.6) il filtro per velocimetro
I filtri nel campo elettronico servono per lasciare passare o eliminare determinate freauenze a seconda di ciò che interessa nell'applicazione di acquisizione.
I principali filtri hanno le seguenti funzioni:
PASSABASSO - Possono eliminare tutte le frequenze sotto una certa frequenza
PASSA ALTO - Possino eliminare le frequenze sopra una determinata frequenza
PASSA BANDA - lasciano passare le frequenze di una ben definita banda di frequenze
Altra importante suddivisione dei filtri è in:
FILTRI HARDWARE - realizzati con componenti elettrici, filtrano il segnale durante l'acquisizione;
FILTRI SOFTWARE - che si possono appllicare in fase di acquisizione che in post processing, hanno il vanataggio , se è necessario , di poter conservare il segnale originario se necessita, e di poter applicare i filtri solo dopo l'avvenuta acquisizione.
Per le misure HVSR i filtri rappresentano un argomento molto delicato in quanto tale operazione potrebbe alterarne le componenti in frequenza e quindi anche i risultati
Occorre pertanto fare in sede di progettazione scelte tecniche compatibili con le misure che s'intende eseguire.
Nello studio dei microtremori occorre tener presente di alcuni tipi di rumore:
a) MICROTREMORI AMBIENTALI NATURALI: è ciò che si vuole misurare , sono generalmente rumori lontani originati dal vento, dal mare, terremoti lontani, e altre concause.
E' costituito da segnali con bassa ampiezza in quanto le elevate frequenze vengono filtrate facilmente dal terreno circostante l'area di misuarazione, generalmente costanti in ampiezza.
b) RUMORI AMBIENTALI ANTROPICI; dovuti principalmente all'azione dell'uomo (auto, aerei, fabbriche , traffico cittadino, fabbriche ecc) questi rumori hanno carattere non regolari e di frequenza mlto maria , utili per prove "REMI" ma causa di errate interpretazioni nel caso di prove HVSR, pertanto questi rumori dovranno essere eliminati dal software di acquisizione in maniera automatica e/o manuale.
c) Rumori strumentali: dovuti all'ardware utilizzato che deve essere di buona qualità che potrebbe produrre frequenze particolari che sommandosi al segnale vero potrebbere restituire risultati errati.
Per controllare la qualità del segnale acquisito , dove è possible è sufficiente cortocircuitare gli spinotti ove sono collegati i trasduttori . fare una acquisizione di almeno 5/10 minuti ,salvare i dati ed eseguire unn'analisi di spettro de segnale acaquisito, se dallo spettro cosi ottenuto non si rilevano picchi nella fascia tra 0.5 e 20 hz ( normalmente quella utile per l'HVSR lo strumento è valido per eseguire tali prove sismiche.
Occorre spendere qualche parola sul fenomeno di ALIASING che potrebbe produrre effetti negativi sulla qualità del segnale acquisito.
Il terreno si comporta come un filtro, de noi generiamo delle alte frequenze battendo ad sempio su una piastre , il segnale ottenuto man mano che si allontana dal punto di battuta perde parte delle altre frequenze pertanto il terreno si comporta come un diltro passa basso, generalmente taglia frequenze >> di 500 - 800 1000 hz.
Generalmente anche i sismografi hanno filtri passabasso hardware e/o software che tagliano frequenze superiori a 200 - 500 hz.
Nel caso in cui , per esempio, campioniamo a 500 hz abbiamo nel caso di prove hvsr abbiamo 4/5 casistiche da tener conto:
1) segnali con frequenze sotto i 0.5 hz eliminabili in post processing generalmente con filtri software ( in questo modo non si altera il segnale originale )
2) segnali con frequenze tra i 0.5 - 20/30 hz che non devono essere assolutamente filtrati perchè oggetto di di studio HVSR .
3) segnali con frequenza tra 20/30 hz fino a frequenze pari a 0,5 hz di campionamento ( esempio se campioniamo a 300 hz l'intervallo varia da 20/30 hz fino a150 hz
Per eliminare questi segnali è sufficiente in post processing utilizzare filtri software
4) se usiamo il pc collegato a rete e/o survultore occorrerà eliminare il filtro 50 hz che verrà eliminato con la procedura 3) sopra descritta.
5) Il problema più delicato , causa di possibili alterazione dei risultati è la presenza di rumori naturali e/o antropici - artificiali con frequenze superiori ad 1/2 della frequenza di campionamento fino a 500 - 800 - 1000 hz che precedentemente abbiamo indicato come frequenze non sufficientemente filtrate dal substrato .
( i valori di 800 - 1000 hz li possiamo svere se siamo nelle vicinanze si un substrato roccioso, i vaori tra 500 - 800 hz se siamo in presenza di coltri eareate e soffici con elevate caratteristiche di dissipative dell'onda sismica.
Per poter eliminare questi rumori è necessario intervenire in fase di acquisizione con filtri passabasso hardware in quanto per il problema dell'aliasing tale filtraggio non è possibile con i metodi software ne durante la fase di acquisizione e tanto meno in post processing se non utilizzando una frequenza di acquisizione superiore a 1000 - 2000 hz.
- Esistono delle eccezioni , quando utilizziamo trasduttori che hanno finetre di campiamento limitate 0 / 300 o sismografi con filtri hardware passabasso di 200 - 400 hz.
In tutti i casi occorre sempre campionare a 600 hz ( nel primo caso ) frequenza ancora elevata per l'HVSR e a 200 / 400 hz nel secondo caso con sismografi filtrati a livello hardware.
Calcolo del filtro passabasso da utilizzare
ATTENZIONE LA FIGURA è INDICATIVA ESISTONO DELLE IMPRECISIONI E DIMENTICANZE....ma valida per quanto riguarda il circuito di filtraggio.
Nella figura sono rappresentate 2 modalità per ottenere filtri passa basso, notare l'assenza della 2° resistenza del ponte che permette una più veloce e precisa taratura
fc = 1 / ( 2 * 3.14 * R * C )
R = 1 / ( 2 * 3.14 * C * fc )
C = 1 / ( 2 * 3.14 * R * fc )
dove
fc = frequenza di taglo passabasso
R = valore in ohm della R2 dell'amplificatore
C = valore condensatore
Nella precedente figura tue modalità di filtraggio del segnale del tipo passa basso , consiglio di utilizzare un fc = > di 30/40 hz in modo da togliere eventuali rumori dal 50 hz
Nel caso in cui si vuole eleminare solamente l'aliasing è suffieinte usare un fc < 0,5 Hz di campionamento
Negli schemi allegati il valore C indicato sarà indicativo - da valutare caso per caso in base alla frequenza che si vuole eliminare e al vaolre della R2 usata in funzione dell'amplificazione applicata
Il condensatore va messo in parallelo alla R2
I filtri si possono dividere in filtri attivi e passivi ( migliori gli attivi ) non sostituibili da algoritmi software, quelli passivi si possono sostituire con il software
tipologie di filtri : passa alto, passa Basso, banda passante
http://www.difronzo.altervista.org/index.php?option=com_content&task=view&id=16&Itemid=29
altri filtri
FILTRI attivi esempio: http://www.giacobbe85.altervista.org/down/progetti/Audio/Filtro_passa_basso_attivo_per_subwoofer.php?lang=#messaggio
Filtri passivi