manuale STAZIONE SISMICA DOLQUAKE DOLFRANG auto costruibile

MANUALE DOLQUAKE & LINK

SISMOLOGIA - RETE SISMICA
STAZIONE SISMICA AUTO COSTRUITA

Parte 1°

Una serie di links utili per la realizzazione del progetto.

Links utili

dolfrang.net

La rete sismica dolfrang in costruzione

Le specifiche del sismografo

Come costruire il sismografo - tromografo progetto 9

Come costruire il sismografo - tromografo progetto 8

Due strumenti in uno, cambiano solo i software

Esempi di elaborazione con il tromografo

Manuale

CAPITOLO 1- MANUALE DI DOLQUAKE - RETE SISMICA

In questo manuale verranno descritte le principali funzioni del programma DOLQUAKE - progetto free che gestisce una reta amatoriale.

MANUALE DOLQUAKE INTRODUZIONE

Il progetto l'ho iniziato quando ho conosciuto Theremino.com un bellissimo progetto per chi vuole realizzare strumentazioni 24 bit 8-16 canali, anche fino ad un massimo di 200 se le frequenze di campionamento non sono troppo elevate.

In realtà all'inizio il progetto è stato finalizzato per la realizzazione di uno strumento per eseguire sondaggi HVSR tromografo che aveva bisogno delle massime prestazioni strumentali, elevatissima sensibilità (il Theremino è a 24 bit , ma è possibile pre amplificarlo di 1 2 4 8 16 32 64 128 x da software), una velocità di acquisizione da campione singolo fino a 500 hz/sec.

Terminato il progetto si è potuti passare alla realizzazione del sismografo sismico che a livello fi amplificazione deve essere 1000 volte meno sensibile del tromografo e la frequenza di acquisizione 500 hz. anche se dopo il filtraggio i dati vengono filtrati a 25 50 hz.

CAPITOLO 2 - COME COSTRUIRE UN SISMOGRAFO

L'immagine mostra la semplicita' di realizzazione del progetto

Si pensa che realizzare un sismografo o tromografo sia una cosa da esperti, in realtà nel caso del Theremino la cosa è semplicissima, la parte dell'elettronica è costituita da due schedine collegate da 5 cavetti di 10 cm e ogni geofono è collegato da 2 cavi di lunghezza 20 25 cm all'ADC 24 bit , il tutto collegato al pc con un cavo USB tipo cavo stampanti

Da cosa è costituito il sismografo -tromografo:

- N° tre geofoni 1 verticale , 2 orizzontali da 4,5 Hz 28,8 volt m/sec)

- scheda 24 bit ( L'ADC svolge tutte le funzioni di filtraggio , amplificazione e conversione da segnale analogico in digitale dei tre segnali acquisiti)

- master oppure scheda WIFI per trasferire i dati acquisiti al pc.

- cavo usb, di consiglia da 1.6 -2 m. di lunghezza.

1) il contenitore deve essere più più simmetrico possibile ( no a contenitori con rapporto > di 1 a 1,2 della lunghezza e larghezza), ideali sono le forme quadrate o rotonde.

L'involucro di plastica o di lamierino, se necessario, serve solo da " vestito " e non deve avere funzioni portanti e - o di trasmissione delle vibrazioni i geofoni devono essere collegati direttamente ad una piastra sottostante( se possibile) se mezzi nell'apposito contenitore di legno o di metallo.

Evitare fascetti per bloccare i geofoni che potrebbero danneggiare il sidmogrado.

2) Il peso deve essere superiore a 1,5 kg, fino ad un massimo di 5 Kg, pesi eccessivi portano ad avere inerzie della meccanica, aumentando il peso deve aumentare anche l'area di posa degli spyke.

3) I geofoni non devono essere fissati alla plastica o lamierino di pochi mm di spessore anche se bloccati ad essa con fascette, ciò può provocare in caso di rumori antropici e di vento inutili vibrazioni che sporcano il segnale e rende necessaria l'equalizzazione del segnale per rendere simile la risposta dei tre segnali.

