Il Blog raccoglie una serie di articoli, links che riguardano la geologia e la geofisica, in particolare sulle tecniche di acquisizione dati nel campo della geofisica e della sismologia.
Gli argomenti trattati sono:tromografia, acquisizione dati, HVSR - metodo Nakamura, manuali di utilizzo dei principali programmi di acquisizione e di elaborazione gratuiti ( GEOPSY - DINVER, Masw; REMI )
Nel blog sono stati linkati programmi gratuiti utili e molto altro ancora.
Nel seguito sono liberamente disponibili i testi (in formato pdf) su strumentazione DIY (Do It Yourself) e valutazioni numerico-sperimentali riguardanti i microtremori (metodo di Nakamura).
Spero che quanto messo a disposizione sia per te utile. Se vuoi, scrivimi per uno scambio di idee.
n 12 - 24 geofoni verticali per Masw - Remi sismica a riflessione
e in futuro anche per rifrazione
N 2 geofoni orizzontali per HVSR
Geofoni per il progetto HVSR occorre richiedere solamente la capsula geofonica
con 1 geofono verticale e 2 orizzontali
per sismogrago autocostrito in fase di realizzazione i geofoni devono essere completi di contenitore , punzone pinze e connettotr bivalve per il cavo come in figura.
contattare l'amico di facebook che è nel nostor gruppo di sismologia
Essenso in avanzato stato di progettazione il nuovo sismogrago 12 camali espandibile a 24, 24 bit con gain 128 x ( Il tutto opensource, con schemi elettrici online free) verranno pubblicati una serie di post sull'uso del programma GEOPSY / REMI e di eventuali altri software da utilizzare assieme al sistema di acquisizione.
Da tener presente che pur avendo utilizzato altri programmi Remi devo incominciare da zero per imparare ad usare le opzioni di base del REMI DI GEOPSY.
Spero che qualcuno tra coloro che leggono possano condividere le proprie conoscenze sull'uso del programma, a favore di altri che appena hanno iniziato e coloro che desiderano imparare , il gruppo è nato anche per questi modivi dove tutti possono avere ma anche dare.
Per dare il proprop contributo si utilizzare il guppo di geologia geofisica
Oppure contattare dolfrang inviando un messaggio di posta che verrà pubblicato in questo spazio sia in maniera pubblica o inserendo solo le iniziali di chi lo vuole pullicare:
Nel messaggio possoo essere fatte domande oppure risposte e/ò la descrizione di come occorre procerere in certe fadi dell'elaborazione.
Utilizzando il sistema Theremino Dolfrang si hanno i seguenti vantaggi:
1) avere un acquisitore di ultima generazione il cui componente fondamentale è di una importante multinazionale americana specializzata nella progettazione, realizzazione vendita di ottimi adconverter.2) basato su adc 24 bit con filtro e amplificatore da 124 x a basso noise
3) per acquisire il REMI sono disponibili frequenze di campionamento 200 250 333 500 hz. il numero di sati acquisizbili e di conseguenza la durata dell'acquisizione dipende solo dallo spazio libero presente nel pc o nel tablet
4) Importante è la segistrazione su unico dile acquisizione di durata 5 10 20 30 40 60 e oltre minuti. e poter visualizzare nella fase di acquisizione il segnale che si sta acquisendo, anche in remoto.
5) importante è salvare il dato in tempo reale sull'unità di massa ed importarlo in geopsy
6 ) i files salvati potranno essere salvati in diversi formati compatibili con i software in commercio
Fase di acquisizione ed esportazione del File in SEG 2
per essere elaborato con Geopsy
COME ACQUISIRE I DATI DEL REMI: PARTE 1° IMPORTAZIONE DEL SEGNALE IN GEOPSY
In questa prima fase di sperimentazione consiglio di utilizzare il programma realizzato , open source del tromografo sperimentale Theremino - dolfrang collegato direttamente al prototipo a 12 canali ( espandibili) .
Questo programma può acquisiire fino a 8 - 16 - 24 canali in modalità DIFFERENZIALE ( con 2 o 3 unità 8 canali ) oppure in modalita pseudo differenziale ( consigliata con 12 camali (con 1 o 2 unita da 12 canali.
