.3) taratura strumentale

A dimostrazione di quanto è semplice migliorare una traccia sismica a rifrazioe  si è preso in esame un segnale acquisito con un normale sismografo per sismica a rifrazione e si è selezionato per ogni canale la traccia  corrispondente tra l'istante di battuta e il primo arrivo al canale 1

seguono i dati sperimentali acquisiti

       ch1           ch2          ch3   ....... 
0,065790 0,127490 -0,051770 0,040920 0,186930 0,058590 -0,153450 0,074710 -0,005270 -0,159960
0,074970 0,118950 -0,051460 0,057970 0,139190 0,042470 -0,047120 0,077500 0,015810 -0,085870
0,065790 -0,004270 0,009920 0,045260 -0,009300 -0,022320 0,050840 0,057970 0,005270 -0,007750
0,056610 -0,011590 0,046500 0,069750 -0,000620 -0,026970 0,053010 0,061070 0,048670 0,091140
0,076500 0,072590 0,011470 0,069440 0,025730 0,063240 0,026660 0,062620 0,051460 0,007440
0,038250 0,003050 0,109740 0,070370 0,093310 0,131750 -0,053940 0,061690 0,023870 0,016430
0,085680 -0,020740 0,081530 0,063860 -0,051770 0,020460 0,120900 0,072230 0,052080 0,071610
0,105570 0,038430 0,046190 0,048980 0,134540 0,089900 -0,054250 0,055180 0,022940 -0,070680
0,048960 0,079300 0,008060 0,038750 0,140740 0,067270 -0,106330 0,081220 -0,008060 -0,098270
0,053550 0,159820 -0,047740 0,057350 0,168020 0,092070 -0,102920 0,079050 0,008680 -0,093930
0,079560 0,043310 -0,018600 0,053630 0,094550 0,040610 -0,036270 0,057970 0,000930 -0,042470
0,050490 0,036600 -0,039060 0,059830 0,054560 0,035340 -0,026350 0,060450 -0,003720 -0,007440
0,076500 0,003660 0,035340 0,058280 -0,036270 0,016740 0,069440 0,055180 0,036890 0,032240
0,030600 -0,016470 0,083700 0,054560 -0,040300 0,041850 0,057660 0,050530 0,037820 0,055180
0,073440 -0,031720 0,095480 0,047740 -0,071610 0,048360 0,111910 0,062620 0,054250 0,073780
0,122400 -0,053680 0,106330 0,057970 0,019840 0,051150 0,097960 0,072230 0,084010 0,053010
0,084150 0,043310 0,035030 0,066340 0,069440 0,070990 -0,035340 0,077190 0,002790 -0,018910
0,076500 0,095770 0,023560 0,043090 0,138570 0,040920 -0,079360 0,077190 0,006510 -0,078120
0,079560 0,091500 -0,019530 0,038440 0,132060 0,042780 -0,025110 0,077810 0,029450 -0,027280
0,044370 0,060390 -0,043090 0,072230 0,099820 0,026970 -0,053010 0,053940 -0,002790 -0,023250
0,082620 0,032330 0,034720 0,063860 0,018910 0,028210 0,035960 0,068510 0,013950 0,015500
0,042840 0,014640 0,034720 0,063550 -0,017670 0,032240 0,042780 0,053010 0,033480 0,053630
0,059670 -0,020130 0,119040 0,066650 -0,072230 0,023250 0,118110 0,075640 0,070990 0,092070
0,096390 -0,049410 0,115630 0,060450 -0,029760 0,063860 0,114700 0,086180 0,067270 0,078740
0,114750 0,011590 0,086800 0,079050 0,044640 0,088350 0,114700 0,102920 0,036580 0,032550
0,062730 0,022570 0,022630 0,059520 0,119660 0,044640 -0,060760 0,059520 -0,001240 -0,054560
0,065790 0,070150 -0,003720 0,040920 0,145390 0,025110 -0,073780 0,061070 0,010230 -0,075640
0,082620 0,061610 -0,011160 0,065100 0,095480 0,035340 -0,046500 0,048670 -0,009610 -0,029760
0,058140 0,056120 -0,015810 0,058590 0,080290 -0,000310 0,007440 0,058590 0,028210 -0,005270
0,052020 -0,018910 0,042470 0,042160 -0,040610 -0,024180 0,073160 0,037820 0,015810 0,039370
0,074970 0,023790 0,037510 0,068820 0,010540 0,027280 0,063240 0,072850 0,030690 0,063550
0,104040 -0,048800 0,119350 0,086180 -0,072540 0,012090 0,137640 0,069440 0,050840 0,091760
0,107100 -0,023180 0,087730 0,066340 0,019530 0,078430 0,095480 0,114390 0,096410 0,097340
0,099450 0,010370 0,080600 0,097030 0,133300 0,077810 0,012090 0,103230 0,046500 -0,018290
0,073440 0,067710 0,031310 0,044020 0,160580 0,036270 -0,055490 0,074400 0,021390 -0,075020
0,064260 0,073200 -0,007130 0,064790 0,118110 0,028830 -0,025110 0,065100 0,019530 -0,050530
0,038250 0,073200 -0,055490 0,056730 0,089900 -0,004960 -0,060140 0,043090 0,018290 -0,051150
0,071910 0,062220 -0,003100 0,056730 0,063240 -0,005580 -0,006820 0,086490 0,029760 -0,009920
0,048960 0,008540 0,017050 0,077500 -0,034720 -0,002170 0,041230 0,079360 0,035030 0,039370
0,067320 -0,034770 0,039370 0,054250 -0,043710 0,006510 0,081530 0,061380 0,058590 0,063860
0,068850 -0,039650 0,085870 0,054870 -0,056730 0,033480 0,110050 0,087110 0,053320 0,091760
0,096390 -0,100040 0,106950 0,078740 0,013020 0,036580 0,074090 0,056730 0,045260 0,019840
0,104040 0,030500 0,087730 0,046190 0,109120 0,051150 0,017980 0,074400 0,062310 -0,024800
0,030600 0,046360 -0,015500 0,050840 0,105400 0,020770 -0,057660 0,067890 0,003100 -0,078120
0,026010 0,092720 -0,012710 0,048360 0,113460 0,008370 -0,065410 0,078430 0,026350 -0,093930
0,047430 0,062830 -0,016430 0,050840 0,121210 0,018910 -0,028210 0,074090 0,016430 -0,016740
0,039780 0,082350 0,012710 0,074710 0,046500 -0,017980 0,001550 0,093620 0,024180 -0,012710
0,042840 0,006710 0,038130 0,063550 -0,020770 -0,009610 0,072230 0,052080 0,063550 0,045880
0,056610 -0,012810 0,109120 0,071610 -0,054250 0,009920 0,117800 0,081220 0,027900 0,100750
staratura








