Seismometer im Selbstbau

[Niklas]

Hallo Hugo,

wenn es Dich einmal in meine Gegend verschlägt, bist Du gerne willkommen!

Vorab schon mal ein Foto von meinem FBV. Ich habe noch die erste Platinenversion drauf, möchte aber darauf hinweisen, dass ich erstens die SMD Keramikchip-Kondensatoren durch Folienkondensatoren ersetzt habe, die ich für nicht gerade günstige 4,39 Euro pro Stück bei Conrad gefunden habe (Best.Nr. 450662-62). Damit erfülle ich die Angaben des Konstrukteurs.

Zweitens: es gibt eine Version 2.0, der Schaltplan ist ebenfalls auf der Internetseite von Brett Nordgren zu finden.

Im Gegensatz zur Version 1.13 gibt es gleichzeitig einen differentiellen Ausgang mit geringer Verstärkung und einen weiteren mit einer um den Faktor 50 höheren Verstärkung.

Gleichzeitig wurde die Ausgangsspannung des Temperatursensors um den Faktor 10 angehoben, sodass nun 100mV pro Grad C anliegen - bei 25 C sind das also 2,5 Volt.

Hier ein Foto vom noch nicht fertiggestellten Instrument:

DSC_7522.jpg (148.25 KiB) 17680 mal betrachtet

Erst mal liebe Grüße,

Niklas
OE5PSO

[micha2]

Hallo Niklas,
ein wirklich interessantes Thema! Denke, daß ich mich nach dem Spektrometerprojekt mal in die Grundlagen der Seismik einarbeite. Scheint ja ein komplexes und anspruchsvolles Teilgebiet der Geophysik zu sein!!!
Aber vor allem bin ich immer wieder von deiner Mechanik beeindruckt

Glück auf
Krumi

[heisa]

Hallo Niklas

Ich kann mich da nur der Meinung vom Krumi anschließen die Ausführung deiner Mechanik ist wirklich sehenswert da könnten sich selbst Profis eine Scheibe abschneiden.Ja ich glaube wenn einem ein Thema fasziniert kann man Höchstleistung erbringen.
Danke für dein Angebot, wenns im August für dich einmal passend wäre würd ich mich gern anmelden.
Im September liegt eine Dienstreise in der Luft.
Machst du noch etwas in Richtung Gamma Spektrometrie ? Wo liegt dein Interesse bei der Strahlungsmessung ? Ja und die Unterschrift war natürlich eine Überraschung.

Hugo
73/OE3HEB

[Niklas]

Hallo Krumi und Hugo,

ich freue mich über den Besuch auf "meiner" Seite. Ich gehöre immer noch zu den interssierten Lesern der Gamma Spektrometer Seite, kann aber leider nicht recht viel zur Thematik beitragen. Ich lebe aber in der Hoffnung, dass sich irgendwann die Informationen auf Krumis Seite so verdichtet haben, dass ich ein entsprechendes Gerät verwirklichen kann.

Die Strahlungsmessung ist ein Teil meines Interesses an Umweltmesstechnik allgemein. Insbesondere nach Kernkraftunfällen mit zu erwartendem Anstieg der Umweltradioaktivität kommt das Thema wieder nach oben.

So habe ich gemeinsam mit mehreren Partnern, darunter OE5GPL und OE5PLN, vor einem Jahr (Fukushima...) den Bau einer Radioaktivitätsmessstation begonnen, basierend auf einem Geigerzähler, mit Auswertung durch einen PIC Mikrokontroller. Das Gerät misst in einstellbaren Intervallen die Umgebungsradioaktivität und speichert einen mehrere Jahre umfassenden Datensatz, der über USB ausgelesen werden kann. Ein Prototyp liegt inzwischen vor und wird gerade überarbeitet.

Sollte es die Zeit eines Tages zulassen, möchte ich ein Feinstaubmessgerät und ein Schwefeldioxid-Messgerät bauen, ein Staubsensor und eine entsprechende Messbrücke für Fluoreszeznspektroskopie liegen bereits in meinem Bastelkeller.

Vorher aber würde ich gerne ein Fluxgate - Magnetometer bauen, leider sind die Informationen darüber noch zu spärlich. Ich habe schon daran gedacht, einen entsprechenden Thread zu eröffnen, vielleicht hat ja schon jemand was in der Schublade... .
Ich experimentiere aber schon mit verschiedenen Kernen, auch der Ansatz von Burkhard Kainka zum Thema ist nicht uninteressant (werde euch mal ein paar Informationen ins Netz stellen).

Ja, die Mechanik. Ist ein gutes Stück Arbeit, die Teile mit Baumarktmaschinen aus teilweise 2cm dicken Aluplatten zu sägen, die man nach Monaten des Suchens vom Alteisenplatz zusammengetragen hat. Es gehört schon eine gute Portion Überzeugung dazu

Freut mich, wenn es gefällt! Nicht auszudenken, was wir zusammenbringen würden, wenn wir die Kräfte bündeln würden, das Wissen von Hugo, die Elektronikkenntnisse von Krumi und ein bisschen Mechanik von mir

73 und Glück auf!

Niklas

PS: denkt mal über das Magnetometer nach!

.

[Niklas]

Hallo,

nachdem ich einen Hinweis zur LT1010 - Problematik erhalten habe, möchte ich das Thema noch einmal ansprechen:

nach anfangs erfolgloser Suche nach einem Lieferanten habe ich zum IC folgenden Hinweis gefunden:

Zitat:

FIELD ENGINEERING BULLETIN
July 30, 2001
Orban models: 2200, 8101B, 8182ASAP, 8185A, 8200, 8208, 8218

Replacing the LT1010

The LT1010CH Power Buffer has been discontinued by Linear Technologies. This component is used in
several different Orban products, some which are still in production. Due to the obsolescence of the
LT1010, a replacement component must be used. Unfortunately there are no known pin-compatible
packages that satisfy the functional requirements. The BUF634T manufactured by Burr-Brown is an
electronically suitable replacement device. The LT1010CH device uses a TO-39, 4-pin “can” package,
whereas the BUF634T comes in a TO-220, 5-pin package.