Per il momento la soluzione consigliata e funzionante a livello di software è quella a 12 canali in mofalità pseudodifferenziale
Per velocizzare le operazioni di trasferimento al geopsy il programma prossimamente sarà modificato per salvare i dati in formaro ASCII multicanale comparibile con Geopsy , attualmete deve essere dinominato da Saf in acii, devono essere cancellate manualmente le rifhe di settaggio dale saf e poi risalvato.... ( procedura macchinosa e lenta )
Una volta salvato il file in ASCII, lo si può con geopsy esportare anche in altri formati come il SEG2 compatibile alla maggioranza dei programmi REMI commerciali.
Caricati i dati acquisiti in geopsy , dopo aver modificato la Tab e filtrato il degnale con banda passante 2 - 80 hz si può procedere alla visualizzaxione del segnale come nell'immagine sotto
PRIMA ACQUISIZIONE - traccia sismica 12 canali, 15 minuti in continuo senza interruzioni, in questo caso a 350 hz ma è possibile acquisire a 200 250 333 500 hz ; gaun 128 adc 24 bit
La maggior parte dei sismografi professionali acquisiscno a 124 350 500 hz per un tempo non superiore a 30 60 120 secondi, per cui se si vuole fare una acquisizione di 14 minuti occorre eseguire 28 - 14 - 7 acquisizioni rispettiamente di 30, 60, 120 eecondi , ogni fase di acquisizione deve essere intercalata da una fase di registrazione di durata quasi pari al tempo dell'acquisizione e altermine i dingoli files devomo errere riuniti con una operazione di merge in un unico file per poi essere elaborato da geopsy o da altro files.
Per fare ciò oltre al tempo di acquisizione dei vari spzzoni di registrazione del segnale sismico bisofna conteggiare il tempo di registazone dei dati e la ricompattazione del file finale per cui i tempi si un sondaggio potrebbero prolungarsi di un tempo doppio rispetto alla furata effettiva del sondaggio.
Spezzettando il file in più sezioni comporta una registrazione non continua soluzione meno performate rispetto ad un'acquisizione ottenibile con un unico processo per motivi che sono lunghi da descrivere in quanto molte seduenze spettreli vengon alterare e manomesse dalle interruzioni di oltre
30 60 120 secondi.
1) avere un acquisitore di ultima generazione il cui componente fondamentale è di una imprtante multinazionale americana specializzata alla progettazione, realizzazione vendita di ottimi adconverter.
2) L'dc è basato du adc 24 bit con filtro e amplificatore da 124 x a basso noise
3) per acquisire il REMI sono disponibili frequenze di campionamento 200 250 333 500 hz. il numero di dati acquisibili e di conseguenza la durata dell'acquisizione dipende solo dallo spazio libero presente nel pc o nel tablet
4) Importante è la registrazione su unico file dell'acquisizione IN CONTINUO di durata da 5 10 20 30 40 60 minuti ed oltree poter visualizzare nella fase di acquisizione il segnale che si sta acquisendo, anche da remoto.
5) importante è salvare il dato in tempo reale sull'unità di massa ed importarlo in geopsy
6 ) i files salvati potranno essere di diversi formati comatibili don i software di elaborazione in commercio e di geopsy
COME ELABORARE I DATI DEL REMI:
PARTE 2°
Elaborazione REMI UTILIZZANDO METODO FK DEL MASW
Il MASW e il REMI si differenziano solamente per il fatto che il primo metodo si basa sulla sismica attiva mentre il secondo sulla sismica passiva, per cui il primo analizza i segnale ottenuti da una mazzata sulla piastra, il secondo esclusivamente sui microtremori ambientali.
I due procedimenti si basano sulla ricostruzione di un modello frequenza / velocità o frequenza / lentezza, che permetterà di calcolare i parmatri di velocita e gli spessori degli strati del sito indagato.
Acquisizione dati:
Dopo aver collegato i cavi ai connettori del sismografo e i geofoni al cavo è possibile iniziare l'acquisizione .