0,068756 0,028521 0,032449 0,059729 0,050056 0,033771 0,013608 0,069706 0,029728 0,000335
si può notare che tutte le tracce sismiche non sono perfettamente azzerate  e la staratura varia da canale e canale tra un minimo di 0,000335-  e 0,68756 volt, tenendo presente che per strumenti a 24 bit e/o  16 bit amplificati con 50 - 60 db si possono leggere valori di tensione  pari a 6 volt / 2^24 <= 0,00035  volt vuol dire che la staratura può anche superare di 1000 volte la minima sensibilità strumentale.

Per la sismica a rifrazione ciò può comportare ad una inesatta determinazione del tempo di arrivo del segnale specialmente per i geofoni lontani ( con un basso rapporto tra segnale vero e rumore ) 



La figura mostra fortemente ingrandito la traccia sismica delle 12 tracce sismiche visualizzate sovrapposte che normalmente vengono visualizzate piatte a seguito della compressione in ampiezza del segnale durante la fase di visualizzazione del segnale sismico su monitor


Si è quindi riportato su grafico il segnale acquisito, come si vede la staratura viene evidenziata dal fatto che il segnale sinusoidale  nella parte positiva raggiunge valori tra 0.1 - 0.15 volt mentre nella parte negativa tra -0.05 - e raramente a -0.10 volt per quasi tutti i segnali acquisiti 


L'operazione che segue si può fare in tempo reale durante l'acquisizione o in post processing, ad esempio quando vengono passati i dati al software di visualizzazione o durante la registrazione su HD.

L'esempio è stato calcolato sottraendo al valore letto la media dei campioni letti per quel canale ( in tal caso l'operazione è fattibile solo in post processing, ( avendo fatto il calcolo con un tabellone di calcolo) in realtà occorre fare una analoga ma più soffisticata operazione  di filtraggio passa alto software  che permette di ottenere un perfetto azzeramento del segnale e contemporaneamente l'annullamento di segnali a bassa frequenza che spesso disturbano la determinazione del primo tempo di arrivo nella sismica a rifrazione 

