martedì 7 ottobre 2014

TROMOGRAFO sperimentale per HVSR e geofisica - 1-24 ch

 ACQUISITORE THEREMINO  1- 24 CANALI

per geofisica - microtremori - hvsr ( Nacamuta metodo)

Opens source - open  hardware free


Per maggiori informazioni 


schema acquisitore
a sinistra tre geofoni e tre amplificatori SMD
a destra l'acquisitore THEREMINO

Questa è la versione definitiva. La sensibilità ai disturbi meccanici e il rumore alle basse frequenze sono minimizzati. Nella zona sotto ai 5 Hz (regione dove i geofoni sono più carenti), non esistono componenti con rumore più basso dello LT6014.
 
Gli schemi elettrici dell'amplificazione sono online sul sito ufficiale di THEREMINO scaricabili gratuitamente come pure il software di acquisizione


Le piccole dimensioni minimizzano la captazione di disturbi e la microfonicità, dovuta alla torsione dei componenti. Questi accorgimenti, uniti all’uso dello LT6014, riducono al minimo il rumore, nella zona delle basse frequenze. Rispetto a un ADC a 24 bit, lo LT6014 ha un rumore notevolmente inferiore. Un ADC a 24 bit avrebbe il vantaggio di non richiedere la selezione del guadagno ma, secondo noi, l’importante è minimizzare il rumore. Dover pre-selezionare il guadagno, ci sembra un buon prezzo da pagare per avere il minimo rumore possibile.

E' l'evoluzione ingegnerizzata del tromografo sperimentale Languamply 4500 RE, dotato di un circuito amplificatore ingegnerizzato e migliorato elettronicamente da THEREMINO.COM utilizzando componenti elettronici estremamente piccoli ( dimensione di ogni singolo amplificatore di 16 x 26 mm.


Se colleghiamo 6 amplificatori all'acquiditore theremino ottieniamo un modulo a 6 camali, più moduli a 6 canali otteniamo un acquisitore a 12, 18, 24 canali.

E' un amplificatore studiato per eseguire misure di microtremori ma potrà essere utile anche per acquisizioni sismologiche e sismiche in generale.

L'aver realizzato amplificatori singoli e di piccole dimensioni permette di avere un segnale molto pulito in quanto potendo ubicare l'amplificatore a pochi cm dal geofono si eliminando fenomeni "antenna" dei cavi caratteristica necessaria per avere segnali puliti alle bassissime tensioni misurabili.

 figura 1 
Andamento del filtro applicato aglia amplificatori - banda nassante tra 0,5 - 80 hz circa

La linea verde mostra l'andamento del filtro banda passante applicato, come si può vedere da 0,5 a 80 hz si ha una risposta lineare mentre a sinistra si attiva il filtro passaalto al di sotto dei 0,5 hz e a destra il filtro passa basso a 80 hz che elimina gran parte delle frequenze > di 100 hz non utili né per lo studio dei microtremori, né nel caso della sismologia che sismica tradizionale.


                   step         max value       
----------------------------------------------------
con gain     1   200.000 uV    3300.000 mV   (1)
con gain    10    20.000 uV     330.000 mV   (2)
con gain   100     2.000 uV      33.000 mV   (3)
con gain  1000     0.200 uV       3.300 mV   (4)
con gain  2000     0.100 uV       1.650 mV   (5)
con gain  5000     0.040 uV       0.660 mV   (6)
con gain 10000     0.020 uV       0.330 mV   (7)

valori indicativi da verificare
(1) applicazioni senza amplificazione
(2) sismologia
(3) sismologia - monitoraggio monitoraggio fabbricati > 10 piani
(4) sismica a rifrazione, Masw, sismica a riflessione, monitoraggio fabbricati 5- 20 piani
(5) Remi, Esac, sismica a rifrazione, Masw, HVSR, monitoraggio fabbricati 2- 10 piani
(6) HVSR , monitoraggio fabbricati 1- 5 piani
(7) HVSR profonda in assenza di rumori ambientali                                                  
         

il geofono 3D contenernte N°2 geofoni orizzontali, geofono verticale e acquisitore dati Theremino, nella ersione finale sarà inserito anche l'accelerometro.  dimensioni 11 x 11 x 6 circa
    
Chi ha una certa esperienza in elettronica potrà scaricare gli schemi elettrici  e il programma di acquisizione al seguene linkal seguente link:


Paragrafo 2 : I GEOFONI ( a fondo paragrafo esiste un link con gli schemi elettrici e quanto basta per realizzare gli amplificatori )

Si tenga presente che benché il sistema abbia dimostrato ottime qualità in laboratorio ha bisogno ancora di test in sito su situazioni litologiche differenti appena saranno disponibili i primi prototipo se i test si riveleranno positivi, in tutti i casi il sistema va considerato sperimentale e come tale va usato.

