Etapasdeldesarrolloinstrumentalenlapocauniversitariadel
Observatorio de Cartuja Gerardo Alguacil Instituto Andaluz de
Geofsica. Universidad de Granada. 18071-Granada. [email protected]
Abstract The University of Granada assumed the management of
Cartuja Observatory on 1971. By the end of this decade, only a
small group of geophysicists worked there and a single photographic
seismograph operated at the observatory. Since then, the sustained
effort on instrumental design and development have led to the
deployment
ofanumberofpermanentshort-period(SP)seismicstationsforlocalseismicity
studies and broad-band (BB) stations; portable stations and
networks and portable
seismicarrayshavebeenbuiltandusedforanumberoffieldsurveysonthe
SouthernSpain,CanaryIslands,ItalyandtheAntarctica.Abriefhistoryofthese
developments is presented in this paper. Introduccin
Afinalesdelos70,haytresgeofsicosinvestigadorestrabajandoenel
ObservatoriodeCartuja:CarlosLpez,FernandodeMiguelyFranciscoVidal.Los
astrofsicos que anteriormente han estado presentes se han
incorporado ya al Instituto de
AstrofsicadeAndaluca,delCSIC,oadepartamentosdelaUniversidad.Enelao
1980, Carlos Lpez se marcha a Sudfrica y se integra al Observatorio
el autor. Los sismgrafos que operan en la estacin a finales de los
setenta y desde 1966, como se ha indicado en otras contribuciones
de este volumen, son tres componentes de corto periodo, de marca
Askania, modelo Hiller-Stuttgart (Fig. 1), con periodo libre del
pndulo alrededor de T0= 1.5 s y galvanmetros (Fig. 1) de similar
periodo, en montaje Galitzin y con registro fotogrfico. Estos
sismmetros tienen un periodo libre mecnico
mscorto,quesealargaporastatizacinconimanesauxiliares.Losregistradores
fotogrficosoriginalesdelacasa(congalvanmetrosinternosymecanismoregulador
develocidaddegiroconpndulo)sehabansubstituidoporunregistradordetres
canales de motor sncrono, fabricado en el Observatorio de Toledo, y
los galvanmetros
sehabanmontadoexternamente,loqueobligabaaoperarencuartooscuro.Seutiliza
unavelocidaddedesarrollode60mm/min(Fig.2).Unadelastareasqueprimerose
llevanacaboeslaclasificacinyorganizacindelarchivodebandas.
Desgraciadamente,cuandolaUniversidaddeGranadasehacecargodelObservatorio
en 1971, las bandas originales anteriores ya se haban perdido.
Sesigueunprocesoderutinatpicodeobservatorio:identificaciny
temporizacindelasfasesdesismosprximosytelesismos.Nosecuentaenuna
primeraetapaconescalademagnitudparalazona,niseconocelacurvade
amplificacindelosinstrumentos,entreotrasrazonesporquehansufridomltiples
reparacionesyajustes.Poresasfechas,eselObservatorioCentraldeToledoelque
asignarutinariamentelasmagnitudes,yaquecuentaconunaestacinestndar
WWSSN.Lasfasesobservadassenotificanentrelosdiversosobservatoriosespaoles
(Ebro, Toledo, San Fernando, Mlaga, Alicante, Almera...) mediante
telegramas Figura 1.- Izquierda: sismmetro modelo Hiller-Stuttgart
vertical sin su tapa. Este sensor funcion en
elObservatoriodeCartujahasta1986.Seapreciaelmuelleylamasa.Enprimertrmino,elejeyelespejo
para medida del periodo del pndulo, con ayuda de un anteojo.
Derecha: galvanmetro utilizadocon este sismmetro. Es el original
del registrador de Askania, montado sobre una base exterior.
codificados(Willmore,1979)segnlasnormasinternacionales.Comopartedeun
conveniodecolaboracin,elInstitutoGeogrficoCatastral1,suministraelpapelylos
consumibles fotogrficos. Muchas de las bandas se envan a la sede
central del mismo Figura 2.- Ejemplo de banda fotogrfica
correspondiente a los sismgrafos Hiller. Las marcas de tiempoestn
espaciadas 60mm. 1 Hoy Instituto Geogrfico Nacional.
enMadrid.Afinalesdeestadcadadelos70,esteInstitutorealizaunacalibracin
absolutadelosequiposHillerentodossusobservatoriosyloscolaboradores(los
equipos de Cartuja son propiedad de dicho Instituto y estn
cedidos), entre ellos los de la estacin CRT. Se obtienen curvas con
amplificaciones mximas en torno a ocho mil veces.
