conversione volt geofoni in spostamento m/sec
Quanto è scritto è ancora oggetto di verifica e si sperimentazione quindi occorre fare ancora delle verifiche...
Il tromografo sperimentale sia a 16 che 24 bit , solo se esattamente configurato di permette ci registrare le variazioni in volt generate dai geofoni, i dati possono essere salvati in microvolt o millivolt a seconda della scala utilizzata, meglio usare microvolt nel caso di analisi del terreno, millivolt per i fabbricati notoriamente più vibranti del terreni.
Prima di continuare, occorre aprire una parentesi sul comportamento del geofono nel campo delle frequenze, ogni casa costruttrice dei geofoni e per ogni serie di geofoni tra le specifiche viene fornito un grafico che mostra il decadimento del segnale con la frequenza.
Il grafico allegato mostra l'andamento di un geofono da 4.5Hz e sensibilità 28,8 V/(m/s)
La frequenza propria , in questo caso 4.5Hz e la sensibilità del geofono espressa in V/(m/s) sono le caratteristiche base del geofono, in particolare la seconda, valore che è resta costante a partire da circa il doppio della frequenza propria del geofono fino a circa 100 -300 hz.
Per i valori al di sotto della frequenza propria del geofono (in questo caso 4.5Hz) la risposta manifesta un decadimento linerae nel piano log-log
22.266 V/(m/s) a 4.5 Hz ( circa)
13.753 V/(m/s) a 3.0 Hz ( circa)
6.024 V/(m/s) a 2.0 Hz ( circa)
1.445 V/(m/s) a 1.0 Hz ( circa)
Nell'intervallo 4.5Hz - 9.0Hz il diagramma nel piano log-log presenta un tratto di raccordo con la concavità verso il basso più o meno pronunciato al diminuire della del valore di smorzamento. Generalmente per un geofono tale valore è 0.6, il che consente o la linearizzazione di questo secondo tratto o l'utilizzo dei dati sperimentali del Produttore.
Considerando il valore di sensibilità pari a 28.8 V/(m/s), ossia per una velocità di spostamento di 1 metro al secondo il geofono produce 28.8 Volt, si ha
metri al secondo = volt / 28.8
metri al secondo = (millivolt / 1000) / 28.8
metri al secondo = (microvolt / 1000000) / 28.8
( I valori forniti nel programma tengono conto del gain usato se il valore massimo e minimo di Hal è impostato a +/- 3,3 V
-------------------------------------------------------------------
Per chi volesse registrare i valori di hal dividere +3.3 –3.3 per 28.8
per cui impostare hal a +0.1146 –0.1146 in tal caso è necessario a livello software occorre procedere a mofifiche software per ottimizzare le scale di visualizzazione e modificare i parametri indicati nel file Saf
per cui è possibile correggere i valori del grafico +/-200 , +/-100, 0 im m/sec, mm/sec, micro mm/sec
Al di sotto di 4,5 ha le cose si coplicano
28,8 V/msec a 4,5 Hz ( circa) k di equalizzazione = 1,00 circa
28,8 V/msec a 4,5 Hz ( circa) k di equalizzazione = 1,00 circa
22,366 V/msec a 4,0 Hz ( circa) k di equalizzazione = 1,28 circa
13,753 V/msec a 3,0 Hz ( circa) k di equalizzazione = 2,09 circa
6,024 V/msec a 2,0 Hz ( circa) k di equalizzazione = 3,12 circa
1,4447 V/msec a 1,0 Hz ( circa) k di equalizzazione = 19,93 circa
Conoscendo il decadimento in funzione della frequenza si può ottenere l'equalizzazione dei dati.