Per tale operazione si utilizza lo stesso programma che viene utilizzato per acquisire l'HVSR il progrmma THERMIDO - DOLFRANG open source Versione 5.5 che si differenzia dalla precedente per i seguenti motivi;
1) se si attivano 3 canali il programma salva i dati in formato *.SAF in modo da renderlo compatibile con la maggior parte dei programmi di elaborazione e con geopsy, con lo stesso programma il file si potrà esportare in altri formati
2) Attivando 1, 2, -- , 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 canali verrà salvato il file in formato *.dol perfettamente importabile con Geopsi ( cosa che precedentemente mon era possibile in quanto anche se il file conteneva 12 tracce il provramma visualizzava solamente le prime tre in maniera automatica.
Il demo dimostra i cambiamenti di velocità di ampessa del grafico a seconda dei settaggi impostati.
si tratta di un demo hvsr, i parametri impostati si differenziano con quelli del REMI proncipalmente:
1) numero di canali 12 invece di 3 per l'Hvsr
2) frequenza di campionamento consigliato 200-250 visi il numero enorme di campioni acquisibili per acquisizioni in continuo per 5 10 15 20 30 45 60 minuti e oltre cosa non sempre possibile possibile a parte gli strumenti di nuova generazione che hanno seguito le orme del Theremino.
In tutti i casi è anche possibile acquisire a 333 e a 500 hz;
ATTRNZIONE: controllare du Hal vhe nella finestra speed com sia impostato 12 e che la frequenza di acquisizione di Hal sia superiore a quella richiesta dal programma di 200 250 333 500 hz selezionata per l'acquisizione, controllare anche che il pin 7 sia settato a 9700 hz invede di 1600 campioni sec per le prove a 3 canali SAF
3 ) il gain mantenerlo a 128x per avere una risoluzione superiore di 128 volte superiore a quella di un sismografo a 24 bit tadisionale, normalmente amplificato con un gain 1 2 4 8 , ultimanente sono comparsi alcuni sistemi von gai 64 bit ( cosa criticata da alcuni venditori ) in quanto si pensava che amplificando cosi tanto il rapporto segnale rumore poteva crescere.
L'aumentare il gain fa solo diminuire eventualmente la dinamica, che in tutti i casi è enormemente alta rispetto a quella necessaria per le prove di sismica indiretta.
4) si consiglia di non ingrandire lo zoom asse z e rallentare al minimo o quasi la visualiizaione delle tracce in fase di acquisizione tra 1 .10 hz specialmente se non si hnno pc di ultima generazione.
Impostare tempi di acquisizione di 20 eo minuti per ottenere una ottima risoluzione del dato acquisito, con il sistema Theremino non occorre eseguire 10 o 20 acquisizioni sa 2 o 1 minuti e poi salvare ilfile per cui 10 minuti di acquisizine a conti fatti diventano di 20 minuti e tutto il segnale è struttalile al 1==% rispetto ai sistemi che acquisiscono a intermittenza, ogni volta che si interrome l'acquisizione di perdono i primi e gli ultimi 1o secondi in quanto per acquisire frequenze da 1 .2 hz occorre acquisire appubto di 10 o 5 secondi.
terminata la fase di acquisizione il file verrà salvato nell'apposita sottocartella dari del programma di acquisizione in formato NOME SONDAGGIO + 250 *.DOL dove 250 è la frequenza di campionamento , dato questo che dovrà essere passato manualmente a Geopsy.
Franco ArdilloPer vedere lo spettro FK, si deve ingannare lo strumento attivo. Imposta una pseudo fonte su un lato della linea. Quindi elaborarlo come una fonte attiva con una sola finestra temporale sull'intero record.
grafico FK eseguito con geopsy
sezione geologica dimostrativa eseguita con Dinver di Geopsy
PAGINA IN FASE DI REALIZZAZIONE E COMPLETAMENTO grafico fk
La stazione sismica è posizionate vicino ad una importante arteria stradale, che genera al passaggio di audo dei sisturbi, nonostante tutto in caso di eventi ssismici è facile riconoscerli specie se hanno epicentro vidino o di intensita medio grande.