Ende

Die Ganze Nachricht kann man hier nachlesen:

ftp://ftp.orban.com/Bulletins/Replacing_the_LT1010.pdf

Daraufhin habe ich mich entschlossen, den BUF634 einzusetzen, trotz des nicht gerade niedrigen Preises. Das Bauteil ist sicher überqualifiziert, funktioniert aber

Inzwischen habe ich auch Quellen für den LT1010 gefunden, unter anderem Völkner Elektronik (der das Conrad - Sortiment zu vernünftigen Preisen verkauft). Ich gehe inzwischen davon aus, dass sich das Bulletin nur auf die Gehäuseform des LT1010CH bezieht.


Liebe Grüße,

Niklas

[Niklas]

Suchanfrage:

für den Betrieb des Force Balance Seismometers ist eine Feder nötig ("astatic leaf spring"), die aus entsprechendem Federstahl hergestellt werden muss. Das Material wird im Originaltext mit 17 - 7 stainless steel alloy bezeichnet.

Die Dimensionen:

Stärke: 0,3 mm
Länge: 168 mm
Breite: 16 mm

Wer hat eine Idee, wo man so ein Material in geringen Mengen erwerben kann? Hat vielleicht jemand was Passendes in der Schublade liegen?

Kunststoff geht übrigens auch, etwa ein starker Kabelbinder aus dem Baumarkt... auch ein Sägeblatt einer Eisensäge habe ich schon im Einsatz gesehen


Danke und liebe Grüße,

Niklas

[micha2]

Suchanfrage: für den Betrieb des Force Balance Seismometers ist eine Feder nötig ("astatic leaf spring"), die aus entsprechendem Federstahl hergestellt werden muss. Das Material wird im Originaltext mit 17 - 7 stainless steel alloy bezeichnet...

Hallo Niklas,
Zwei spontane Einfälle:
1) Im Verpackungsgewerbe gibt es Stahlbänder zur Fixierung von Pflastersteinen, Maschinen etc. auf Europaletten. Diese Bänder haben in etwa die gesuchten Abmessungen und bestehen aus sehr hartem, federndem Stahl. Findet man bisweilen meterweise auf Großbaustellen im Abfall.
2) Eine große Uhrfeder aus alten Wanduhren o.ä.
Diese Federn kann man zuerst ausglühen und anschließend glätten und zuschneiden. Nach der Bearbeitung dann wieder härten.

...Ich lebe aber in der Hoffnung, dass sich irgendwann die Informationen auf Krumis Seite so verdichtet haben, dass ich ein entsprechendes Gerät verwirklichen kann...

Don't Panic! Unabhängig von der Machbarkeit der Dioden/Kristallkombination werde ich den Analyser soweit entwickeln, daß er sowohl für SEV's, als auch für fensterlose PIN-Dioden (zur Alphaspektroskopie), einsetzbar ist.
Um den Nachbau zu vereinfachen, habe ich ja extra den ursrünglichen (schweineteuren) AD-Wandler durch einen wesentlich preiswerteren, einfacher anzusteuernden Typ ersetzt.
Bis zum fertigem, nachbausicherem Design wird aber wohl noch etwas Zeit verstreichen.

PS: denkt mal über das Magnetometer nach!

Ich habe mich vor etlichen Jahren mal ausgiebig mit den Magnetometern beschäftigt.
Sowohl für die klassische Förstersonde/Fluxgate, als auch für den Protonenpräzessionsmagnetometer, hatte ich funktionierende Laboraufbauten.
Sobald ich wieder im Labor bin, werde ich mal schaun, was ich dazu noch finde.
Ich befürchte jedoch, daß beim letzten Umzug die meisten Unterlagen dazu verschwunden sind

Das Prinzip der Förstersonde resp. Fluxgate ist ja relativ simpel:
Man nehme einen Weicheisenkern und treibe diesen mit der Erregerspule wechselweise in die pos. und neg. Sättigung. Mit der Abnehmerspule mißt man dann die Differenz der jeweiligen Sättigungsdauer.
Für den vertikalen Fluxgate hatte ich damals den Kern eines Ringkerntrafos neu aufgewickelt und mit entsprechenden Spulen versehen.
Für die Horizontalkomponenten kann man auch prima die Kompasssensoren aus der Bootselektronik verwenden. Dieser Sensor besteht aus einem Weicheisenring, der schwimmend in Öl gelagert ist und sich dadurch automatisch zur Lotrichtung einpendelt.
Werde dazu demnächst mal ein paar Fotos zeigen, da ich die Sensoren noch irgendwo rumliegen habe...
Eine andere, sehr interessante Variante der Förstersonde findet man hier: http://www.uni-ulm.de/fileadmin/website ... tung_E.pdf

... Und wenn sich jetzt noch ein Spezialist für Selbstbau-Gravimeter einfindet, richte ich ein neues Unterforum für experimentelle Geophysik ein. Außerdem wäre noch das weite Feld der Geoelektrik sehr interessant...

Wer sich für die Geophysik interessiert, findet hier eine interessante Einführung:
http://www.geo.uni-jena.de/geophysik/in ... ericht.pdf

Sorry für meinen ausschweifenden Beitrag und mit lachendem Glück auf
Krumi

[heisa]

Hallo Niklas

Betreffend deiner Materialsuche, schau einmal auf die Homepage der Fa. Petzolt in Wien die haben
glaub ich was du brauchst in ihrem Angebot.

Hugo

73/OE3HEB

[Niklas]

Hallo Hugo,

der Hinweis auf die Firma Petzolt in Wien war ein Treffer ins Schwarze, dort hat man doch tatsächlich entsprechendes Material, 100 mm breit, als Meterware lagernd. Leider sind die Versandbedingungen mit Mindermengenzuschlag, Versandkosten und Nachnahmegebühr alles andere als Kundenfreundlich. aus 18,- Euro für einen halben Meter (Mindestmenge) können dann schon mal 70,- Euro werden, wenn man das Teil nicht selber abholen kann. Ich werde mir da noch was einfallen lassen müssen...

Vorerst wird es dann wohl das Verpackungsband werden, auch diesem Vorschlag ist durchaus was abzugewinnwen

Jedenfalls vielen Dank für die Mithilfe!