4) I geofoni devono essere collegati al terreno in maniera diretta e tra di loro collegati da una struttura rigida. Per questo motivo si e' scelto il sistema con cubo in legno, in alternativa in alluminio più costoso e più pesante e meno elastico.

5) i punzoni non devono sporgere oltre a 1 - 3 cm dal fondo dello strumento

6) il rapporto tra la distanza media dei tre puntali ( che deve essere il più possibile uguale ) e l'altezza del baricentro da terre deve essere il minimo possibile per garantire stabilità in caso di rumori antropici e vento

7)la forma del contenitore deve essere limitato in altezza per ridurre l'azione del vento e di form il più possibile aerodinamica 

8) Meglio se il sistema è disponibile in kit completo da tutti i componenti pronto ad essere montato collegando i cavi e avvitando le viti e bulloni per limitare i costi di spedizione e i tempi di montaggio.

9) Il sistema deve essere stagno e predisposto per lavorare anche in situazioni ambientali avverse, neve, polvere e fango.

CAPITOLO 3 - DOLQUAKE FTP SETTING

PROGETTO n°2 - SISMOGRAFO PER SISMlLOGIA ACCELEROMETRICO

software di acquisizione free 
open source online free

progetto n° 2

il progetto è stato sospeso perchè gli accelerometri non permettono di ottenere un buon segnale

SISMOGRAFO PER SISMOLOGIA

immagine di Paolo Formicola

immagine di Paolo Sabetta

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Ho sempre desiderato realizzare una stazione sismica sperimentale, grazie all'esperienza fatta con l'acquisitore per HVSR - MICROTREMORI dove é necessario avere la massima qualità del segnale e contemporaneamente una elevata amplificazione, la nuova applicazione è stata meno impegnativa dal punto di vista hardware in quanto rimane praticamente la medesima ma con una minore amplificazione.

Il progetto permette di rilevare di terremoti anche lontani, pur essendo meno impegnativa dal punto di vista hardware si devono comunque superare problemi software relativamente complicati come l'analisi di spettro in tempo reale del segnale, l'equalizzazione e la trasformazione del segnale accelerometrico in velocimetrico e spostamento e viceversa oltre l'archiviazione e trattamento dei dati acquisiti in tempo reale.

Il progetto 2 è il naturale passaggio da un sismografo in grado di registrare microtremori di entità infinitesimi per i microttremori alla registrazione di terremoti con una soglia di partenza 10000 volte più elevata, tra i due sistemi di acquisizione cambia solo il gain che passa da 10000 a 10-25/50 e la frequenza di campionamento che da 500 hz può essere ridotta a 25 - 50 - 100 hz per ridurre la mole di dati da registrati nelle 24 ore giornaliere.

Come sempre è gradito il Vostro aiuto, i Vostri consigli e la Vostra esperienza in questo campo.

Due sono le vie da seguire:

1) trasduttore velocimetrico amplificato con gain 25 - 100 x

2) trasduttore accelerometrico  meno sensibile

Anche in questo caso useremo il Theremino utilizzando i primi tre canali come velocimetro e gli altri

3 come accelerometro( attualmente l'attuale programma non è ancora predisposto a fare le due acquisizioni contemporaneamente ), le due tipologie di trasduttori si integreranno a vicenda e di ognuno cercheremo di sfruttare i vantaggi, anche se sarà possibile utilizzare solo l'accelerometro o i geofoni come trasduttore.

Per il velocimetro la maggiore sensibilità e pulizia del segnale, per l'accelerometro la linearità del segnale praticamente da 0 hz fino ad oltre i 100 hz.