Figura3.-Izquierda:(abajo)relojSprengneter,conosciladoracuarzoymotorsncronoy(arriba)relojdigital
fabricado en el Observatorio de Marina. Derecha: el reloj maestro,
construido en el Observatorio en1980 con lgica CMOS. Utiliza un
oscilador de cuarzo termostatizado y tiene salida optoacoplada para
elcontrol de los rels de accionamiento de las marcas de tiempo del
registro fotogrfico. La temporizacin de los registros se realiza
con un reloj Sprengnether de motor
sncronoconosciladordecuarzoycontactosmecnicos.Semejoraelao78conun
relojdigitalconstruidoenelObservatoriodeMarinadeSanFernando(hoyReal
InstitutoyObservatoriodelaArmada),contecnologalgicaTTL.Aunquefunciona
poralgntiempo,sufredefrecuentessaltos,queseatribuyenalostransitorios
provocadosporlosrelselectromecnicosdemarcasdetiempoyalasdeficientes
condicionesdelaslneaselctricasdelpabellndesismologa.Enelao1980,se
decide construir uno nuevo (Fig. 3) con tecnologa CMOS, ms inmune
al ruido y con
menorconsumo.Setomanprecaucionesadicionales,comoopto-acoplarlasalidade
controldelosrelsdemarcasdetiempo del registrador fotogrfico. La
sincronizacin
delosrelojesserealizaconlaayudadeunosciloscopioyconlassealesdeuna
emisora horaria de onda corta, la RWM de Mosc, en 15 MHz, aunque la
recepcin es
difciloimposibleenmuchasocasiones,dependiendodelascondicionesde
propagacin atmosfrica. Sismgrafos electrnicos La dcada de los
setenta es de baja actividad en la zona, pero el 20 de marzo del
ao1979comienzaunaseriessmica(Vidaletal.,1979)denumerososterremotos
sentidos y que causan la consecuente alarma en la poblacin (Vidal y
De Miguel, 1979).
Conestacircunstanciaseponenespecialmentedemanifiestolascarenciasen
instrumentacin del Observatorio. Una de las primeras evidencias es
la necesidad de un registro visual inmediato, que no requiera el
proceso de revelado, fijado y secado de las bandas fotogrficas.
Enotroordendecosas,porestasfechasseproduceunacontecimientoque
resulta trascendente para el futuro del Observatorio. En los ltimos
aos, el director del
mismohabasido,deoficio,eldecanodelaFacultaddeCiencias.Cuandoaccedeal
cargo el profesor D. Bernardo Garca Olmedo, vista la falta de
medios, decide plantear al rectorado la situacin y ste acuerda
asumir directamente la responsabilidad. Se hace cargo de la
direccin el Vicerrector de Investigacin, profesor D. Rafael Vara
Thorbeck,
delegandolascompetenciascientficasyalgunasadministrativasenFernandode
Miguel,comoprofesorresponsable.Porprimeravez,elObservatoriocuentaconun
presupuestodeunmillndepesetas.Porotraparteelrector,profesorD.Antonio
Gallego Morell, decide realizar reformas de acondicionamiento en el
Observatorio, para rehabilitar zonas deterioradas y abrirlas al
uso. Esto permite ampliar la zona de trabajo a varias dependencias
que haban permanecido cerradas hasta entonces.
ElnuevopresupuestopermitelaadquisicindeunsismmetroKinemetrics,
modelo Ranger SS-1, de periodo 1 s, y el desarrollo de un prototipo
de preamplificador ssmico con el amplificador operacional de
instrumentacin LM725. Tras un tiempo de
pruebaenelObservatorio,sediseauncircuitoVCOyundemoduladordeFMyse
adapta un kit de transmisor y receptor para la banda de 170 MHz.
Con esto se configura un prototipo de estacin ssmica telemtrica
(Fig. 4). Se instala en Pico Herrero (Fig. 5), en la Sierra de
Albuuelas, en 1981. En la estacin receptora, se adapta la mecnica y
se
aadelaelectrnicaaunantiguoregistradorfotogrfico,pararegistroconplumilla
controlada por servomotor.
