Sismologia - primi test con accelerometro

SISMOLOGIA SPERIMANTALE 

CON ACCELEROMETRI

progetto superato

Gli accelerometri generalmente hanno minor sensibilità geofoni, un segnale accelerometrico più sporco di quello velocimetrico,  valisizzimi per registrare rumori antropici fino a 2- 6 g.

Per misure di microtremori non sono per il momento adatti perchè poco sensibili e con un rumore intrinseco relativamente alto

Pe la sismologia si sta pensando  ad accelerometri  particolare nel tentativo di aumentarne la sensibilità e migliorarne la qualità del segnale


DAL MANUALE THEREMINO adc 24 bit  si legge quanto segue:

Connettere Accelerometri - Parte 1 

Sistema theremino - Theremino_ADC24 - 28 giugno 2016 - Pagina 13

Gli accelerometri hanno una banda passante che si estende fino alla continua (0 Hz). 
Per alcune applicazioni questo è un vantaggio (i telefoni possono sentire la gravità terrestre e ruotare lo schermo), ma per sentire i movimenti del terreno la componente continua del segnale non serve.
Negli accelerometri la gravità provoca un forte sbilanciamento dell'asse verticale, che a riposo non misura 500 (valore centrale della nostra scala da 0 a 1000), ma circa 300, oppure 700. 
E anche i canali orizzontali non sono centrati sul 500, ma potrebbero segnare, ad esempio 450, a causa delle imprecisioni costruttive, presenti anche nei migliori accelerometri. 
Se i segnali di ingresso non sono centrati, allora impostando Gain maggiore di 1, si amplificherebbe lo sbilanciamento e si andrebbe a lavorare fuori dalla zona utile (valori di uscita minori di zero o maggiori di mille). 
Quindi per eliminare la componente continua dai tre segnali di ingresso si devono interporre tre filtri passa alto, come quello illustrato in questo grafico. 

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Connettere Accelerometri - Parte 2 

Sistema theremino - Theremino_ADC24 - 28 giugno 2016 - Pagina 13

Preparare l'adattatore come si vede in questa immagine.
Per saldare bene è importante la preparazione.
Usare stagno con piombo e resina (lo stagno senza piombo va bene solo per la produzione automatica). Prima di saldare, ogni componente deve essere accorciato e stagnato.
I fili devono essere spellati per 2 millimetri, arricciolati e stagnati. Infine si uniscono le parti e si saldano con una unica fusione, senza ritoccare o “spennellare” con il saldatore.

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SI RIMANDA al manuale ADC 24 BIT  DI THEREMINO per avere maggiori informazioni

PER IL MOMENTO E' STATA SOSPESA LA SPERIMENTAZIONE CON GLI ACCELEROMETRI IN QUANTO QUELLI ATTUALMENTE USATI SONO POCO SENSIBILI O TROPPO COSTOSI

ATTENDERE L'ARRIVO DEL NUOVO ACCELEROMETRO THEREMINO CHE CON IL 24 BIT PROBABILMENTE PERMETTERA' DI AVERE DEI BUONI RISULTANTI NEL CAMPO DELLA SISMOLOFIA  DIMEZZANDO I COSTI DELL'ATTUALE SISMOGRADO  CO GEOFONI

In questa pagina verranno pubblicate le prime sperimentazioni di acquisizione sismologica con un accelerometro economico  per poter realizzare stazioni  sismologiche 3d a costi ridotti.

In queste prime sperimentazioni è stato utilizzato:

1) Come collegare un accelerometro lis344 
al theremino Master adc 16

Gli accelerometri sono ottimi per i sismografi, la loro banda passante da 0 Hz a 50Hz è ideale per la rilevazione dei terremoti.

Si consiglia di usare il LIS344 per il suo rumore molto basso.

Gli accelerometri sono troppo rumorosi per i micro-tremori, ma sono ottimi per i terremoti, dal grado zero della scala Richter in su, fino ai terremoti più forti, in un’unica gamma.