LG Niklas

[Niklas]

... Und wenn sich jetzt noch ein Spezialist für Selbstbau-Gravimeter einfindet, richte ich ein neues Unterforum für experimentelle Geophysik ein. Außerdem wäre noch das weite Feld der Geoelektrik sehr interessant...

Hallo,

Spezialist nein, aber ich möchte gerne das 1 Euro Gravimeter vorstellen:

Die oberste Platine ist durch zwei eingeklebte Metallspitzen auf seitlich angebrachten Magneten nahezu reibungsfrei gelagert. In Schwebe gehalten wird sie durch die abstoßenden Kräfte zweier Magneten, einer unter der Münze, der andere auf der untersten Platine. Eine Spule unter dem oberen Magneten (hier gerade nicht zu sehen) hält die obere Platine in einer gewissen Position, die durch eine Lichtschranke (links im Bild) gemessen wird. Der nötige Strom wird ausgewertet.

Das "Gravimeter" muss auf ein hundertstel Grad temperaturstabil gelagert werden, damit es weiß, wo der Mond steht. Auch das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie lässt sich damit wunderschön zeigen...

Lg Niklas

[micha2]

Tolle Sache!
Nach diesem Prinzip habe ich mir in meiner Jugend mal eine "schwebende Erde" gebaut:
Als Globus diente der Sammelbehälter eines Bleistiftspitzers. Die Kugel wurde von einem Elektromagnet in der Schwebe gehalten. Als Lagesensor diente auch eine Lichtschranke, die zusammen mit dem Power-OpAmp des Magneten den Regelkreis bildete. Hat prima funktioniert - bis wir mal auf die Idee kamen, die Kugel mit dem Luftgewehr abzuschießen... Aber das gehört wohl nicht hierher

Vor allem die Idee mit dem "Magnetlager" ist genial. Sollte man sich für andere Anwendungen mal im Hinterkopf behalten.

Glück auf
Krumi

[Niklas]

Hallo,

die Sommerpause ist zu Ende und das Seismometer soll nun bald in Betrieb gehen. Es fehlen nur noch wenige Teile.

Dank der großartigen Unterstützung von heisa, der mir das Federstahlband besorgt hat, bin ich ein gutes Stück näher am Ziel. Lediglich das Kraftkompensationssystem und das Tariergewicht müssen noch gefertigt bzw. montiert werden.

Hier ein paar Bilder dazu:

Der Magnet: Unter dem Kern befindet sich ein Seltenerdenmagnet, der für entsprechende Magnetkraft sorgt. Da sich Neodymmagnete wegen ihrer Sprödigkeit schlecht bohren lassen, ist die Verbindung mit Superkleber stabilisiert. Der Rest ist WIG-geschweißt.

FBV Magnet.jpg (95.66 KiB) 17400 mal betrachtet

Der Spulenkörper: Er wurde aus einer 30mm PVC-Platte gesägt und auf der Drehbank in Form gebracht. Darauf befinden dich geschätzte 85m Cu-Lackdraht 0,2mm. Ein paar Meter mehr, und ich hätte die geforderten 50 Ohm erreicht.

FBV Spule.jpg (98.33 KiB) 17400 mal betrachtet

Und so soll das ganze einmal zusammenwirken. Nicht vergessen, die Befestigungsschraube darf nicht magnetisch sein (hier eine NIRO-Schraube mit Nylonmutter)!

FBV System.jpg (109.3 KiB) 17400 mal betrachtet

Ich hoffe noch immer, dass auch andere ein Seismometer bauen und ihre Erfahrungen mit mir austauschen...


Liebe Grüße,

Niklas

[heisa]

Hallo Niklas

Erstens kann ich nur sagen wieder eine schoene Arbeit !
Ich hab eine Frage, bei quasi null Bewegung des Pendels sollte die Laenge des Pendelarmes doch keine
Bedeutung mehr haben (betreffend Periodendauer) lieg ich da richtig?
Du weist ich bin Miniaturisierungsfan und das Napa hat mich voll begeistert. Es muesste daher doch moeglich sein mit entsprechender Modifikation (weglassen der grossen Feder) das Napa auch fuer die Messung der Horizontalbewegung einzusetzen.
Bin schon neugierig auf deine Meinung

73/ Hugo

[Niklas]

Hallo Hugo,

bei den am Beginn des threads erwähnten Lehman-Seismometern mit Ölbaddämpfung war die "Pendellänge" durchaus ein Thema, weil man die Resonanzfrequenz gerne weit weg der zu messenden Frequenz sieht. Es kommt auch zu einer tatsächlichen Auslenkung des Armes, in der Größenordnung der Bodenbewegung, wobei die induktive Abnahme eigentlich die Geschwindigkeit misst.

Das SG-Seismometer mit seiner aktiven Dämpfung misst die Beschleunigung des Erdbodens - übrigens können das empfindliche Instrumente in einem Bereich von etwa 10 hoch minus 12 der Erdbeschleunigung. Ich denke auch, dass die Länge des Pendels von marginaler Bedeutung ist (wäre da nicht ein Grenzwert: ist die Pendellänge 0, ist auch die Empfindlichkeit dahin. Nahe 0 müsste sie demnach geringer sein). Immerhin besteht zwischen INYO und NAPA ein erheblicher Unterschied in der Größe, dennoch dürften beide Instrumente (gleich?) gute Ergebnisse liefern.

Mein INYO steht kurz vor der Fertigstellung, das NAPA liegt etwa halbfertig im Bastelkeller. Wenn beide Instrumente in Betrieb sind, kann ich etwas Verbindliches über den Einfluss der Größe sagen und werde das gerne hier im Forum tun. Bis dahin lasse ich mich von dem Umstand ermutigen, dass käufliche Beschleunigungssensoren nur millimetergroß sind und dennoch hohe Empfindlichkeit aufweisen.

Ich gehe auch davon aus, dass eine senkrechte Montage ohne Bandfeder problemlos möglich ist, zumal meine SG-Seismometer im Prinzip nichts Anderes sind. Hier ist aber die Einstellung der Dämpfung bzw. Gegenkraft ein kritischer Faktor. Bei richtiger Dosierung schwingt das Pendel nach leichtem Anstoßen etwa 1,5 Perioden nach, bis es zum Stillstand kommt. Stärkere Dämpfung vermindert die Empfindlichkeit, geringere verfälscht das Messergebnis wegen Nachschwingens. Das wäre bei einem "senkrechten Napa", wie Du es in Erwägung ziehst, zu überprüfen, zumal die Elektronik von Brett Nordgren keine Kalibriermöglichkeit vorsieht. Hier geht es wohl darum, ins kalte Wasser zu springen und eigene Erfahrungen zu sammeln

Ich wünsche Dir jedenfalls viel Erfolg und würde mich freuen, wenn Du uns an Deinen Erfahrungen teilhaben lässt!