esempio si equalizzazione del segnale;
( correggetemi se trovate qualcosa di errato - sono cose che faccio nelle ore notturen quando sono tranquillo ed è possibile che qualcosa si errato o da completare , grazie per la collagorazione)
( correggetemi se trovate qualcosa di errato - sono cose che faccio nelle ore notturen quando sono tranquillo ed è possibile che qualcosa si errato o da completare , grazie per la collagorazione)
grafico in alto segnale acquisito con geofono da 4,5 hz
grafico in basso lo stesso segnale equalizzato
si vede che nel tratto 4,5 hz a 100 non è cambiato nulla mentre da 4,5 hz a 1 hz è stato corretto il segnale equalizzandolo,le frecce mostrano il cambiamento in ampiezza di alcune frequenze, la dove i segnali apparivano piatti, dono state evidenziati picchi di ampiezza elevata.
In questo modo si ottiene una linearizzazione del segnale che ci permette di valutare i parametri in un campo molto più ampio di prima.
questo argomento sarò ripreso dopo aver fatto altre sperimentazioni e verificato quanto scritto
Il grafico allegato mostra l'andamento di un geofono da 4.5Hz e sensibilità 28,8 V/(m/s)
La frequenza propria , in questo caso 4.5Hz e la sensibilità del geofono espressa in V/(m/s) sono le caratteristiche base del geofono, in particolare la seconda, valore che è resta costante a partire da circa il doppio della frequenza propria del geofono fino a circa 100 -300 hz.
Per i valori al di sotto della frequenza propria del geofono (in questo caso 4.5Hz) la risposta manifesta un decadimento linerae nel piano log-log
22.266 V/(m/s) a 4.5 Hz ( circa)
13.753 V/(m/s) a 3.0 Hz ( circa)
6.024 V/(m/s) a 2.0 Hz ( circa)
1.445 V/(m/s) a 1.0 Hz ( circa)
Nell'intervallo 4.5Hz - 9.0Hz il diagramma nel piano log-log presenta un tratto di raccordo con la concavità verso il basso più o meno pronunciato al diminuire della del valore di smorzamento. Generalmente per un geofono tale valore è 0.6, il che consente o la linearizzazione di questo secondo tratto o l'utilizzo dei dati sperimentali del Produttore.
Considerando il valore di sensibilità pari a 28.8 V/(m/s), ossia per una velocità di spostamento di 1 metro al secondo il geofono produce 28.8 Volt, si ha
metri al secondo = volt / 28.8
metri al secondo = (millivolt / 1000) / 28.8
metri al secondo = (microvolt / 1000000) / 28.8
PARTE SECONDA
La tecnica dell'equalizzazione viene utilizzata in geofizica per linearizzare il segnale del geofono, in quanto sotto la frequenza propria non ha più una risposta lineare.
Con questa tecnica si può quindi avere una risposta equalizzata del geofono da da 0,1 a 500 hz e non più dalla frequenza profpia fel geofono che può essere 1, 2, 4, 5 , 8 hz a 500 hz se non si equalizzasse .
queste tecniche vengono anche utilizzate nei moterni strumenti ti trattamento segnale audio e in altre tecnologie simili
In questo modo nel tratto 0,1 hz - frequenza propria di un geofono possiamo avere valori corretti in ampiezza accelerazione, velocità e spostamento cosa che prima non era verificata.
Ne conseguono numerosi vantaggi nelle prove ai acquisizione 2 e 3 D attive e passive , nell'hvsr non ci sono vantaggi di sorta per quanto riguarda il rapporto in quanto sia con i dati equalizzati la frequenza di picco e l'ampiezza del rapporto HVSER NON CAMBIA,mente i falori di fft ottenibili in accelerazione , velocità e spostamento la tecnica dell'equalizzazione di permette di avere valori corremabili secondo le unità di misura delle tre unità di misuraa partire da meno di o,1Hhz fino ai 500 he ed oltre.
Per cui il vantaggio ottenibile non inpone più di uare geofoni da 1 2 hz per ma bastano quelli da 4,5 Hz più stabili meno frafili più facilmente da tarare e meno costosi, per il masw direi che si possono usare anche i geofoni da 8 , 16 hz se vogliamo arrivare ad una frequenza equalizzata di 2 hz .