La perfetta affidabilità non è possibile darla come del resto non la danno i sismografi commerciali è solo un "giocattolo" ....

Per l'assemblaggio del sistema non occorre alcuna conoscenza di elettronica, in questo spazio verrà pubblicato un manuale con le istruzioni necessarie per il montaggio dei componenti.


Chi lo riterrà utile potrà contattare Theremino.com e/o dolfrang@libero.it per creare un gruppo di studio e sperimentazione (a numero limitato di iscrizioni ) per portare avanti la sperimentazione appena disponibile il sistema di acquisizione e provare l'hardware, il software e confrontare i risultati con altri strumenti e metodi di indagini dirette ed indirette.

Il software di acquisizione é scaricabile gratuitamente  dal sito di www.Theremino.com .
Occorre un pc dotato di sistema operativo XP, meglio se superiore, microprocessore meglio se dual core o superiore. ( non sono stati ancora fatti i test con windows 8 )

Se avete pc a 32 o 64 bit ad un solo core prima acquistare Theremino per fare un test  di funzionamento, in tal caso contattare dolfrang@libero.it e se i test saranno superato realizzare o procurarvi il resto del materiale.

Per realizzare il cubo in legno per fissare i geofoni è utile un amico  che si diletta con il fai da te e magari  dotato di trapano a colonna ....  altrimenti rivolgersi ad un falegname sotto casa per fare i buchi necessari per il posizionamento dei geofoni. 

Dal punto di vista hardware il sistema non è ulteriormente migliorabile in quanto è stato fatto tutto il possibile per ottimizzarlo come risulta dai test fatti in campagna e in laboratorio.
Il sistema di acquisizione sembra avere buone caratteristiche hardware viste le tensioni per cui è stato progettato.

Dal punto di vista meccanico del contenitore - geofono 3D molti miglioramenti sono trati fatti ed altri ancora fare con soluzioni tecniche alcune delle quali messe a punto anche dai singoli utenti.





DOWNLOAD FREE DEL SOFTWARE DI ACQUISIZIONE HVSR



Tengo a sottolineare la frase "... e con il blog Comunità di Geologia...." estensione del gruppo Geofisica & Datalogger di Facebook  va intesa come ringraziamento a tutti i membri del gruppo che hanno aiutato a portare avanti il progetto dalla semplice condivisione dei post, dai chiarimenti e commenti anche negativi ma costruttivi sul modo di operare, dai consigli  e idee date, dai progetti portati avanti da altri membri del gruppo, dalle dritte progettuali di amici esperti in elettronica.

Un grazie all'amico Antonino Restuccia che ringrazio per avermi assistito per oltre tre anni prendendosi carico dell'onere della realizzazione dei primi prototipi a proprie spese e la totalità dei test in campagna con grande professionalità.

Un grazie a mio figlio Francesco Dolmetta che mi ha assistito in fase  di programmazione  dall'inizio del progetto curando in particolar modo le procedure di acquisizione.

Grazie a www.Theremino.com che ha realizzato un ottimo acquisitore e numerose e utili applicazioni ad esso collegate.

Ora non resta di vedere funzionare il sistema di acquisizione sperimentale su diverse situazioni lito - stratigrafiche, a profondità varie, con substrato roccioso superficiale o profondo, in zone fortemente urbanizzate e in periferia, con o assenza di vento.

Si fa presente che lo strumento non è stato concepito per fini professionali ma solo per studio e sperimentazione.

Utile anche per studenti di geologia o di ingegneria che vogliono fare le prime sperimentazioni su metodologie HVSR con un impegno finanziario minimo.

I geologi lo potranno provare per imparare le tecniche di acquisizione HVSR prima di decidere l'acquisto di strumenti professionale molto più costosi ed affidabili.

Al seguente Link Sperimentazioni HVSR sono raccolte le sperimentazioni sul campo , tutte sia quelle fatte in situazioni ottimali che quelle in presenza di vento, rumori, situazioni stratigrafiche anomale alcune ancora con il sistema di acquisizione obsoleto ottimizzato, prove ecc senza alcuna selezione.

Se qualcuno che legge potrà eseguire negli stessi luoghi indicati nei post con prove di strumenti professionali sarebbe interessante confrontare le eventuali differenze.
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