LG Niklas

[Niklas]

Force Balance Seismometer

Zusammenbau und Inbetriebnahme

Als letzen Schritt vor dem endgültigen Zusammenbau und der Inbetriebnahme habe ich das Tariergewicht angefertigt. Die Angaben für die benötigte Masse lauteten "nach Bedarf" - in meinem Fall waren das genau 10 Gramm. Damit lässt sich der Arm mit einem möglichst geringen Spulenstrom exakt in Schwebe halten. Zu beachten ist, dass eine Längenänderung der Stahlfeder einen sehr großen Einfluss auf die erforderliche Masse hat. Hier ist eine Verschiebung um 1/10mm schon etliche Gramm wert. Das Verschieben der Masse ist wirklich nur noch eine Feinjustierung!

Ausgleichsmasse.jpg (116.24 KiB) 17287 mal betrachtet

Dann folgt der Zusammenbau: Kraftausgleichssystem, Arm mit Kondensatorplatte, Elektronik.

Force Balance.jpg (113.66 KiB) 17287 mal betrachtet

Hier die Gesamtansicht:

Gesamtansicht.jpg (134.79 KiB) 17287 mal betrachtet

Dann kommt wohl der spannendste Moment im Leben eines Technikers: die Inbetriebnahme. Wird das Instrument funktionieren? Noch einmal tief Luft holen...


LG Niklas

[Niklas]

Strom an....


Sche...

Der Arm flattert wie eine Nähmaschine...

Aus der Erfahrung mit früheren Seismometern weiß ich, das kann nur eine Ursache haben: Die Spule ist falsch gepolt. Anstatt der Bewegung entgegen zu wirken, verstärkt sie die Abweichung aus dem Mittel... schnell mal umgelötet...

Strom an...

alles läuft stabil. Kontrollleuchten gehen nach kurzer Zeit aus, also auch keine zu hohe Ausgleichskraft im Spiel, die Tarierung war erfolgreich. Aber zeigt es auch ein Signal an? Ein Oszilloskop muss her!

Und siehe da, das Force Balance Seismometer zeigt die ersten Erschütterungen an!

Die Empfindlichkeit übertrifft alle Erwartungen, ein Schritt im Labor wird zum Erdbeben... selbst die Bodenunruhe wird deutllich angezeigt! Dabei gibt es kein Nachschwingen, die Antwort auf ein Antupfen wirkt ungemein präzise. Genial!

Es werden wohl noch ein paar Versuche und eine Feinjustierung folgen, aber für's Erste ist die Sache zu einem Ende gekommen.

Mein besonderer Dank und Anerkennung gilt den Konstrukteuren Brett Nordgren und David Nelson für die Veröffentlichung der Konstruktionsunterlagen, sowie all jenen, die mir bei der Besorgung und Anfertigung von Teilen Unterstützung geleistet haben!

Ich werde in den nächsten Tagen einen Probelauf am Datenaufzeichnungssystem machen und dabei auch Vergleiche mit den älteren Seismometern herstellen. Die Ergebnisse werde ich hier posten.


Glück auf! sagt ein glücklicher

Niklas

OE5PSO

[heisa]

Servus Niklas

Bin erst heute wieder dazugekommen rein zu schauen und du wartest wieder einmal mit einer Meisterleistung auf. Ich kann nur den Hut ziehen Ich fürchte ich wiederhol mich aber das ist eine super schöne Arbeit.Ich habs bisher noch nicht geschafft die Konstruktionszeichnung für das Napa in einer für mich brauchbaren Form aus dem Netz zu ziehen. Ich werds aber nicht aufgeben.
Bin schon neugierig wie die Vergleiche mit deinen bisherigen Seismometern ausschauen aber ich glaub du hast mit dem Modell das Niveau kommerzieller Geräte erreicht.
Nochmals Glückwunsch
und bis zum nächsten mal
73/ hugo

[Niklas]

Erste Messungen

Derzeit laufen 2 Seismometer am AD-Wandler und liefern erste Daten zur Analyse. Da es aktuell keine größeren Erdbeben auf der Welt gab, fehlen noch Daten, die sich mit professionell erfassten Daten seismologischer Institute, vornehmlich der ZAMG, abgleichen lassen. Hier ein Link zu den Daten des Conrad-Observatoriums:

http://www.zamg.ac.at/cms/de/geophysik/ ... ion=europa

Gestern gab es dennoch ein Ereignis, das Aufmerksamkeit verdient: Das Österr. Bundesheer hat momentan Erlaubnis, über Oberösterreich Übungsflüge mit Überschall zu absolvieren. Der deutlich hörbare Überschallknall gestern in der Mittagszeit hat auch auf dem Seimogramm seine Spuren hinterlassen:

Überschallknall.png (146.9 KiB) 17209 mal betrachtet

Der obere Graph zeigt sehr schön das Hintergrundrauschen, aufgenommen mit dem FBV. Der Überschallknall unterscheidet sich nicht in der Intensität, sondern nur durch die Frequenz der Schwingung.

Das untere Signal kommt von LaCoste/Rhomberg Seismometer und wurde hier "rausgezoomt" (Skalierung obern +-10Volt, unten +-1,25Volt). Auf Grund der elektronischen Filterung ist das Hintergrundrauschen kaum zu sehen, der Knall dagegen sehr deutlich. Das zeigt, wie wichtig eine Filterung sein kann, wenn man weiß, was man sehen will.

Das zweite Diagramm zeigt eine Fast Fourier Transformation (FFT) des mikroseismischen Hintergrundrauschens mit deutlichen Maxima bei 2 und 6 Hz. Hier spielen Tiefdruckgebiete eine gewisse Rolle, die Stärke variiert von Tag zu Tag.

Weitere Ergebnisse folgen!