ALTRI UTILIZZI DI QUESTA TECNICA
Questa tecnica è gia stata speimentata dal progetto DOLQUAKE Theremino da anni versione > 5.00 dove l'equalizzazione avviene sia in tempo reale durante l'acuisizione dei dati che in post processing con un metodo più accurato.
QUALI SONO I VANTAGGI
Visto che i terremoti lontani generalmente perdono le frequenze > di 3 5 Hz con l'equalizzazione si potranno aumentare ad un fattore 100 % il segnale ottenuto dal geofono per cui abbiamo la possibilità di ottenere le frequenze inferiori alla frequenza propria del geofono equalizzate di ampiezza correntta anche per fattori 100 volte superiori come se avessimo usati geofoni da 01- 1 hz.
In questo modo otteniamo segnali con basse frequenze sempre più alti in ampiezza ce permettofo di evidenziare mehlio i terremoti lontani
Il secondo vantafggio è quello di poter misusurare per le frequenze al di sotto della fatidica frequenza propria del geofono corretta dalla perdita di segnale in apiezza avuta per motivi dovuti alla meccanica del geofono.
QUALE è LA TECNICA UTILIZZATA.
La tecnica utilizzata è relativamente semplice per chi ha a disposizione gli stumenti di calcolo
0ccorre avere l'algoritmo per il calcolo della FFT sviluppata nel 1700 - 1800 da fourier , Lagrange vedere la bibliografia
Un algoritmo idi interpolazione polinomiale almeno di 10 20 punti interpolatori per ottenere i coefficienti del polinomio che interpola i dati di decadimento del segnale .
in questo modo gli arrai ottenuti dei numeri reali ed immaginari tramine la fft possono essere incrementati del valore per ogni singolo step di frequenza del decadimento sel segnale a quella determinata frequenza.
ottenuti i 2 arrai corrennti si può applicare la IFFT ed otteniamo il segnale correntto nel tratto al ri sotto della frequenza propria del geofono come in figura.
sopra il segnale grezzo no equalizzato si vede il segnale a sinistra dei 4,5 hz riga rossa depauperato in apiezza dal fenomeno di decadimento del segnale
Per le ampiezze al di sotto dei 4,5 hz otteniamo il vero FFT le ampiezze perfettamente equalizzate come se fosse un accelerometro dove è notorio che i dati acquisiti sono lineati da pochssimi ha dino ai 300 e più hz
Per chi è interessato queste tecniche posso fornire tutto l'aiuto possibile
CONCLUSIONI;
Ho voluto puntualizzare queste cose pe far capire che la tecnica di equalizzasione è una tecnica conosciuta e applicata in molti campi scientifici e nell'analisi vocale, molti sono gli articoli che parlano di questi metodi a partire dagli anni 60 ( è stata una delle prime cose che ho imparato all'universita), no grazie agli insegnalenti del corso di geofisica ma leggendo libri di geofisica applicati all'acquisizione dati che a quel tempo veniva ancora fatta con metodi analogici.
A quel temo pensavo a sistemi di acquisizione dei dati digitale e gli hardware presenti sul mervato erano acora analogici e molto costosi.
A quel temo pensavo a sistemi di acquisizione dei dati digitale e gli hardware presenti sul mervato erano acora analogici e molto costosi.
I primi tentativi li avevo fatti in basic anche grazie ad un libro del grande prof Colosimo che mi aveva dato la possibilita di fare le prime FFT negli anni 1988 90
Non vorrei che qualcuno, dopo aver " scoperto l'acqua a bagno " facesse sue tali tecniche, patrimonio del conosere umano, lucrando su quanto i grandi fisici e matematici del passato ci hanno insegnato, brevettando sistemi che sfruttano queste tecniche e peggio ancora vengano brevettate e proposte come proprie.
da leggere
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