MONTEGIORGIO
Geomorfologia
L'area topografica di Montegiorgio rientra nella tavoletta IGM III NO del Foglio n° 125 e nella sezione n° 314070 dell'ortofotocarta della Regione Marche. Il paesaggio ha modellato una dorsale arcuata a convessità occidentale, la cui porzione alta è caratterizzata da un amorfologia terrazzata che si raccorda con brevi e ripide scarpate; la parte mediana e terminale dei versanti mostra invece un andamento del profilo di superficie ondulato.
Il rilievo più accentuato nella zona di cresta e la morfologia più blanda e depressa della contigua area valliva sono ascrivibili ad un processo di erosione selettiva, attraverso il quale i litotopi della formazione a prevalente composizione sabbiosa e conglomereatica, più resistenti all'erosione rispetto le facies argillose, hanno dato origine a situazioni di sporgenza morfologica. Inoltre lo scenario tettonico, caratterizzato da un sistema di faglie, denundia una concreta vivacità sismica del territorio che ovviamente favorisce un processo di decomposizione ed alterazione del substrato.
L'assetto idrogeologico della zona è prevalentemente condizionato dai rapporti stratigrafici esistenti fra le suddette associazioni litologiche; infatti, lungo il versante, si sono formate libere o confinate falde acquifere, poste a diversa quota, che hanno dato luogo ad emergenze idriche diffuse, relativamente mascherate, lungo i pendii, dalle coltri di copertura naturale (depositi colluviali) o dal materiale di riporto artificiale prodotto, nel corso del tempo, dall'avvicendamento urbanistico che ha subito il nucleo storico di Montegiorgio.
L'avvio automatico di DOLQUAKE utile nel caso che il pc venga spento per mancanza di corrente o di riavvio del sistema operativo in caso di aggiornamenti Win.
1) avvio del programma senza dover inserire la password
SeismoStructè stato sviluppato per la valutazione accurata analisi delle diverse classi di strutture, quali edifici, ponti o impianti industriali, sottoposte a movimento forte terremoto.
È dotato di un certo numero di metodi di analisi non lineare statica e dinamica (pushover, analisi dinamica incrementale, ecc) in modo da soddisfare i requisiti analitici poste dal moderno basato sui risultati di valutazione sismica e la filosofia di design.
SeismoSignal costituisce un pacchetto semplice, ma efficace, per il trattamento dei dati strong-motion.Tra le altre cose, permette per la derivazione di costante elastica e spettri di risposta elastica duttilità, il calcolo di spettri di ampiezza di Fourier, filtraggio dei contenuti alta e bassa frequenza di registrazione e valutazione di altri importanti parametri sismologici, quali l'intensità Arias e il significativo ed efficace durate.
SeismoSpect permette agli utenti di creare la propria libreria di record di movimento terra e salvarli tutti in un unico file che la rende facile da gestire e condividere un gran numero di record.Questa applicazione è quindi in grado di applicare diversi tipi di filtro, eseguire base di correzione, il calcolo della risposta media spettrale di una collezione di accelerogrammi e di confrontare questi risultati con uno spettro di destinazione.Una serie di forti-motion parametri possono anche essere calcolato.
SeismoMatch è un'applicazione in grado di regolare documentazione terremoto, con l'aggiunta wavelet, per soddisfare uno specifico spettro di risposta di destinazione.Gli utenti hanno l'opportunità di corrispondere allo stesso tempo una serie di accelerogrammi, e quindi ottenere uno spettro medio corrispondente la cui massima disadattato rispetta un pre-definito tolleranza.Questo software può quindi essere utilizzato in combinazione con gli strumenti di selezione record e record algoritmi di verifica di appropriatezza per definire suite adeguato di record per l'analisi dinamica non lineare di strutture nuove o esistenti.
Grazie all'ospitalità dell'amico Roberto Genovese ATTENZIONE: in qualche caso si potranno avere molto rumorosi; il problema è dovuto alle mareggiate, vista la vicinanza della stazione dal mare....
Per la vicinanza al mare del sito idalla stazione di rilevamento, in caso di mareggiata; si vedranno i drum molto sporchi che causeranno l'illeggibilità del drum per la vicinanza del mare.