Liebe Grüße,

Niklas

[Niklas]

Ein Erdbeben - endlich...

Die ZAMG hat am 24.09.2012 ein leichtes Erdbeben in Österreich registriert.

Herdzeit 17:51 UTC
Magnitude 0.9

http://www.zamg.ac.at/cms/de/geophysik/ ... id52475260

Das LaCoste hat folgende Aufzeichnung geliefert:

2012 09 25 17 51 UTC MI 09.png (126.84 KiB) 17200 mal betrachtet

Die Signale sehen auf den Seiten der ZAMG etwas anders aus, das liegt wohl an den Filtern der LaCoste Elektronik. Die Schaltung stellt auch ein ungefiltertes Basissignal zur Verfügung, die ich künftig an einem anderen Verstärker nutzen werde, um "hohe" Frequenzen besser sehen zu können. Auch die Samplingrate ist mit 8 Sa/s/CH nicht sehr hoch gewählt. Die Differenz bei der Uhrzeit von einer Stunde liegt an den nicht synchronisierten Computern für Messung und Darstellung (UTC - MEZ).

In der Zwischenzeit habe ich auch ein Shackleford Gunderson Horizontalseismometer aktiviert und zeichne auf 4 Kanälen auf. Das soll künftig bessere Vergleichsmöglichkeiten schaffen.

Das FBV war gerade in Wartung...

LG Niklas

[Niklas]

27.09.2012

Heut Nacht ereignete sich in Italien ein Erdbeben der Magnitude 4,1.

Herdzeit: 01:08:23 UTC
Herdtiefe 2km (Daten von der ZAMG)

Zu spüren ist so ein Beben bei uns natürlich nicht, und auch am Ort des Geschehens treten keine Schäden auf.

Die USGS (United States Geological Survey) bietet auf ihrer Internetseite einen Laufzeitrechner für Erdbebenwellen an. Wenn man die Koordinaten der eigenen Station und des Erdbebens eingibt, dazu Uhrzeit, Magnitude und Herdtiefe, berechnet er die Ankunftszeit der Wellen. Hier ein link:

http://neic.usgs.gov/neis/travel_times/compute_tt.html

Das Ergebnis sieht dann so aus

Travel Times to YOUR Seismic Station

Based on the information that you submitted:


Station Coordinates : 48. 14.
Earthquake Latitude and Longitude: 41. 15.
Earthquake Depth (km): 2.
Earthquake Time: 1 8 23

Earthquake Magnitude: 5.5

Compute travel times for P, Pdiff, PKP, PKiKP

Expected 1s period body wave amplitude [ 3.28E-02 µm] [ 2.06E-01 µm/s]


Delta Azimuth (degrees clockwise from north)
(deg) eq-to-station station-to-eq
7.04 354.5 173.8

travel arrival time
# code time(s) dy hr mn sec
1 Pn 103.99 0 1 10 6
2 Pb 122.89 0 1 10 25
3 Pg 134.77 0 1 10 37
4 PKiKP 994.81 0 1 24 57

1 m 43 sek benötigt also das Signal bis zu meiner Station. Mal sehen, ob das stimmt...

Italien 2012 09 27 01 08 23.png (176.04 KiB) 17166 mal betrachtet

Na ja, gar nicht so schlecht


Das Sheckleford/Gundersen Horizontal - Seismometer zeigt das Signal am deutlichsten am High Frequ. Port. Auch am LaCoste Vertikal - Seismometer ist das Signal zu sehen, wenn auch nicht so deutlich.

Die größten Schwächen hat momentan das FBV. Dazu ist anzumerken, dass das sehr breitbandige Instrument am meisten für Luftdruckschwankungen anfällig ist und laut Konstrukteur ohne luftdichter Box gar nicht sinnvoll zu betreiben ist. Die Elektronik der Version 2.0, die hier zum Einsatz kommt, besitzt einen Ausgang mit geringer und einen mit um den Faktor 50 höheren Verstärkung. Den Highgain-Port kann ich im Moment gar nicht betreiben, da das Instrument permanent übersteuert ist und der Verstärker eher wie ein Diskriminator wirkt. Ich vermute also, dass das Beben im Rauschen untergegangen ist, da es momentan noch eher als Mikrobarometer wirkt. Der Highgain-Port ist eigentlich für sehr starke Ereignisse gedacht und soll den Dynamikumfang verbessern.

Ich werde akso nicht umhin kommen, ein entsprechendes luftdichtes Gehäuse anzufertigen.

Die Filterschaltungen des 2-Kanal Verstärkers von Lary Cochrane erweisen sich als sehr effizient. Das High Frequ. Signal, das auf A/D Kanal 4 (ganz unten) dargestellt ist, ist rausgezoomt, was nicht in diesem Umfang möglich wäre, wenn die niederfrequenten Anteile auch drauf wären. Das LaCoste besitzt eine gänzlich andere Elektronik, deren Integrator dafür sorgen dürfte, dass langsame Bewegungen sehr bevorzugt werden, was zu einem Verlust bei der Darstellung höherfrequenter Erschütterungen führt.

Ein weiterer Mangel meiner Station ist das Fehlen einer Zeitsynchronisation. Leider habe ich im Keller keinen Wlan-Empfang und die Hardwareuhr ist auf die Dauer nicht ausreichend genau.

Weiters kämpfe ich gegen eine größere Zahl unbekannter Signale, die des Nachts immer wieder die Seismogramme versauen. In Verdacht steht der Gefrierschrank aus dem Flur, da zwischen zwei Signalen eine Zeitdifferenz zwischen 4 und 7 Minuten liegt. Das könnte von Schwingen des Kompressors beim Ein- und Ausschalten kommen.

Für Erfahrungsberichte und Anregungen bin ich weiterhin sehr offen!

Liebe Grüße, 73! und Glück auf,

Niklas

[-jha-]

Die Beeinflussung des Seismometers durch niederfrequente Luftdruckwellen finde ich wirklich spannend. (Probleme mit Temperaturdrift kennt man ja und die daraus abgeleitete Notwendigkeit für temperaturstabile "Sensor-Öfen").