Il software per  il momento da il minimo per poter acquisire e registrare gli eventi sismici, molto ancora è da realizzare,, tutti coloro che vorranno fare le prime sperimentazioni son sempre bel accetti, si potrà iniziare 

1) con l'unità accelerometrica del costo inferiore a 45 euro comprese le spese di spedizione ma anche i risultati sono limitati e adatto per registrare terremoti di una certa entità in su  avvenuti a distanze crescenti in base al grado di sismicità.

2) Di sta lavorando per un accelerometro multiplo da 2 a 12 componenti triassiali preamplificati, sicuramente i risultati saranno notevolmente superiori a quelli attuali sia in termini di pulizia del segnale  fino ed oltre 10 volte e una definizione elevata.

Il software ha una videata per visualizzare 1-2-3  tracce e 6 drum per vedere nell'arco delle 24 ore.

Chi è interessato mi contatti al seguente email dolfrang @ libero . it

La soluzione è anche adatta in zone altamente sismiche come la costa paficica americana, la grecia - turchia, l'indonesia, il giappone ecc.

in tal caso la scarsa sensibilità strumentale  sarà sufficiente per registrare  tutti i terremoti anche lontani di una certa magnitudo

Si sta lavorando per un sistema di acquisizione  accelerometrico con elevata qualità e risoluzione, pertanto  in attesa di tale sistema potrà essere uilizzato l'accelerometro sotto riportato. 

Il nuovo sistema permetterà di registrare con una buona qualità terremoti  da 0 a 0.1 g. invece degli attuali  0 - 2 g  pertanto 10 volte più sensibile e 4 - 12 volte più pulito di quello usato attualmente attuale.  

Si tratta della soluzione più semplice da realizzare e meno dispendiosa e migliorabile nel prossimo futuro, logicamente le prestazioni sono molto scarse rispetto  al sistema velocimetrico.

Non ha una elevata sensibilità, può registrare sismi  di scala rickter >=2 NON ECCESSIVAMENTE DISTANTI  , non registra rumori dovuti ad auto che passano a 10 metri dal sensore,e vibrazioni antropiche  in una casa se sono sbattimento di porte , ascensori ecc ache al 3/5 ° piano in caso di vento.

I dati sono rifeirti al progetto 3 di seguito illustrato

Il grafico rappresenta l'andamento della distanza massima registrabile di un terremoto ascissa - (Km) acquisito con l'accelerometro Liss in funzione della magnitudo del terremoto ( ordinata )

I dati interpolati sono puramente indicativi e si riferiscono ad un sito poco rumoroso e privo di rumori antropici con sensori posizionati direttamente sul terreno

Aumentando i rumori antropici, i rumori ambientali e/o con una meccanica scadente della centralina le distanze massime si riducono ulteriormente.

A parità di altre condizioni la distanza massima per osservare un terremoto aumenterà anche per valori doppi o tripli, a seconda nel numero di schede utilizzate costituite ognuna da 4 accelerometri fino ad un massimo di 3 per un totale di 12 accelerometri a tre assi.

L'accelerometro potrebbe essere utile per monitorare le vibrazioni dovute a motori, cantieri, volate di mina in cava ecc anche per misurazioni lunghe nel tempo.

Ciò è dovuto al fatto che all'interno dell'accelerometro è stato inserito un filtro che taglia frequenze al di sopra di 100 hz  in modo da ridurre  il rumore ambientale  e prendere la fascia di frequenze che interessano maggiormente la sismologia che va da 0 a 50 hz .

E' possibile come vedremo nel prossimo paragrafo aggiungere un amplificatore a canale per aumentarne la sensibilità, vedremo come nel prossimo paragrafo.

Il materiale necessario è il seguente lo potrete trovare facilmente online:

POSSIBILI TIPOLOGIA DI SISMOGRAFI

PER SISMOLOGIA  ACCELEROMETRICI

PROGETTO 1

SCONSIGLIATO PER L'ELEVATO RURE INTRINSECO E PER LA BASSA SENSIBILITA'