EstSism - Estação Sísmica de baixo custo com Raspberry Pi, sensores geofone e acelerômetro MEMS

EstSism - Estação Sísmica de baixo custo com Raspberry Pi, sensores geofone e acelerômetro MEMS

Lempe, L. F.; Colistete Jr., R.; Vicente, J. F.

Artigo completo:

A utilização de sensores sísmicos apresenta grandes aplicações na área da Geofísica Aplicada, sendo empregados em centros de sismologia, companhias de segurança, atividades de mineração etc. O principal objetivo deste trabalho foi analisar a relação sinal/ruído (SNR) da EstSism, uma estação sismológica confeccionada a baixo custo empregando computador de placa única Raspberry Pi e dois sensores: geofone SM-24 e acelerômetro MEMS LSM303D. Para tanto, foi desenvolvido um software gratuito e de código-aberto em Python para leitura e análise de sinais sísmicos no domínio do tempo e frequência. Testes experimentais foram realizados em laboratório para calibrar os sensores por meio de parâmetros configuráveis, de forma a se obter a melhor SNR. Em seguida, fez-se amostragem de dados em ambientes externos para captar sinais reais em uma ponte do bairro Vila do Sul e no Campus da Universidade Federal do Espírito Santo, ambos no Município de Alegre-ES. Os resultados dos testes de campo demonstraram que o geofone apresenta alta SNR para vibrações de baixas frequências, enquanto o acelerômetro MEMS para vibrações de frequências intermediárias. Face ao alto custo e falta de opções nacionais de dispositivos sísmicos no mercado brasileiro atual, a EstSism mostra-se viável em sismologia e em aplicações sísmicas.

The use of seismic sensors presents great applications in the area of Applied Geophysics, being employed in seismology centers, security companies, mining activities etc. The main objective of this work was to analyze the signal-to-noise ratio (SNR) of EstSism, a low-cost seismic station employing a single board computer Raspberry Pi and two sensors: SM-24 geophone and LSM303D MEMS accelerometer. Therefore, a free and open-source software was developed for reading and analyzing seismic signals in the time and frequency domains. Experimental tests were performed in laboratory to calibrate the sensors by means of configurable parameters, in order to obtain the best SNR. Then, data were sampled in external environments to capture real signals in a bridge in the Vila do Sul neighborhood and in the Campus of the Federal University of Espírito Santo, both in Alegre-ES. The results of field tests have demonstrated that the geophone presents high SNR for low frequency vibrations, while the MEMS accelerometer for intermediate frequency vibrations. In view of the high cost and lack of national options for seismic devices in the current Brazilian market, EstSism is feasible in seismology and seismic applications.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/ecfa2019-22

Referências bibliográficas

• [1] ERNESTO, M.; USSAMI, N. APOSTILA DA DISCIPLINA AGG0115. 2002. Colaboradores: Eder C. Molina, Leila S. Marques. Disponível em <http://www.iag.usp.br/~eder/apostila/00_Introducao_a_Geofisica_IAG_USP.pdf>. Acesso em: 10 ago. 2018. [2] KICKSTARTER, Raspberry Shake. Disponível em: https://www.kickstarter.com/projects/angelrodriguez/raspberry-shake-your-personal-seismograph?ref=embarcados>. Acesso em: 21 de maio 2017. [3] HONS, M. S. Seismic sensing: Comparison of geophones and accelerometers using laboratory and field data. 155f. Dissertação (Mestrado em Geociências) – Departamento de Geociências, Universidade de Calgary, Calgary. 2008. [4] ROSA, A. L. R. Análise do sinal sísmico. Rio de Janeiro: Sociedade Brasileira de Geofísica (SBGf): 2010. [5] SENSOR NEDERLAND B.V. SM-24 Geophone Element. 2006. Disponível em: <https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Accelerometers/SM-24%20Brochure.pdf>. Acesso em: 16 ago. 2018. [6] KEAREY, P.; BROOKS, M; IAN, H. Geofísica de exploração. Tradução de Maria Cristina Moreira Coelho. São Paulo: Oficina de textos: 2009. [7] THAOYU ELETRONICS. Disponível em: < https://www.hotmcu.com/imu-10dof-lsm303dl3gd20-bmp180-p-189.html?cPath=8>. Acesso em: 28 maio 2019.

Como citar:

Lempe, L. F.; Colistete Jr., R.; Vicente, J. F.; "EstSism - Estação Sísmica de baixo custo com Raspberry Pi, sensores geofone e acelerômetro MEMS", p-99-105. In: Anais do X Encontro Científico de Física Aplicada. São Paulo: Blucher, 2019.
ISSN 23582359, DOI 10.5151/ecfa2019-22