Was Lustiges: Mechanische Musiker-Metronome beeinflussen sich gegenseitig, wenn die gemeinsame Standfläche nur hinreichend labil ist.
Aufhängung des Brettes wird in diesem japanischen Video leider nicht gezeigt:
Nonlinear Dynamical Systems - Sychronization of 32 metronomes - Ikeguchi Laboratory
Intressant das selbst das Metronom, welches genau phasengedreht eingeschwungen war dann doch noch umgepolt wird.

[Niklas]

Die luftdichte Box

Der nächste und hoffentlich letzte Schritt in Richtung eines brauchbaren Messergebnisses ist die luftdichte Box für das INYO-Seismometer. Damit sollen Luftdruckschwankungen, die zu einem unterschiedlichen "Auftrieb" des Seismometerarmes führen und somit das Messergebnis verfälschen, wirksam unterdrückt werden.

Als Material habe ich 15mm starkes PVC-Glas der Firma SIMONA ausgewählt. Es ist (blau) transparent, was einen Blick auf die Kontrollanzeigen zulässt, aber vor allem lässt es sich gut kleben. Andere Kunststoffe wie PP oder PE müssten geschweißt werden, was für den Heimwerker nicht ganz einfach ist.

Leider ist es, zumindest aus meiner Sicht, schwer erhältlich. Am ehesten findet man es bei Verarbeitungsbetrieben, die im Behälterbau angesiedelt sind. Dort hat man aber mit Bastlern meistens keine rechte Freude. Hartnäckigkeit ist angesagt...

Die Dichtung besteht aus einer 4mm Moosgummimatte, die problemlos und für wenig Geld bei Amazon und vermutlich in jedem gut sortierten Bastlergeschäft erhältlich ist. Eine Platte von 300 x 450 x 4 mm kostet weniger als 3,- Euro. Es gibt auch selbstklebende Bänder davon, das hat aber den Nachteil, dass an den Ecken ein Stoß entsteht, der vermutlich schwer dicht zu bekommen ist.

Es fehlt noch die Kabeldurchführung, für die es (z.B. bei Reichelt) 15 polige D-SUB Steckverbindungen mit Dichtung gibt.

INYO Box.jpg (105.21 KiB) 17027 mal betrachtet

Auf die Auswirkungen auf das Rauschmaß bin ich echt gespannt. Ich werde über die Ergebnisse berichten, wenn ich so weit bin!

LG Niklas

.

[MatthiasM]

Hoffentlich ist die Kiste dick genug (und der Moosgummi nach Festziehen der Schrauben hart genug), daß die ganze Kiste nicht wie eine Barometerdose "atmet" und die Druckschwankungen nach innen weitgehend weiterreicht. Nut in den Rand, eine Gummischnurdichtung einlegen und den Deckel bis auf Anschlag (Plastik auf Plastik) anknallen wäre eine (aufwendige) Lösung, die zumindest den Einfluß vom Moosgummi eliminiert. Alternativ das ganze rund aus einem Rohrabschnitt mit zwei sehr dicken Deckeln machen. Hart-PVC ist aber tatsächlich schön zu verarbeiten. Mein Favorit zum Kleben war hier immer Tangit.

Abgesehen davon, da ich außer Bedenken und theoretischer Ratschläge nix zu Deinem Projekt beitragen kann - Hut ab absolut über alles bisherige!!

Hast Du Deine reichhaltig ausgerüstete "private Erdbebenwarte" mit den vielen, von Dir oft nur eher mal nebenbei erwähnten Instrumenten irgendwo ganz beschrieben?

Fragt interessiert und neugierig
Matthias

[Mannl]

"Bewegungsrichtung der Erdbebenwellen" -

Tipp: mal unter Erdbebenwellen "googeln"
Die Bewegungsrichtung hängt von der Art der Plattenbewegung im Bebenfall ab.
Verstärkung oder Dämpfung vom durchlaufenen Medium ...

Interessante Diskussion !

Glück Auf !

Mannl

[Niklas]

Hoffentlich ist die Kiste dick genug (und der Moosgummi nach Festziehen der Schrauben hart genug), daß die ganze Kiste nicht wie eine Barometerdose "atmet" und die Druckschwankungen nach innen weitgehend weiterreicht.

Ich danke Dir in jedem Fall für Deine Überlegungen, mit Bedenken und theoretischen Ratschlägen kann ich durchaus etwas anfangen!

Die Sache mit der "Barometerdose" beschäftigt mich jetzt in der Tat... ich werde insbesondere die Dichtung noch einmal überdenken.

Es gibt eine sehr interessante Seite, die sich mit Amateur-Seismometern unterschiedlicher Bauart beschäftigt. Der Betreiber hat ebenfalls das FBV gebaut, mit einem Druckgehäuse aus 10mm (3/8") Polycarbonat. Dazu hat er Studien angestellt und das Ergebnis veröffentlicht. Hier der Link:

https://sites.google.com/site/seismicse ... plot_study

Auch der Rest der Seite ist durchaus sehens- und lesenswert.

Bezüglich der Erdbebenwellen habe ich schon einiges gegoogelt und bin über die Komplexität der Phänomene zumindest oberflächlich informiert. Zur Beobachtung (den Ausdruck "Messung" möchte ich vorsichtshalber vermeiden ) setze ich derzeit 3 Horizontalseismometer nach dem Sheckleford Gundersen Prinzip ein, eines davon ist im Thread beschrieben - es ist das schönere, nicht das bessere. Die Konstruktion mit den Messingstäben hat sich in der Praxis als zu schwach erwiesen! Die mechanische Stabilität und somit Eigenschwingungsresistenz ist bei Messungen im Nanometerbereich ein keineswegs zu unterschätzender Faktor!!! Dennoch liefern die Instrumente ganz gute Resultate, zumal sie unempfindlich gegen Druckschwankungen sind.

Ergänzend habe ich ein weiteres Vertikalseismometer im Einsatz, dass nach dem LaCoste Prinzip aufgebaut ist und im Wesentlichen eine Eigenkonstruktion darstellt. Es ist ebenfalls im Thread abgebildet und liefert ganz gute Ergebnisse was die Empfindlichkeit betrifft! Ein Abgleich mit den Daten der ZAMG bestätigt das immer wieder. Selbst leichte Beben, etwa der Magnitude 2 werden europaweit gut erkannt. Man beachte, dass die Skala nicht linear ist und ein Beben der Stärke 2 nicht bloß halb so stark ist wie eines der Stärke 4. Ich denke, M 2 ist für den Menschen nicht wahrnehmbar, selbst wenn man genau darüber steht.

