Detección de ondas sísmicas con piezoelemento

Si bien solemos ver elementos piezoeléctricos utilizados para producir sonidos, [Veedo] Pensé que podrían usarse de una manera más útil. Compró demasiadas aletas de película piezoeléctrica y decidió usarlas para construir un sensor sísmico improvisado.

Las válvulas piezoeléctricas venían con pesos adjuntos en un extremo, aunque al probarlas, descubrió que más o menos solo detectaban vibraciones con frecuencias en el rango de KHz. Debido a que los terremotos tienden a producir vibraciones en el rango de 30 a 80 Hz, tuvo que ajustar su arreglo para detectar las frecuencias apropiadas. Para hacer esto, colocó un peso hecho de tornillos y arandelas, verificando las señales de salida en su osciloscopio hasta que las frecuencias de detección dominantes estuvieran en el rango de 40 Hz.

El sensor se adjuntó a una zapatilla, luego se conectó a través de un amplificador de carga para crear una pequeña señal de CA que flota en 2.5Vdc. La mitad inferior de la onda se corta con un diodo, después de lo cual se suministra en Arduino Mega. Luego, los datos sísmicos se envían a su cuenta de Pachube para su almacenamiento, aunque puede ver las fuentes localmente a través del servidor web programado en el Arduino.

No estamos seguros de con cuánto tiempo de anticipación le daría este arreglo en caso de un terremoto, pero parece un proyecto divertido para construir en ambos sentidos.

  • Kelvin dice:

    ¡Esperemos que no tenga piso de madera!

  • registro dice:

    Los terremotos son mucho más bajos en frecuencia.

    La aceleración máxima en la región del epicentro es inferior a 10 Hz.

    kp. Figura 10.10, página 500
    Sismología Cuantitativa
    aki y ricardo

    • Saad Qaiser Kan dice:

      ¿Podría decirme las diferentes frecuencias de un terremoto o darme un enlace a cualquier artículo útil al respecto? Estoy trabajando en el sistema de alerta temprana para terremotos con nodos de sensores inalámbricos.
      Saludos

  • dice dice:

    Con el mismo propósito recopilo estos módulos piez de encendedores eléctricos. Si se golpea con un dedo, un VOM actual de alta impedancia ya muestra unos pocos voltios. La parte difícil parece ser mecánica. Intuitivamente entiendo que el peso debe poder oscilar libremente, y se requiere una cierta cantidad de humectación para aplanar la curva resonante. Como en los libros de texto, la frecuencia resonante omega = sqrt (k/m).

    Carrete de voz asegura más desplazamiento. La amortiguación se puede ajustar cargándolo con una resistencia. Tal vez un altavoz de graves completo, una vez que se fija una masa en el centro, sería un buen sismómetro de 1 eje. Pero son caros.

    Sin embargo, una pieza no tiene elementos elásticos y, por lo tanto, prácticamente no presenta desplazamiento (k es muy grande). Después del acoplamiento rígido al peso, la frecuencia de resonancia será alta. Una masa que asegure un omega bastante bajo podría ser insoportablemente grande, y podría necesitarse casi corta para humedecer.

    Es por eso que actualmente estoy planeando dos resortes de compresión en lados opuestos del peso. Entonces se podría colocar una pieza entre uno de los resortes y su soporte. Sin embargo, a pesar de ser un adicto a guardar componentes electrónicos y pequeñas piezas mecánicas, mi colección de resortes todavía es demasiado pequeña :/

    • Medix dice:

      Había un artículo que leí hace años en una de las ediciones de "Engineer's Mini Notebook" de Forest M. Mims que describía un arreglo similar usando un imán permanente suspendido en un tubo largo (unido al piso) y cerca de la voz de un teléfono. trap (de un celular viejo). Un simple amplificador operacional proporcionó el impulso.

      Sin embargo, no pude encontrar el artículo por un tiempo.

      • cucharadas dice:

        ¿Algo como esto?
        http://njsas.org/projects/tidal_forces/01/baker/index.html

      • bwmetzpo dice:

        También recordé ese artículo y todavía tengo una copia. Páginas 40-41 del Folleto de Minería del Proyecto Científico, RS # 276-5018. Usó dos amplificadores operacionales 741; bobina eléctrica telefónica o relé de 9 voltios; tres resistencias y un indicador LED, o un detector piezoeléctrico opcional.

  • Henré dice:

    ¿Cuál es el efecto de agregar pesos? (Noob mecánico aquí)

    • QWERTY dice:

      El peso almacena energía cinética y la libera después de que la fuerza inicial desaparece.
      Porque cuanto más peso => ​​más energía se necesita para moverlo => más tiempo se tarda en aplicar la cantidad de energía => más tiempo se tarda en "descargar" la energía almacenada, entonces cuanto más peso se agrega, el baje la frecuencia que oscila.
      (puede ver claramente la similitud entre el peso en mecánica y el condensador en electrónica)

  • mjrippe dice:

    Entonces, ¿es más un sensor de "Boom Car" porque funciona en el rango de sonido? Me enteraría todo el tiempo en Baltimore...

  • jc dice:

    Sabes que el objetivo final no tiene que ser una alerta temprana. Si los sensores pueden detectar la compresión inicial contra la contracción (no estoy seguro si su forma de onda pirateada lo hace), podría usar un conjunto de estos para ubicar el epicentro del terremoto y la orientación (en al menos dos planos posibles) de la ruptura de la falla.

    Aunque se ha documentado que son audibles de cerca en el epicentro debido a la atenuación debido a que las formas de onda sísmicas de viaje tienden a ser de 0,5 a 20 Hz dependiendo de la distancia.

    En total, esto es más barato que los geófonos de 1hz que tengo. 🙂

  • David dice:

    Para mi tesis, en realidad utilicé acelerómetros de película piezoeléctrica para hacer un estudio de reflexión sísmica (imágenes del subsuelo)... donde casi todos estos "sensores" están integrados en un paquete pequeño y conveniente.

    • Garolo dice:

      Dave, ¿hay alguna posibilidad de obtener una copia de su tesis en su publicación en 2011, "Para mi tesis, en realidad usé acelerómetros piezoeléctricos para hacer un estudio de reflexión sísmica (imágenes del subsuelo) ... donde casi todo ese" sensor " las cosas están integradas Estoy interesado en el diseño Me gustaría hacer un sensor sísmico barato que pueda determinar la profundidad de un lecho rocoso poco profundo o un casco duro (5 a 30 pies).

  • chris chapman dice:

    Las ondas P y S son de 0,5 Hz a 10 Hz para terremotos locales, otros terremotos pueden ser de 0,5 Hz a 2 Hz. La onda S es aproximadamente 0,46 x el período de la onda P. Las ondas superficiales tienen periodos de unos 20 segundos.

Victoria Prieto
Victoria Prieto

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