Siguencuatroestacionesms,queseconstruyenduranteelaosiguiente.
Simultneamente,elmecnicodelObservatoriodeToledo,D.GregorioAlonso,
construyelapartemecnicadecuatroregistradoresdeplumilla,proyectados
conjuntamenteporFranciscoVidalyelautor.Comoparticularidad,sediseaparala
plumilla un sistema de inscripcin rectilnea, en lugar de circular.
Se aaden en Cartuja los circuitos de control y a finales de 1982
funcionan (Fig. 6) las estaciones PHE, SMO,
LOJyTEJ,todassituadasenalturassobrelosbordesdelaDepresindeGranada.
ColaboraenelmontajeylainstalacinVicenteSabido.Eslaprimeraredssmica
radiotelemtrica de microsismicidad que opera en la Pennsula Ibrica.
Figura 4.- Electrnica de la estacin de campo telemtrica, versin
1980. Comprende cuatro mdulos:
deizquierdaaderecha,transmisorderadio,alimentacinsimtrica,VCOypreamplificador.Elconjuntosealoja
en una caja con aislamiento trmico y sta en una caseta metlica (ver
fig. 5). Figura 5.- Caseta de la estacin APHE, originalmente
designada como HER, en la Sierra de Albuuelas.En el interior se
aloja la batera, el sensor Ranger SS-1 y la electrnica. Figura 6.-
Registradores en su segunda versin (la primera fue una adaptacin de
los fotogrficos).
Laelectrnica(partesuperior)estorganizadaentarjetascableadasentresylosconmutadoresdelosfiltros
y de ganancia son mecnicos. Primeros medios de clculo
Desdeelao1980sehabaadquiridounmicrocomputadorCBM3032,con unidad
doble de disquete e impresora. Funciona con un intrprete BASIC en
ROM. Esta mquina hace posible iniciar una rutina bsica de proceso
de datos, que programa sobre
todoJosMaraGuiraobajolasdirectricesdeFernandodeMiguelyFranciscoVidal.
Seponenapuntoprogramasdelocalizacin,catlogo,boletnymecanismosfocales.
Anteriormenteaesto,losmediosdeclculodelObservatorioconsistanenuna
calculadoraprogramableHP-97,enlaqueinclusosellegarealizarunprogramade
localizacin hipocentral geomtrico para un modelo de medio homogneo
semi-infinito.
En1984seadquiereunminiordenadorPDP11/23,quesuponeunsalto
cualitativo,yaquehaceposibletrabajarconprogramasFORTRANestndar,por
ejemplo para localizacin hipocentral o mecanismos focales. Se
adaptan los programas de proceso y se escriben otros nuevos. La
versin 84 de la estacin ssmica
Contemporneamentesediseaunanuevaversindelaestacinfijadecampo
(CRT84)ydelaestacinreceptorayseinstalaelnuevoprototipoenlanuevaAPN.
Paulatinamente, se substituyen con los nuevos equipos las otras
estaciones y en 1988 ya
operantodasconlanuevaversin.TambinlaestacinCRT,situadaenel
Observatorio,pasaaserdenuevodiseo,conunsensorRangerSS-1,yen1986se
abandonaelregistrofotogrfico,yaqueelInstitutoGeogrficohabasuprimidoel
suministrodematerialconsumible.Bsicamente,eldiseodelaestacindecampoes
mscompacto:unasolaplaca(Fig.7)incluyepreamplificador,VCO,unidadde
calibracin automtica diaria y fuente de alimentacin. Solo el
transmisor de radio y el regulador de carga de la batera con panel
solar son independientes.
Enlaestacincentral,losregistradores(Fig.8)sonahoramodulares,conlas
distintas unidades (demodulador, filtros, amplificador de
servomotor) enchufadas en un
paneldefondoquehacedebusanalgico.Cadaregistradorpuedemontarvarias
unidades de filtros, configurables como paso-altas, paso-bajas,
paso-banda o rechazo de
banda.Sehaneliminadolosconmutadoresmecnicosparalaamplificacinyla
frecuenciadelosfiltros,quecausabanfrecuentesproblemas,yahoraelcontroles
digital. Las plumillas de tinta presentan numerosos fallos y se
decide sustituir el registro
porpapeltermosensible.Sedesarrollanplumillastrmicasyunsistemadecontrolde
temperaturadelaplumillaenfuncindelavelocidaddelatraza.Elgirodelos
tambores y el arrastre de la plumilla se realiza con motores de
pasos controlados por el
osciladorpatrn,ensustitucindelosmotoressncronosanteriores.Estopermite
mayor flexibilidad y diferentes velocidades de desarrollo. Figura
7.- Interior de la estacin de campo modelo 84. Se ve la monoplaca,
que incluye preamplificador,VCO, unidad de calibracin automtica
diaria y fuente de alimentacin.