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Perchè non inserirlo nell'acquisitore sperimentale 3 canali HVSR ch1,2,3 e accelerometro CH4,5,6 cosro aggiuntivo di 12 euro in più..!!!

canali 6 di cui 3 trasduttori velocimetrici e 3 accelerometrici 

frequenza di campionamento 500 hz a canale

Possibilità di acquisizione contemporanea accelerometri e geofoni e di salvare contemporaneamente file SAF accelerometrico e SAF velocimetrico dello stesso sondaggio

Durata di acquisizione limitata dalla dimensione dell'HD e/o ram

Visualizzazione in tempo reale delle 3/6 tracce sismiche e molto altro ancora.

2) altro accelerometro lis344  come si collega

3) Prototipo di amplificatore a gain variabile pilotabile da Pc con gain 1- 20 x nella versione sperimentale,  potenzialmente aumentabile  nella versione  finale.
Lo schema è riferito al collegamento al vecchio accelerometro.

soluzione da scartare per la sismologia e microtremori

4) Theremino master versione 3 - 4 - acquisitore

5) software  free - Progetto DOLFRANG - THEREMINO

In fase di realizzazione e completamento. nella versione finale potra gestire la rete di 1 o più stazioni sismologiche in tempo reale.

Il programma pur essendo già funzionante prevede molti altri miglioramenti, funzione, interessante sarà anche la funzione ANALISI DEL SEGNALE , integrare e derivare il segnale per calcolare la velocità, l'accelerazione, lo spostamento, fare la FFT, filtrare il segnale, equalizzarlo e eseguire la IFFT  e molto altro ancora....

PRIMI RISULTATI

Un grazie va rivolto all'amico Maurizio Mistrali che cura l'assemblaggio del sistema per i test eseguiti in un ambiente silenzioso e lontano da rumori antropici.

Da ringraziare anche Theremino.com per il supporto tecnico , schemi elettrici forniti e consigli tecnici preziosi per l'interfacciamento dell'hardware al software e per l'Utilizzo del programma HAL semplice e veloce interfaccia tra tra il dato acquisito  e l'applicazione specifica ( in questo caso il programma di sismologia)

Si tratta di acquisizioni eseguiti  a frequenze si 100 - 200 Hz battendo sul pavimento ad una distanza di circa 1,5 m.

Il sistema può acquisire segnali sismici con frequenze che andranno da 50 a 500 hz  e visualizzare in tempo reale la traccia sismica dei tre canali su monitor, su drum o al superamento di una determinata soglia  archiviare l'evento sismico su Hd

E' possibile registrare ogni ora tutti i dati numerici acquisiti  su hd in formato SAF - tale funzione non è ancora funzionante perfettamente.

figura 1

immagine di una delle tre tracce sismiche generate da un impatto sul terreno evidente il primo arrivo del segnale  marcato da una tacca rossa

Figura 2

Sovrapposizione  dei tre segnali acquisiti.

E' possibile  caricare i file di testo di ogni evento importarli su Excel o altro programma analogo per poter visualizzare il segnale , trattarlo, archiviarlo ecc in maniera semplice e veloce

Notare il perfetto offset  delle tre tracce cosa relativamente difficile in presenza di valori di segnale estremamente bassi 

figura 3

Esempio di simulazione evento sismico - test di prova.

Attivanso la funzione  "Ultimi Terremoti" è possibile visualizzare in maniera automatica su monitor l'ultimo evento verificatosi, e del medesimo visualizzare il segnale accelerometrico, velocimetrico e spostamenti( quest'ultimo in fase di realizzazione)

Figura 4

Esempio di visualizzazione drum ad elevata definizione  3600 x 1200 pix  aggiornato ogni secondo su video e ogni 0,5 - 15 minuti online

Ogni pagina di registrazione copre le 24 ore di tempo  ( ogni riga è 1 ora ogni tacca verticale 1 m / 10 minuti