Projekt:Infraschallmessung

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Infraschallmessung

Status: beta

Sensor und arduino nano.jpg
Beschreibung Niederfrequente Schallwellen bewundern
Ansprechpartner Hendi
Version 0.0


Übersicht

Ein Drucksensor mit einer Auflösung im mPa-Bereich misst langsame Druckschwankungen in der Atmosphäre. Die können durch natürliche oder technische Quellen verursacht werden. In Frage kommen beispielsweise Lüftungen, Windkraftanlagen, meteorologische Effekte wie Mikrobarome, Meteoriten, Überschallknall von Flugzeugen, Sprengungen und andere Explosionen. Die "Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization" betreibt ein Infraschall-Monitoring-Netzwerk, in Deutschland betrieben vom BGR, welches Infraschallsignaturen von Explosionen monitort. Unser Sensor wird mit einer Abtastrate von ca. 10 Hz betrieben.

Status

Läuft. Auf dem Schaffenburg-Server ist schon ein Platz eingerichtet, https://schaffenburg.org/geo/is

Autor & Ansprechpartner

Hendi

Beschreibung

Bilder

Pics or didn't happen:

Sensirion Differenzdrucksensor, Nano

Sensirion SDP610-025Pa Differenzdrucksensor und Arduino. Der Arduino fragt den SDP mit 10 Hz ab und leitet das Messergebnis über USB-UART an den loggenden Pi.

Referenzgefäß, ca. 430 ml

Sensor neben dem Referenz-Druckgefäß, ein alter doppelwandiger Isolierbecher mit ca. 430 ml Volumen. Dieser wird durch die Meßöffnung des Sensors befüllt und entleert, wenn sich der Außendrucḱ ändert, wodurch der thermisch gemessene Luftstrom entsteht.

Einführung der Schlauchleitung zur Garage

Der 6/4mm Schlauch wird aus der Garage ausgefädelt....

Sternpunkt

und endet in einem Sternpunkt, wo er auf drei Gartenschläuche verteilt wird....

Inlet aus Rohrisolierung, Ende mit Tubenspachtel geschlossen

welche jeweils mit Schaumstoff-Inlets abgeschlossen sind.

Messobjekt

Atmosphäre über dem schönen Obernau.

Standort

Obernau

Sensoren

Zum Einsatz kommt ein Differenzdrucksensor SDP610-025Pa von Sensirion. Dieser misst nicht die Auslenkung einer Membran sondern als Massenflußsensor durch einen Kanal. Dabei entsteht eine Luftströmung, die die Wärme einer mittigen Heizung zu temperaturempfindlichen Messflächen entweder in die eine oder andere Richtung transportiert. Ein Port ist zur Atmosphäre offen und mit Schaumstoff gegen Eindringen von Partikeln gesichert. Der andere Port führt in ein Referenzvolumen, in dem gewissermaßen der vorher "eingeströmte Druck" für eine gewisse Zeit erhalten bleibt. Das Volumen und die Geschwindigkeit des Druckausgleichs bestimmen deutlich die Bandbreite der Meßeinrichtung.

Abtastung und Konditionierung

Der Drucksensor wird passend zu den Geophonen mit 10 Samples pro Sekunde abgetastet. Der Sensor enthält den AD-Wandler und liefert das Ergebnis per I2C.


Set 1 (Aktiv)

Der Lufteinlass ist ein kleiner Raumfilter, bei dem 3 poröse "Einzeleinlässe" aus PU-Schaum mit ca. 4m Abstand zum Mittelpunkt zusammengeführt werden. Diese Anordnung soll lokale Störungen (Windgeräusche) unterdrücken, da diese nicht an allen drei Ports gleich sind, sie aber im Vergleich zur Wellenlänge der Infraschallsignale nah beieinander liegen. Der Schaumstoff verhindert das eindringen von Partikeln in das Schlauchsystem. Die Verteilung ist asymmetrisch um ein paar Hindernise herum (Baum, Zaun, Garage im Filterdurchmesser), die als Windbrecher dienen können. Die Garage dient als Shelter für den Sensor, Referenzbehälter und den loggenden Computer (Raspberry Pi W)

Das Referenzvolumen ist ein mit Kitt abgedichteter Thermobecher. Der Sensor wird von einem Arduino Nano abgefragt, der sich seriell bei einem Pi Zero W in einer Kunststofftüte meldet.

Das PDF zeigt das Aufbauschema.

Verarbeitung

Datenformat

Die Datendateien sind CSV-Dateien mit folgendem Namensaufbau:

obernau-p-s10hz-g10hz-12-13-2020-00-00-00.csv

Block Bedeutung Beispiel
Ort Standort (Obernau etwa 49°56'11.2"N 9°07'47.9"E) Obernau
Meßwert Druck p
Samplerate 10 Hz s10Hz
Geophontyp hier gehört was anderes hin g10hz
Monat Monat 12 (Dezember)
Tag Tag des Monat 13
Jahr Jahr 2020
Stunde Stunde 00
Minute Minute 00
Sekunde Sekunde 00
Suffix CSV .csv

Zeilenaufbau

Timestamp Messwert
UNIX Timestamp Druck in Pa


Interessante Beobachtungen und Fallen

Danke an

Jasmin für die Geduld mit mir. :)

Dinge

Projekttagebuch

Datum Aktion Teilnehmer
13.12.2020 Messdaten online Hendi
11.02.2021 Nach Abstürzen von NTP auf Chrony umgestellt. Betrieb erstmal nur in Wohnung. Hendi
~16.02.2021 Umzug zurück in Garten/Garage. Hendi
22.02.2021 Sternpunkt geklebt, da auseinandergefallen. Hendi
02.03.2021 Doku überarbeitet Hendi

Notizen

Inspiration, Hinweis auf SDP610: BayCEER Uni Bayreuth