Losradioenlacesdelaprimerageneracin,dediseosimple,sesubstituyen
progresivamentepornuevasunidadesdecaractersticashomologables,dentrodelas
necesidadesdepotenciayconsumobajos.Estos fueron diseados y
construidos por el colaborador W. Miguel Martn.
Entodoestenuevoproyecto,comoenotrosposteriores,esfundamentalla
aportacin de Antonio Martos, tcnico incorporado al Observatorio en
1984, que realiza las tarjetas de circuito impreso, monta las
unidades y hace la integracin del equipo.
Figura8.-Izquierda:laelectrnicadelaestacinregistradora,versin84,esmodular.Lasdiferentesunidadesseenchufanenelpaneldefondo.Puedenverse,desdelaizquierda,elpaneldeconmutadoresconelreceptorderadio,eldemoduladordelasubportadora(FVC),dosunidadesdefiltros
y el amplificador de servomotor de plumilla. Derecha: vista del
registrador. Tambin en 1984 se incorpora Jos Manuel Lpez, que ayuda
en el montaje de los equipos. Ms tarde su labor se centra en el
proceso de los datos. Calibracin En la fase de diseo se estudia la
respuesta del sistema que se desea, por lo que las funciones de
transferencia nominales de cada elemento y, por tanto, del conjunto
son
bienconocidas.Porotraparte,lospulsosdecalibracinuotrassealesdeexcitacin
permiten contrastar la respuesta de forma emprica, sin suponer un
modelo determinado,
exceptoporeltransductorqueexcitalafuerza.Generalmenteseemplealabobina
auxiliardecalibracin,peroestoplanteaalgunosinconvenientes,yaqueaparecen
sealesespuriasinducidasalasalida.Assedisearonesquemasdecalibracinque
evitanestabobina.Complementariamenteaestetipodetcnicaspuestasapunto,se
plantelaconvenienciadeuncontrastetotalmenteempricodelaamplificacin
dinmica. Con este fin se realiza en 1996 un proyecto que consiste
en la construccin de
unapequeamesavibrantevertical(Fig.9)paraexcitarlossismmetrosconun
movimiento conocido. La mesa dispone de dos plataformas: en una se
coloca el sensor
bajopruebayenlaotraunsismmetroqueactacomoreactor.Esdecir,almoverla
masadesteconunasealensubobina,todalamesasemueveporreaccin.El
movimiento de sta se mide con un fasmetro ultrasnico diseado al
efecto. Se limita el movimiento a un grado de libertad vertical con
un sistema diseado al efecto, por medio
deflejeshorizontales,queconstituyenlanicasujecindelconjuntomvileimpiden
su desplazamiento horizontal. Red porttil y primer sistema de
adquisicin de datos Los registros analgicos no resultan adecuados
para anlisis de detalle y as, con
ocasindeunproyectosobresismicidaddelasAlpujarrasfinanciadoporlaCAICYT,
seconstruyeunaredtelemtricaporttilconregistrodigitaldeeventos.Elsistemade
telemetra(Fig.10)esidnticoaldelasestacionesfijas,perolaestacincentralde
registro(Fig.11)incluyeunsistemadeadquisicindedatos,controladopor
microprocesador, con un conversor analgico-digital de 12 bits.
Figura 10.- Izquierda, electrnica de la estacin de campo de la red
porttil. Se muestra el transmisorde radio y la placa principal, que
incluye el resto de la electrnica. Derecha, una vista de una de
lasinstalaciones de esta red porttil, con la caseta en cuyo
interior se aloja el sensor y la electrnica, elpanel solar (el
techo de la caseta es blanco para aprovechar la luz difusa, ya que
el panel es bifacial)y la antena de transmisin.