      ch1           ch2          ch3   ....... 
-0,002966 0,098969 -0,084219 -0,018809 0,136874 0,024819 -0,167058 0,005004 -0,034998 -0,160295
0,006214 0,090429 -0,083909 -0,001759 0,089134 0,008699 -0,060728 0,007794 -0,013918 -0,086205
-0,002966 -0,032791 -0,022529 -0,014469 -0,059356 -0,056091 0,037232 -0,011736 -0,024458 -0,008085
-0,012146 -0,040111 0,014051 0,010021 -0,050676 -0,060741 0,039402 -0,008636 0,018942 0,090805
0,007744 0,044069 -0,020979 0,009711 -0,024326 0,029469 0,013052 -0,007086 0,021732 0,007105
-0,030506 -0,025471 0,077291 0,010641 0,043254 0,097979 -0,067548 -0,008016 -0,005858 0,016095
0,016924 -0,049261 0,049081 0,004131 -0,101826 -0,013311 0,107292 0,002524 0,022352 0,071275
0,036814 0,009909 0,013741 -0,010749 0,084484 0,056129 -0,067858 -0,014526 -0,006788 -0,071015
-0,019796 0,050779 -0,024389 -0,020979 0,090684 0,033499 -0,119938 0,011514 -0,037788 -0,098605
-0,015206 0,131299 -0,080189 -0,002379 0,117964 0,058299 -0,116528 0,009344 -0,021048 -0,094265
0,010804 0,014789 -0,051049 -0,006099 0,044494 0,006839 -0,049878 -0,011736 -0,028798 -0,042805
-0,018266 0,008079 -0,071509 0,000101 0,004504 0,001569 -0,039958 -0,009256 -0,033448 -0,007775
0,007744 -0,024861 0,002891 -0,001449 -0,086326 -0,017031 0,055832 -0,014526 0,007162 0,031905
-0,038156 -0,044991 0,051251 -0,005169 -0,090356 0,008079 0,044052 -0,019176 0,008092 0,054845
0,004684 -0,060241 0,063031 -0,011989 -0,121666 0,014589 0,098302 -0,007086 0,024522 0,073445
0,053644 -0,082201 0,073881 -0,001759 -0,030216 0,017379 0,084352 0,002524 0,054282 0,052675
0,015394 0,014789 0,002581 0,006611 0,019384 0,037219 -0,048948 0,007484 -0,026938 -0,019245
0,007744 0,067249 -0,008889 -0,016639 0,088514 0,007149 -0,092968 0,007484 -0,023218 -0,078455
0,010804 0,062979 -0,051979 -0,021289 0,082004 0,009009 -0,038718 0,008104 -0,000278 -0,027615
-0,024386 0,031869 -0,075539 0,012501 0,049764 -0,006801 -0,066618 -0,015766 -0,032518 -0,023585
0,013864 0,003809 0,002271 0,004131 -0,031146 -0,005561 0,022352 -0,001196 -0,015778 0,015165
-0,025916 -0,013881 0,002271 0,003821 -0,067726 -0,001531 0,029172 -0,016696 0,003752 0,053295
-0,009086 -0,048651 0,086591 0,006921 -0,122286 -0,010521 0,104502 0,005934 0,041262 0,091735
0,027634 -0,077931 0,083181 0,000721 -0,079816 0,030089 0,101092 0,016474 0,037542 0,078405
0,045994 -0,016931 0,054351 0,019321 -0,005416 0,054579 0,101092 0,033214 0,006852 0,032215
-0,006026 -0,005951 -0,009819 -0,000209 0,069604 0,010869 -0,074368 -0,010186 -0,030968 -0,054895
-0,002966 0,041629 -0,036169 -0,018809 0,095334 -0,008661 -0,087388 -0,008636 -0,019498 -0,075975
0,013864 0,033089 -0,043609 0,005371 0,045424 0,001569 -0,060108 -0,021036 -0,039338 -0,030095
-0,010616 0,027599 -0,048259 -0,001139 0,030234 -0,034081 -0,006168 -0,011116 -0,001518 -0,005605
-0,016736 -0,047431 0,010021 -0,017569 -0,090666 -0,057951 0,059552 -0,031886 -0,013918 0,039035
0,006214 -0,004731 0,005061 0,009091 -0,039516 -0,006491 0,049632 0,003144 0,000962 0,063215
0,035284 -0,077321 0,086901 0,026451 -0,122596 -0,021681 0,124032 -0,000266 0,021112 0,091425
0,038344 -0,051701 0,055281 0,006611 -0,030526 0,044659 0,081872 0,044684 0,066682 0,097005
0,030694 -0,018151 0,048151 0,037301 0,083244 0,044039 -0,001518 0,033524 0,016772 -0,018625
0,004684 0,039189 -0,001139 -0,015709 0,110524 0,002499 -0,069098 0,004694 -0,008338 -0,075355
-0,004496 0,044679 -0,039579 0,005061 0,068054 -0,004941 -0,038718 -0,004606 -0,010198 -0,050865
-0,030506 0,044679 -0,087939 -0,002999 0,039844 -0,038731 -0,073748 -0,026616 -0,011438 -0,051485
0,003154 0,033699 -0,035549 -0,002999 0,013184 -0,039351 -0,020428 0,016784 0,000032 -0,010255
-0,019796 -0,019981 -0,015399 0,017771 -0,084776 -0,035941 0,027622 0,009654 0,005302 0,039035
-0,001436 -0,063291 0,006921 -0,005479 -0,093766 -0,027261 0,067922 -0,008326 0,028862 0,063525
0,000094 -0,068171 0,053421 -0,004859 -0,106786 -0,000291 0,096442 0,017404 0,023592 0,091425
0,027634 -0,128561 0,074501 0,019011 -0,037036 0,002809 0,060482 -0,012976 0,015532 0,019505
0,035284 0,001979 0,055281 -0,013539 0,059064 0,017379 0,004372 0,004694 0,032582 -0,025135
-0,038156 0,017839 -0,047949 -0,008889 0,055344 -0,013001 -0,071268 -0,001816 -0,026628 -0,078455
-0,042746 0,064199 -0,045159 -0,011369 0,063404 -0,025401 -0,079018 0,008724 -0,003378 -0,094265
-0,021326 0,034309 -0,048879 -0,008889 0,071154 -0,014861 -0,041818 0,004384 -0,013298 -0,017075
-0,028976 0,053829 -0,019739 0,014981 -0,003556 -0,051751 -0,012058 0,023914 -0,005548 -0,013045
-0,025916 -0,021811 0,005681 0,003821 -0,070826 -0,043381 0,058622 -0,017626 0,033822 0,045545
-0,012146 -0,041331 0,076671 0,011881 -0,104306 -0,023851 0,104192 0,011514 -0,001828 0,100415
staratura