I terremoti che superano una determinata soglia vengono automaticamente salvati in formato grafico che testuale.
Una bella iniziativa per condivifere programmi free
Nel sito si legge
ISTRUZIONI PER L'USO
GeoGratis - Il Software sviluppato dagli amici di geologi.it
Questo spazio è dedicato a tutti gli utenti di geologi.it che si dilettano con la programmazione.
Perchè mettere a disposizione il frutto del proprio sudore ? per poter usufruire dei frutti del sudore altrui per farsi conoscere per verificare e testare i propri programmi perchè molto spesso i programmi migliori nascono da idee geniali degli addetti ai lavori perchè potresti scoprire una nuova fonte di guadagno (spesso ad un buon freeware segue una versione commerciale )
Non sei ancora convinto?
Per tutti coloro che contribuiranno all'iniziativa
smartTomo è un software per la tomografia sismica a rifrazione (travel time tomography) che permette di ottenere, velocemente, un’immagine della distribuzione delle velocità delle onde sismiche nel sottosuolo. Il modello di velocità finale è prodotto dall’ottimizzazione iterativa di un modello iniziale che può essere definito dall’utente in base alle proprie conoscenze del sito della misura.
PS-4.5B 4.5 hz 375 ohm
The PS-4.5B Geophone has wide frequency band and high spurious frequency. The tolerance of all parameters is controlled within +/- 5%. It has good stability, high accuracy and stable signal output. The unique double coils structure considerably makes the distortion lower. The coil circumvolves freely within 360°
The PS-10ES Geophone is designed with reliable and advanced technology. It has high spurious frequency. The tolerance of all parameters is controlled within +/- 2.5%, in addition, the distortion is less than 0.1%. Please click here for the specification sheet.
PS-10GS 10 hz 350 ohm
(Equivalent with SG-10 ®)
The PS-10GS Geophone is designed with reliable and advanced technology. It has high spurious frequency. The tolerance of all parameters is controlled within +/- 2.5%, in addition, the distortion is less than 0.1%.
PS-10XS 10 hz 395 ohm
(Equivalent to GS-32CT ®)
The PS-10XS Geophone is designed with reliable and advanced technology. It has high spurious frequency. The tolerance of all parameters is controlled within +/- 2.5%, in addition, the distortion is less than 0.1% Please click here for the specification sheet.
Il programma surfer dell'amico Franco può essere facilmente adattato per visualizzare i array di tati geologici, geotecnici , idrogeologici e ambientale in visione 2d - 3d in merita di essere installato e visualizzato.
Il programma lo potrete scaricare dal sito http://www.flanguasco.org/
cliccare quindi su progetti in visual basic
cliccando sull'asterisco di destra ( quando presente potrete scaricare il programma eseguibile,
SurFit.zip
Routines per l' interpolazione di superfici da punti dati sparpagliati. Comprende l' interpolazione con "kriging", con il metodo quadratico di Shepard e la routine MASUB.
Ho anche incluso la mia ultima elaborazione di CONREC con la possibilita' di etichettare le linee di livello ed un Form, di utilita', per la visualizzazione in 3D assonometrica delle superfici.
Che cosa occorre fare per montare un acquisitore dati a 1- 6 canali per sismologia geofisica , hvsr & microtremori
Il team del sistema Theremino si occupa solo di ricerca e non vende hardware.
Il sistema è completamente “Freeware”, “Open Source”, “No Profit” e “DIY”,
software e schemi hardware online free
Tra tutte le meccaniche presentate come prototipo 1,2,3,4,5 questo è quello che consiglio di realizzare in quanto oltre ad essere compatto non ha bisogno di piastra, è parzialmente impermeabile ( resistente a pioggia debole e alla sabbia) e la scatola ha una certa rigidità e robustezza a norme CE utilizzata anche per impianti elettrici ad alte tensioni.