Figura9.-Mesavibratoriavertical.Sobrelaplataformainferiorsesitaelsismmetroacalibrar;enlacentral,unoauxiliar,quemuevelamesaporreaccin;enlasuperiorestmontadoeltransductordeposicin
ultrasnico.
Elregistrodeloseventos(declaradosentiemporealporlosalgoritmosde
disparo)sehaceencintastreamerde20Mbytesdecapacidad.Disponedepantalla
LCD y de una pequea impresora que emite informes. Es responsable de
este desarrollo
GonzaloOlivares(Olivares,1988).Losradioenlacesquesemontan,consntesisde
frecuencia, son debidos de nuevo a W. Miguel Martn.
Figura11.-Launidadcentraldelaredporttil.Izquierda:receptoresydemoduladores.derecha:sistemadeadquisicindedatosyregistrodigitalencinta,conimpresoraparainformes.Launidadsuperior
es el reloj con receptor horario.
Elsistemamontaunrelojmaestrocontroladopormicroprocesador,asimismo
diseado en el Observatorio, que se sincroniza con la emisora Radio
France Inter, cuyo
receptorsehadiseadoyconstruidoasimismo.RealizestetrabajoFranciscoGmez
Mula.Tras esta primera campaa, la red porttil se despliega en otras
en la Depresin
deGranadayenlaAxarquadeMlaga,sibienconmodificacionesenelsistemade
registro. Sistema de adquisicin de datos basado en PC
Porestapocayasehageneralizadoelusodeordenadorespersonales
compatibles IBM, lo que ha establecido un estndar de hecho. Durante
1987, Jos Mara
GuiraodesarrollaunprogramadeadquisicindedatosparaPC,conunatarjetade
conversin AD de bajo coste con ocho canales y resolucin de 14 bits.
Es un sistema de tiempo real que funciona en DOS en un simple
PC-XT. Se aade una tarjeta de reloj de
tiemporeal,yaqueelinternodelordenadornotienesuficienteresolucin.Aunqueel
MS-DOS no es un sistema operativo de tiempo real, el programa est
diseado de modo que la adquisicin de datos est controlada por una
interrupcin cclica de alta prioridad, con lo que se consigue el
mismo efecto. En 1988 se dispone de los primeros registros
digitales de la red permanente. Se
construyentarjetasdefiltrosanti-contaminacin(antialiasing)desietepoloscon
respuesta de Butterworth para adaptar las seales analgicas a este
sistema. Se traslada la central de registro ( Fig. 12) ya con el
nuevo sistema modular a su ubicacin actual en el ala sur. En 1991
se construyen cinco nuevas estaciones (Fig.13) con el mismo diseo y
Figura 12.- La central de registro. A la izquierda del grupo de
registradores helicoidales, el mueble quealoja el reloj maestro, el
osciladorpatrn, la interfaz con el GPS y los filtros anti-alias. En
la parte
bajadecadamueble,lafuentedealimentacinininterrumpidayelsistemadecontroldelosmotoresdepasos.
Los PC son dos sistema de adquisicin de datos, uno de respaldo del
otro.
conradio-enlacescomercialesenlabandadeUHFyseinstalanenlaprovinciade
Almera.LaestacincentralsesitaenelentoncesColegioUniversitariodeAlmera,
dependientedelaUniversidadde Granada. Se le dota de un sistema de
adquisicin de datos, basado en PC, idntico al de Granada.
Figura13.-UnaestacindecampodelaredlocaldeAlmera.Estasestacionesdisponendeunainfraestructura
de obra y de cercado, gracias a la colaboracin de la Diputacin
Provincial de Almera. Elregistro se centraliza en el campus
universitario de La Caada.
Otrodiseodeinterssoncuatroestacionesssmicasdigitalesporttiles(Fig.