Mein Mikrobarometer ist auch so ein Sorgenkind. Zwar ist die Empfindlichkeit gut, aber der Standort schlecht. Auch müsste ich eine Rosette aus Einlassschläuchen mit etwa 25m Durchmesser auf ebenem, freiem Grund errichten, um die Druckdifferenzen zu mitteln. Dazu fehlt mir der Platz.

Dafür habe ich in der Zwischenzeit ein hochempfindliches Magnetometer gebaut, mit dem ich Variationen im Erdmagnetfeld sehr gut darstellen kann. Dazu waren zahllose Versuche mit unterschiedlichen Kernmaterialien und Konstruktionen erforderlich, ich habe wertvolle Erfahrungen dabei sammeln können. Ich habe verschiedene Sensortypen verwirklicht und es wäre wohl Wert, einen eigenen Thread darüber zu eröffnen. Der ÖVSV (österr. Amateurfunkverband) hat auch schon Interesse bekundet...

In Kürze soll auch das Magnetometer-Signal auf einem eigenen Kanal meiner Datenaufzeichnung liegen. Schwachstelle ist, wie so oft, der Standort, da ich die Wohnsiedlung nicht verkehrsfrei halten kann, denn schon ein vorbeifahrendes Auto verursacht ein Verlassen des Messbereiches von +-10 Volt.

Als kleiner Vorgeschmack der fertige Sensor...

Fluxgate 05.jpg (335.02 KiB) 17016 mal betrachtet

Der Sensor in seinem Gehäuse in einer Thunfischdose...

LG Niklas

[Niklas]

Erdbeben stellen sich mitunter sehr unterschiedlich dar.

Hier ein Seismogramm vom 6.10.2012, 20:37:11
Das Erdbeben ereignete sich in der Ägäis und hatte eine Magnitude von 4,5.

Die FFT zeigt eine Frequenz von 11,34 Hz.

Das folgende Seismogramm zeigt ein Erdbeben in Italien am 09.10.2011, 01:36:46, M2,5:

Nur wenige Minuten später ereignete sich in Italien ein weiters Erdbeben, die ZAMG hat die Magnitude nicht angegeben, ich schätze sie auf 2 bis 2,5. Der Vorgang dauerte diesmal fast 4 Minuten, die Grafik zeigt, wie schon oben, nur einen Ausschnitt. Andernfalls wären P-Welle und S-Welle schön zu sehen, aus dem Laufzeitunterschied lässt sich auch die Entfernung berechnen.

Die Laufzeit beider Beben von Italien bis hierher beträgt ca. 3 bis 4 Minuten.

Die Fast Fourrier Analyse ist ein wenig unscharf und ergibt eine Frequenz von 1,41 Hz und ein weiteres Maximum bei 11,6 Hz.

Alle Seismogramme stammen von den SG Horizontal-Seismometern.
Also: Seismometer bauen, Erfahrungen austauschen, ...



LG Niklas

[Niklas]

Wieder einmal ein paar Erdbeben...

Der 11.11. ist nicht nur der Beginn der Karnevalszeit - auch die Erdkruste zeigte sich lustig. Ich möchte es zum Anlass nehmen, über die Entwicklungen beim SG und FBV- Seismometer zu berichten.

Die luftdichte Box aus 15mm PVC-Glas ist schon einiger Zeit in Betrieb. Die Bedenken, dass sie zu wenig stabil sei und auf von Außen einwirkende Druckschwankungen reagieren würde, haben sich weitestgehend zerschlagen. Die 4mm Moosgummidichtung hat sich auf etwa 1 mm zusammendrücken lassen und ist nun ausreichend fest. Die abgedichtete Kabeldurchführung habe ich mit einer 15-poligen D-SUB Steckverbindung von CONNEX gelöst, die bei Reichelt erhältlich ist.

Im Inneren der Box hat sich eine Temperatur von 20,65°C eingependelt, die auf nahezu 1/100° stabil bleibt.

Zum ersten mal zeigt sich das High Gain Signal nicht übersteuert. Die sensationelle Empfindlichkeit kommt nun voll zum Tragen. Das folgende Seismogramm zeigt das Signal des FBV, ausgelöst durch ein Erdbeben der Magnitude 3,3 in der Ägäis, um 01:22:41 UTC, Herdtiefe 170 km. Die Laufzeit betrug etwas mehr als eine Minute. Das Instrument ist nahezu voll ausgesteuert (+-10 Volt).

Um das relativ lang dauernde Ereignis darstellen zu können habe ich das Signal komprimiert. Ein Teilstrich hat eine Länge von 12,5 Sekunden.

2012 11 11 01 22 41 3_3 Ägäis.png (152.3 KiB) 16750 mal betrachtet

Das zweite Seismogramm zeigt ein Erdbeben der Magnitude 4,2 in Polen, um 01:44:00 UTC, Herdtiefe 10 km. Ich habe diesmal die Signale aller vier Instrumente gegenübergestellt.

Auf CH 1 ist das gefilterte Signal des "großen" SG-Seismometers (horizontal) zu sehen, auf CH 3 das SG mit verkleinerter Bauform. Ergänzend ist anzumerken, dass ich die Pendelmasse von 56 Gramm beim Großen im Zuge der Reduzierung der Bauhöhe auf 45 Gramm verkleinert hatte. Das Ergebnis war nicht zufriedenstellend [...]. Ich habe dann eine weitere Reduktion auf 22 Gramm vorgenommen, was die Performance deutlich verbessert hat! Die Abstimmung dürfte so wesentlich besser passen. Dennoch zeigen sich Unterschiede zum Großen, es reagiert besser auf höhere Frequenzen bzw. schnellere Bewegungen, langsamere Bewegungen werden von der langen Ausführung besser verarbeitet. Ich werde bei Gelegenheit mal ein Foto einstellen.

Die Kanäle CH2 und 4 stellen jeweils das gefilterte, langperiodische Signal dar. Meines Erachtens enthält es wenig brauchbare Information und ich werde die Daten künftig nicht mehr aufzeichnen. Die frei werdenden Kanäle des A/D-Wandlers werde ich dann für das Erdmagnetfeld oder das Mikrobarometer nutzen.