0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000 0,000000

Come di vede dopo il trattamento dei dati la staratura è = 0 per ogni canali e il sottostante segnale  appare perfettamente simmetrico tra i valori positivi e negativi ( variazioni tra +/- 0.10 ) 



Anche se spesso  si può operare con segnali anche non perfettamente  azzerati, tali operazioni permettono di avere segnali graficamente più belli, centrati, azzerati , facili da interpretare, visto che il lavoro consiste nell'applicare banali algoritmi software a costo zero sarebbe il caso di applicarli sempre in fase di acquisizione..

I programmi più evoluti spesso hanno implementati questi algoritmi ma il più delle volte non utilizzati dall'operatore ( meglio se implementati nel software di acquisizione che in quello di elaborazione in modo di vedere un segnale perfettamente azzerato direttamente in campagna per rimediare se il segnale non è perfetto.


Per la sismica a rifrazione , è consigliabile amplificare il segnale quanto basta, perché acquisire un segnale esageratamente amplificato da avere segnali con ampiezza media anche superiore a  +/ - 0.5 volt come in figura, basterebbe ridurre l'amplificatore di avere valore 100 - 500 volte meno  per avere un segnale più pulito.

E' INUTILE ACQUISIRE I MICROTREMORI PER FARE LA SISMICA A RIFRAZIONE amplificando esageratamente il segnale

Chi ah il 16 bit ha il vantaggio di poter modulare l'amplificazione in maniera manuale ( meglio automaticamente  ) canale per canale, operazione che complica le operazioni di acquisizione ma che permette di ottenere ottimi risulti.

La mazzata deve essere il più elevata possibile anche per sondaggi corti per aumentare il rapporto segnale utile / rumore, in compenso ridurre l'amplificazione ( se si usa un 16 bit ), in questo modo ogni singola traccia sismica sarà amplificata quanto basta senza dover introdurre rumori hardware ed ambientali non richiesti.  

Il motivo che non sempre tali metodi è semplice, a parte i 16 bit che possono modificare il gain manualmente o automaticamente  con i 24 bit tale operazione di differenziare il gain canale per canale non è possibile, ciò comporta di dover acquisire segnali 1000 - 5000 volte più elevati in apiezza del necessario con la conseguenza di inglobare rumore abbientale , microtremori e rumore hardware  per poi ridurre in ampiezza via software i valori acquisiti per poterli visualizzare su monitor costituito da un migliaio di pixel da condividere con 12 - 24 - 48 tracce sismiche.

A tal fine , per l'ottimizzazione del segnale esistono algoritmi che permettono di migliorare la visualizzazione del segnale acquisito in maniera manuale / automatica anche in questo caso a costo zero, spesso tali opzioni non sono implementate nel software di acquisizione e raramente in quello di elaborazione - tale argomento sarà oggetto di un prossimo argomento.

A fondo pagina potete potete inserire domande, chiarimenti e gli accorgimenti che usate voi per migliorare il segnale acquisito. 




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