14)consistemadeadquisicincontroladoporPCycontiempoGPS.Contribuyena
este desarrollo los becarios Jos Luis Correa y Agustn Gutirrez, que
escriben el nuevo
programadeadquisicin.Tambinadaptaneldelaestacincentral,conunanueva
interfaz grfica. El sincronismo con el tiempo universal (TU)
Elproblemadeltiempoesunodelosquemsdificultadeshaprovocadoen todas
las campaas ssmicas y en estaciones fijas en Espaa hasta bien
entrada la dcada de los 90.En efecto, la ausencia de emisoras de
tiempo permanentes en Espaa2 hace que se utilicen emisoras europeas
ms distantes, como se ha dicho. Por las dificultades y la
variabilidad de la recepcin en onda corta, se opta por emisoras en
onda larga, como la HBG suiza, la DCF alemana, pero tambin llegan
muy dbiles sus seales. Durante un tiempo se trabaja en un receptor
de Radio France Inter, una emisora de radiodifusin en
AMqueaadesealeshorariasmodulandolafasedesuportadora.FranciscoGmez
Mula consigue poner a punto un prototipo que funciona, pero al poco
tiempo la emisora cambia su frecuencia y su sistema de modulacin y
se abandona el proyecto. Cuando comienza a operar el sistema de
registro digital, se considera obsoleto el
relojmaestro,queslopuedeproporcionarmarcascadaminuto.Seadquieren
receptoresTelecodeparalaMSF,emisorasituadaenRugby,ReinoUnido,que
transmite en 60 KHz, y se usan con xito durante un tiempo, tanto en
la estacin central de Cartuja como en la de Almera. Ms tarde, la
recepcin empeora y se adquieren dos
receptoresparaelsistemaOmega,unaseriedeestacionesterrestresdeayudaala
navegacin,quetransmitenentre10y12KHz;aunquenotransmitensealeshorarias
codificadas,suprimensuportadoraenciclossincronizadosconelTiempoUniversaly
permitenmantenerelrelojensincronismo,siseconocelahoraaproximada.Estos
receptoresincluyenunrelojasociado,queproporcionalasmarcasdetiempoalos
registradores.
Todosestossistemasdeondalargaomuylarga,debidoasubandamuy
estrecha,proporcionanprecisionesalosumodelacentsimadesegundo.En1995se
adoptanlosreceptoresGPS,quesuministrancdigohorarioypulsosdesincronismo
variosrdenesdemagnitudmsprecisos.Debidoaquelaantenareceptoraestenla
terraza, se producen frecuentes interferencias en los pulsos por
segundo que controlan el reloj y es necesario conectarlos mediante
una interfaz RS-485, construida al efecto. Este
mismotipodeconexinseutilizamsadelanteenestacionesdebandaanchasituadas
en cuevas, donde el receptor GPS est necesariamente alejado decenas
o centenares de
metros.Seconstruyeunainterfazparasincronizarelrelojpatrnyeldelsistemade
adquisicin de datos con el GPS. 2 El Observatorio naval de S.
Fernando, que da la hora oficial espaola, en esa poca transmite en
onda corta seales
horariasduranteunamediahoradiaria,peronienCartujanienotrosobservatoriosdelaPennsulaserecibeesta
seal, por las condiciones de propagacin en esta banda. La red de
banda ancha
Figura14.-Estacindigitalporttilautnoma.EstcontroladaporunPCporttil,encuyodiscograbalosregistros.SemuestralacajaquealojaelsistemadeadquisicindedatosyelreceptorGPS(muyvoluminoso
en estas primeras unidades) y la alimentacin. Tambin se transportan
en ella los sensoresde 1Hz y sus cables.
Lossismmetrosdebandaanchaqueseadquierenapartirde1994,conuna
financiacin de infraestructura de la CICYT, requieren sistemas de
adquisicin de ms
resolucinqueloshastaentoncesexistentes,paraaprovecharsuampliomargen
dinmico. Se adquiere una unidad de sistema de adquisicin Quanterra,
que se instala en
lostnelesdelasinstalacionesdelMinisteriodeDefensaenSierraElvira,perose
abordaeldiseoyconstruccindesistemaspropiosparalasdemsestaciones.El
resultado es una unidad (Fig. 15) de registro continuo con
resolucin nominal de 24 bits (18-20 efectivos), interrogada via
modem, bien sea con lnea telefnica fsica, bien con
telfonocelularenaquellosemplazamientosenquenoexistetendidotelefnico.Esta
generacindeestacionesfuncionatambin,conalgunasmodificaciones,envarias
campaasantrticasenlasislasdeDecepcinydeLivingston.AntonioPeregrn
desarrollalosprogramasdeadquisicindedatoseinterrogacinremota,alosque
posteriormente hace algunas modificaciones Miguel Abril.