E' consigiabile sostituire gli amplificatori con l'adc 24 bit che oltre a permettere una maggiore dinamica riduce il prezzzo di acquisto dell'elettronica del progetto
Molti lettori mi chiedono di elencare il materiale necessario per realizzare il sismografo 1 - 6 canali per sperimentale per SISMOLOGIA, GEOFISICA E MICROTREMORI, questa pagina contiene foto, link, modalità di assemblaggio, schemi e quanto occorre per realizzare il progetto.
Per eventuali chiarimenti ed integrazioni scrivere a dolfrang@libero.it o inserire le domande nell'apposito spazio a fine pagina.
Il modulo master si collega ad un host PC tramite il connettore usb.
Una singola porta usb fornisce 500 mA di corrente per le schede collegate alla catena; puoi usare un cavo a Y e alimentare da due porte usb per raddoppiare la potenza disponibile a 1000 mA.
Questa alimentazione è più che sufficiente per la maggior parte delle applicazioni. Comunque, per applicazioni particolari o se si preferisce usare sorgenti di alimentazione alternative alle porte USB, è previsto il punto di connessione per una sorgente di alimentazione esterna.
N° 3 AMPLIFICATORI con gain 10000 smd MEGLIO se SMD
( per avere le massime prestazioni si condiglia la versione MSD)
E' consigiabile sostituire gli amplificatori con l'adc 24 bit che oltre a permettere una maggiore dinamica riduce il prezzzo di acquisto dell'elettronica del progetto
amplifica i segnali in tensione di 10000 volte. Tramite l'aggiunta di un resistore esterno è possibile variare il guadagno portandolo a 100, 300, 1000, 3000 (o qualsivoglia valore nel range).
Il chipset impiegato LT6014, dà basso rumore soprattutto nella banda a basse frequenze 1Hz - 5Hz, dove l'output del segnale dei geofoni è più carente.
non più usato e sostituito da adc 24 bit
CAVO di collegamento "tipo stampante" USB
Lunghezza: 1,8 metri. Idoneo per collegare Theremino Master al PC.
Connettore tipo A: lato PC.
Connettore tipo B: lato periferica.
è consigliato anche un cavo di prolunga da 5- 10 - 15 metri per allontanare il pc dall'acquisitore -trasduttore ( meglio se in unico pezzo ) vedi link - cavo usb di prolunga da 15 metri
Circuito Aperto Sensibilità Tensione intrinseca (v / m / s)
25 / 30 < ± 10 %
Non utilizzare geofoni con frequenza propria inferiore a 4,5 hz, più costosi, difficili da settare, molto fragili, possibili derive del segnale con il tempo, che obbligano frequenti ritaratura del sistema di acquisizione e con un tempo di smorzamento troppo lungo, sia per la strumentazione sperimentale che per quelle professionali.
N° 3 ( 1 verticale - 2 orizzontali )
Presso un negozio di ferramenta:
3 bulloni da 8 mm lunghi 10, da usare come bulloni spike's
e 15 rondelle 10 dadi circa per fissare il cubo e la scatola rigidamente ai tre punzoni
1 bullone a testa tonda da inserire nel buco centrale del cubo tipo dal basso verso l'alto di lunghezza sufficiente circa 6,5 - 7 cm da verificare se troppo lungo non si chiude più la scatola
4 viti da 2 mm o inferiore lunghe 1,5 cm per dissare il theremino sul cubo di legno
n° 3 +3 inserti filettati per legno
Presso falegname un cubo di legno 13 x 13 x 5,
in sperimentazione 18 x 18 x 7 circa , misure da definire meglio.
legno duro tipo frassino, noce,ciliegio, meno bene larice, no pino e abete e legni fibbrosi con nodi.
Scatola Gwiss da 14 x 19 x 7 per cubo 13 x 13 x 5 acquistabile presso negozio sottocasa grossista di materiale elettrico oppure altra scatola anche di alluminio ( in tal caso le misure del cubo possono essere diverse (un cm in meno della larghezza interna e di forma quadrata, e lunghezza minima = larghezza del cubo + 4 cm per permettere l'alloggiamento del Theremino e dei mini amplificatori)
oppure scatola gevis da 20 x 24 x 10 per cubo 18 x18 x 7 in sperimentazione ( dimensioni ancora da verificare )