Auf CH5 liegt der High Gain Ausgang des FBV (vertikal), auf CH6 der Low Gain Ausgang (hier ist noch reichlich Spielraum für Starkbeben, was uns hoffentlich nie passieren wird ).

Auf CH 7 liegt nun das LaCoste Vertikal, man beachte die Skalierung: das Signal ist sehr schwach und bedarf einer Nachbesserung.

Zum Schluss noch CH 8, die Temperatur in der FBV-Box. Schön konstant.

Ein Teilstrich ist hier 5 Sekunden lang.

2012 11 11 01 44 00 4_2 Polen.png (209.51 KiB) 16750 mal betrachtet

Liebe Grüße, Glück auf und 73!

Niklas

[Niklas]

Ein seltsames Signal und seine Deutung

Wie angekündigt habe ich einen Kanal der Datenaufzeichnung für das Mikrobarometer frei gemacht. Das Instrument ist nicht optimal konfiguriert, namentlich fehlt der großflächige, rosettenartige, aus porösem Material bestehende Einlass zum Drucksensor [...]

Dennoch liefert das Messgerät interessante Daten. Das Eintreffen von Tiefdruckgebieten, starkem Wind oder Föhn kündigt sich durch heftige Druckschwankungen an. Ganz nebenbei zeigen sich kurze Impulse, deren Herkunft ich noch nicht deuten kann. Allgemein geht man davon aus, dass auch das Eintreten von Meteoriten in die Erdatmosphäre messbare Infraschallereignisse auslöst.

Beruhigend ist, dass die Signale des Vertikalseismometers nicht mehr mit dem des Mikrobarometers korrelieren. Die luftdichte Box hält also die Druckschwankungen vom Seismometer fern und führen so zu keiner relevanten Verfälschung des Messergebnisses mehr.

FBV in Box 2.jpg (125.09 KiB) 16581 mal betrachtet

Es gibt also keine Übereinstimmung zwischen Druckschwankung und Bodenbewegung? Stimmt nicht ganz. Das letzte Nacht aufgezeichnete Signal gibt Anlass zu Überlegungen.

FBV Mikrobaro.png (111.86 KiB) 16581 mal betrachtet

Das obere Signal stammt vom Mikrobarometer, und zeigt offenbar eine Druckwelle. Unten ist das Signal des FBV. Es zeigt eine Bodenbewegung, die sich deutlich vom "Hintergrundrauschen" abhebt. Das Interessante dabei: Das seismische Signal beginnt schon etwa 3,5 Sekunden vor dem Eintreffen der Druckwelle.

Körperschall breitet sich wesentlich schneller aus als Luftschall. Zudem besteht er aus einer Longitudinal- und einer Transversalwelle, die nun ihrerseits wieder unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeiten aufweisen. Für die Erdkruste werden folgende Werte angegeben:

P-Welle (Primärwelle, Logitudinalwelle): 5000 bis 7000 m/s
S-Welle (Sekundärwelle, Transversalwelle): 3000 bis 4000 m/s

Zum Vergleich die Schallwelle in Luft bei 5°C: 334,5 m/s oder 2,99 ms/m.



Interpretiert man das seismische Signal als das Eintreffen einer P- und S-Welle, so ergibt sich aus dem Laufzeitunterschied eine Entfernung zum Ereignis von ca. 7 Kilometer, unter Berücksichtigung der Grenzwerte ergibt sich eine Unschärfe zwischen 3,5 und 14 Kilometer.

Es liegt zunächst einmal nahe, bei dem aufgezeichneten Ereignis an eine Sprengung zu denken. Der nächste Steinbruch, in dem gesprengt wird, liegt in Micheldorf, das ist exakt 14 km Luftlinie entfernt von meinem Standort. Das Drucksignal passt da nun gar nicht hinein und sollte erst 41,85 Sekunden später eintreffen. Der Ansatz scheint mir also nicht recht zuverlässig, zumal das gleichzeitige Eintreffen von S-Welle und Druckwelle ohnehin nur den Schluss zulassen, dass das Ereignis unmittelbar vor meiner Haustüre stattgefunden hat.

Viellecht also doch nur ein vorbeifahrendes Auto?

LG Niklas

[Radarbastler]

Erst mal Grüssgott allerseits
Habe mich im Moment gerade neu angemelded ( Mein aller erstes Forum).
Hut ab! Da sind ja tolle Profis am Arbeiten mit den Seismometern.

Ich betreibe seit Jahren einen 2-achsiges Pendelseismometer mit laseroptischem Aufnehmer. Die Aufzeichnung mache ich mit PROFILAB und USB-AD-Wandler vom Meilhaus.

Gerade ist ein Fernbeben 7.0 aus der Banda-See eingelaufen. Das hatte allerdings nur eine Auslenkung von ein paar µm zur Folge und hat sich kaum von der Mikroseismik abgesetzt. Ich habe mal Bilder der Pendelbewegung und Y-t-Diagramme der NS / OW -Achsen mit angefügt.
Nette Grüsse aus Bayern
Wolfgang

101212.JPG (26.25 KiB) 16535 mal betrachtet

[Niklas]

Hallo Wolfgang,

zunächst einmal ein herzliches Willkommen im Forum. Es hat lange gedauert, bis sich ein aktiver Hobby-Seismologe eingefunden hat, umso mehr freut es mich, Dich hier begrüßen zu dürfen.

Bislang habe ich die Seite ziemlich alleine bestritten, was eigentlich nicht Sinn der Sache war - Ziel war es, einen Erfahrungsaustausch mit Gleichgesinnten anzuregen.

Das Pendelseismometer mit laseroptischem Aufnehmer interessiert mich naturgemäß brennend. Wäre es möglich, dass Du ein paar Bilder einstellst oder ein paar Details zum Aufnehmer?

Ich würde auch gerne die Daten vergleichen, die unsere Instrumente liefern, wärst Du bereit, einmal ein ausgewähltes Beben mit mir zu vergleichen?

Liebe Grüße,

Niklas

P.S.: Was kann man aus dem Forumsnamen "Radarbastler" ableiten?