Las antenas ssmicas o arays Otra importante va de desarrollo
instrumental se pone en marcha con ocasin de un proyecto europeo
sobre volcanes-laboratorio, que incluye el Teide. El Prof. Edoardo
delPezzo,delaUniversidaddeSalernoporentonces,conquienexisteyaunalarga
colaboracin, propone el uso de arrays (antenas ssmicas) en este
proyecto. Se colabora con el grupo de volcanologa del Museo
Nacional de Ciencias Naturales (Prof. Ramn
Ortiz)eneldiseodeunsistemadearraysporttiles(Fig.16y17).Cadamdulo
comprende un sistema de adquisicin de datos de ocho canales y 16
bits, controlado por un PC porttil de bajo consumo, con tiempo GPS.
Usan pequeos gefonos de 4.5 Hz, con la respuesta extendida
electrnicamente hasta 1 s (Fig. 14). Varios de estos mdulos se
despliegan en el rea de estudio para conformar el dispositivo
completo.
Figura15.-Estacindigitalautnomaderegistrocontinuo.ContieneunPCindustrialconsudisco,elmdulodeadquisicindedatos,unreceptorGPSparaeltiempoyunmodemparasuinterrogacintelefnica.
En el ejemplo que se muestra, el modem es un terminal de telefona
celular GSM para datos.
Figura16.-Izquierda:sistemadeadquisicindedatosdel array. La
grabacin y el control se realizaenunPCporttil. Derecha: los
sensores son gefonos de 4.5 Hz, con un
preamplificdor-ecualizadorasociado para extender su respuesta a
baja frecuencia.
Figura17.-ArraysdeplegadosenIslaDecepcin(Antrtida).Izquierda:Launidaddeadquisicindedatosestprotegidaporunatiendadecampaayenellaconvergenloscablesdelossensores,quehabitualmente
no superan los 300m de longitud. Derecha: Unidad central de un
array en operacin. Eneste caso est montado en el interior de una
nevera, para aislamiento trmico. Desde este experimento inicial en
el Teide, los arrays han realizado numerosas
campaasenlaAntrtida(islaDecepcin),elVesubio,elEtnayStromboli(cfr.,p.e.,
Almendros, 2002). Un ordenador de campo para adquisicin de datos
DurantelaestanciaenelObservatoriodelprofesorJensHavskov,dela
UniversidaddeBergen,ensabticoduranteelcurso2000-2001,ademsdeadoptarel
paqueteSEISAN(Havskov&Ottemller,1999)deprocesodedatosymigrartodala
antiguabasededatosssmica,seiniciaconsuimpulsoeldesarrollodeunsistemade
PCdecampo,SeisPC,conbajoconsumoyaptoparaadquisicindedatos.Esun
sistema monotarjeta (Fig. 18), en el que se conecta la CPU
industrial de BUS PC-104.
Partedelafilosofadeldiseosebasaenquelossistemasdeadquisicindedatos,
especialmente los destinados a estaciones BB, rara vez se usan a la
intemperie, sino en el interior de cuevas, tneles, etc. Por tanto
no necesitan cajas y conectores estancos de
calidadmilitar,queencarecenconsiderablementeeldiseo.As,todoslosconectores
necesarios estn montados en la propia tarjeta, eliminando el
engorroso cableado. Desde luego, siempre es posible montar el
conjunto en una caja con el nivel de proteccin que se desee.
Contribuye eficazmente al diseo prctico Javier Moreno.
Tambinsereformalatarjeta(Fig.18)deconversinanalgica-digitaldetres
canalesy24bitsnominales(18-20efectivos,dependiendodelafrecuenciade
muestreo),paraincorporarunprotocolodecomunicacinbiendefinidoypoderusarla
con el programa de adquisicin de datos de dominio pblico SEISLOG
(Utheim et al., 2001, Universidad de Bergen). Ambos desarrollos se
plantean como un diseo de bajo
costeytambindedominiopblico,paralocualsedocumentanendetalle,demodo
que sea posible su reproduccin por terceros (Alguacil et al.,
2002).
Figura 18.- Izquierda: Placa deSeisPC, un PC de adquisicin de
datos diseado para bajo consumo yfcil construccin.. Derecha:
TarjetaSeisad18 de conversin AD y tres canales. Puede trabajar con
ungeneradorderelojsincronizadoconGPS(nomostrado),demodoqueelmuestreoseasnconoentrevariosmdulos,unacaractersticanecesariaparalosarrays.Estosdiseosseponenadisposicin
deotros grupos como dominio pblico, con la documentacin necesaria.
