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.
Uno dei parametri da considerare per gli acquisitori digitali sonoi volt di riferimento che assieme ala frequenza di campionamento, i bit caratterizzano lo strumento
I volt di riferimento caratterizzano il valore massimo in volt del dato analogico acquisibile, tale valore è molto vario:
Nella tabella viene indicata la tensione massima e minima che si può acquisire in base ai bit dell'adc , ali volt di riferimento e al gain 1 /128 applicato , gli adc di Theremino sono indicati con la tabella gialla.
superare i valori di tensione massima indicata dalle specifiche dell'hardware può degradare le parti elettrolitiche dell'hardware e / o distruggere l'adc .
Il sistemi di acquisizione generalmente sono protetti da superamento del valore massimo ti tensione per cui se tale superamento è istantaneo viene sopportato dai sistemi di protezione , a lungo termine si potrebbe avere sovrariscaldamento del sistema e interruzione di funzionamento, visivamente la cosa con un segnale in saturazione
segnale sismico acquisito con adc 16 bit che normalmente ha una dinamic 256 volte ingeriore a quella di un 24 bit, in caso ti terremoto forte e/o vicino alla stazione di rilevamento può succedere che vada in saturazione impedendo di fatto il calcolo della magnitudo.
Spesso per la sismologia si utilizzano sensori a 1 hz che possono generare tensioni anche superiori ai 12 volt per cui occorre usare adc con volt di riferimento >= a 12 volt
Nella precedente tabella allegata si legge che la sensiblilita di un 12 volt, rispetto a un adc da 3,3 volt risulta = 12/3.3= 3,6 volte inferiore, per cui il geofono da 1 hz pur avendo specifiche superiori di sensibilità a quello di un 4,5 hz ha prestazioni ridotte di 3,6 volte a quelle effettive dovute all'adic utilizzato e in tutti i casi non potrà essere utilizzato con adc a 3,3 hz più sensibili
Il theremino Hal ha in dotazione un mini oscilloscopio in dotazione , con questo programma possiamo verificare quale è l'azione massima registrabile dal sistema.
La tensione di riferimento di Theremino in modalità differenziale è si 3,3 volt, in modalità pseudo fiferenziale 1,65 volt per cui se vogliamo salvare i dati per dolquake in mv si consiglia di utilizzare il settaggio di Hal a +/-3300 per l amodalità differenziale o 1650 in modalità pseudodifferenziale
Utilizzando i i settaggi +/- 3300 il valore letto viene convertito in fase ai acquisizione direttamente in mv, utilizzando +/-3,3 in volt e +/-3300000 in microvolt, si possono inserire anche altre tipologie di valori ma dopo l'acquisizione si dovrebbero convertire i dati con un coefficiente di conversione in V, mV o uV( opzione sconsigliata)
Per il sistema dolquake si è convenuto di usare i valori acquisiti in millivolt per cui il pannello di controllo attivando max e min valore si setterà come in figura
Nel caso spedifico il gain è sato settato =1 per cui i rumori antropici visualizzati da +/- 3300 eimarra fraficamente molto sottile e piatta.
in questa nuova immagine con i ettaggi dell'esempio precedente dono stati generati dei rumori antropici elevati, in tal caso il sistema è andayo in saturazionea causa del superamento della tensione di riferimento ( in questo caso > di 3300 mv. ( con gain 1 )
Nel caso di gain applicato = 128 il valore si saturazione netto non èpiù +/- 3300 volt ma +/- 3300/128 = 25,7 mv
cosa succede quando si supera la tensione di riferimento
Il sistema di acquisizione è protetto dal superamento dela tensione di riferimento a livello hardsare per non essere danneffiato dino a 6enaioni di 6 12 volt a seconda dellintensità e surata del fenomeno di saturazione del segnale, aumentando la durata del fenomeno il istema si scalda fino al danneggiamento dell'amplificatore o altri componeni in maniera parziale o totale del canale utilizzato o di tutto l'ADC
COSCA FARE PER LIMITARE I DANNI HARDWARE
1) Non collegare il connettore usb al PCquando si sposta lo sreumento per non andare in saturazione
2) Non movimentare i geofoni per vedere se il sistema sta acquisendo
3) Non posizionare lo strumento vicino a macchinari che producono vibrazioni
4) Non toccare conle mani e con utensili i collegamenti hardware quando il sistema è alimentato con il cavo usb anche se non attivo alcun programma
si ricorada che basta collegare la usb al pc che il sistema avquisisve e qundi è soggetto ai punti 1 - 4
In caso di dubbi la cosa migliore, appena connesso il caco Usb al pc lanciare Hal e l'oscilloscopio per verificare se il segnale va in saturazionee nel caso positivo ridurre il gain e/o posizionare lo strumento in un sito meno rumoroso
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.
