x collegare al ch 2
 l'asse y collegare al ch 3 





ALTRI COMPONENTI DEL KIT ACCELEROMETRICO



scatola Gevis 10 x 10 x 7  o altro modello   


  
 un cavo USB per stampati   


Il tutto va messo in un contenitore con fissato sul fondo  una piastra di legno dove al centro viene fissato l'accelerometro su una faccia interna della scatola il theremino e relativo cavo da collegare al Pc  

La versione beta del software di acquisizione gratuito va richiesto a dolfrang@ libero.it 

Questa versione hardware potrebbe essere utile se da posizionare in fabbricati, in zone di traffico in quanto il segnale si attiva  solo al superamento di un certo valore si soglia che fa presupporre o un intenso rumore ambientale o un evento sismico di una certa entità ( ancora da verificare ).



CONSUMO DI CPU DEL SISTEMA IN FASE DI ACQUISIZIONE

Nella progettazione del software si è data la massima cura nel realizzare qualcosa  con bassissimo consumo di cpu per  poter usare il programma di acquisizione  con il medesimo pc che utilizziamo giornalmente senza rallentarlo es essere avvisati in tempo reale si sismi che avvengono in zona o anche molto lontani con un anticipo anche di 30 secondi e più senza dover dedicare un pc per la sola rilevazione dei terremoti. 




L'mmagine sopra mostra l'occupazione di cpu in fase di acquisizione  normale con visualizzazione del segnale o delle finestre DRUM, per un pc di medie prestazioni tale occupazione in questo caso è di circa il 6% di CPU comprese le operazioni che window fa per le normali utility vitali del pc.
Riducendo la dimensione dell'immagine  si ha un discreto risparmio di CPU


Nel caso in cui non serve visualizzare il segnale  in quanto il programma deve lavorare in background è possibile attivare  ridurre a icona il programma di acquisizione, in tal caso il consumo di CPU scende a meno del 2-1 % quasi insignificante è l'impatto sul pc che state utilizzando .


Il programma Hal dopo aver visto che è funzionante all'avvio dell'applicazione si consiglia di ridurlo a icona piccola, anche in questo caso per ridurre ulteriormente l'occupazione della cpu pari al 7 % , riducendo a icona la form di Hal il consumo di GPU scende a  valori molto molto bassi .

In nessun caso il sistema di acquisizione è inferiore o peggiore ai migliori software  di strumentazioni anche professionali e presenta soluzioni tecniche  molto avanzate rispetto ai normali canoni di acquisizione.

un esempio di acquisizione - prova visualizzato a 50 Hz circa di un terremoto simulato con accelerometro non amplificato 


Un esempio per tutti: poter acquisire dati contemporaneamente a frequenze diverse, trasduttori diversi e modalità di comunicazione diverse che rende l'acquisitore THEREMINO.COM quasi unico  nel suo genere.
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