Las nuevas dotaciones de fondos de desarrollo europeos hacen
posible en
2001-2002planteareldesplieguedenuevasestacionesdebandaanchaymejorarlas
existentes. Se usan sensores Sreckeissen STS-2, con conversores AD
de Earth Data, de
resolucinefectiva24bits,yelsistemaSEISLOGfuncionandoenunPCSeisCompo
SeisPC.LainterrogacinserealizaautomticamentemedianteelsistemaSEISNET
(Ottemller & Havskov, 1999) a travs de lnea telefnica o telfono
celular GSM.
Figura 19.- Izquierda: la electrnica de la estacin de banda
ancha Santiago de la Espada. Puede
versealaizquierdaelPCSeisCompquecontrolatodo,enlapartesuperioreldigitalizadorde24bitsytrescanalesydebajounmodemtelefnicoparainterrogacin.Derecha:ConjuntodelaestacinBBdelaCuevadeNerja.Elsensor,enelcentro,protegidoconunacubiertaestanca.Lacajaaladerechacontiene
la electrnica y a la izquierda se ve un acelergrafo digital.
Ejemplosdeestasnuevasestacionesdeltimageneracinpuedenverseenla
figura 19. Otros desarrollos
Laexperienciaadquiridaenelcampodelainstrumentacinssmicaha
impulsadolacolaboracinendiseosencargadosporcentrosexternos.Sonejemplos
significativos de stos las antenas ssmicas de los Laboratori
Nazionali del Gran Sasso (LNGS) (Abril et al., 1999; Amorusso et
al., 1997), permanente, y la del Vesubio (Abril et al., 2002),
porttil, ambos desarrollos originales.El array del Gran Sasso (Fig.
20) est montado en las instalaciones subterrneas del LNGS, y cada
estacin triaxial est controlada por un PC. Cada grupo de cuatro se
comunicaconunPCnodalporlneaserieylosnodaleslohacenporethernetconel
Figura20.-AntenassmicadelLNGS.Izquierda:unaestacin.SepuedenverelPCindustrial(cajaesquina
superior dcha., la tarjeta de conversin AD y los mdulos de
comunicaciones RS-485 y de PLLpara generar la frecuencia local a
partir de la piloto. Derecha: mdulo de reloj central, que se
sincronizacon un patrn atmico externo y genera la frecuencia piloto
para las estaciones. ordenadorcentral.Todaslasestacionesfuncionan
sincronizadas con una frecuencia de
relojcomn,generadaapartirdeunapilotomsbajaquesetransmiteporcable,y
muestrean simultneamente. ab c
Figura21.-AntenassmicaporttildelVesubio.a)Conjuntodesieteestacionesparaunmdulo.b)Unidad
de reloj sincronizado con GPS. c) Estacin central del mdulo, con PC
industrial PC-104.
ElarraydelVesubio(Fig.21)estoptimizadoparabajoconsumo.Est
compuestodemdulosquecontrolanungrupo
dehastadiecisisestacionestriaxiales,
conconversoresADindividuales.Elmuestreoesasimismosncrono,pormediode
osciladores enganchados en fase entre s con ayuda de pulsos de
sincronismo del GPS.
Muchosotrosdiseosyconstruccionesrelacionadosconlainstrumentacinse
han realizado en la poca universitaria del Observatorio. Unos son
complementarios de
lainstrumentacindescrita,pararesolvermultituddepequeosproblemaso
necesidades, otros han sido incluso instrumentos de laboratorio que
en su momento era ms viable construir que adquirir. Se han descrito
sucintamente aquellos instrumentos que han requerido el diseo de
alguna parte o elemento. La actual dotacin del Observatorio,
asociado como sede al Instituto Andaluz de Geofsica y Prevencin de
Desastres Ssmicos desde la creacin de
steen1989,incluyeademsunareddeacelergrafosyunaseriedeinstrumentosde
exploracingeofsica,comogeorrdar,equipodessmicadereflexinyrefraccin
superficial, etc. Agradecimientos
Elautorhadescritoresultadosdeltrabajodeungrupoydealgunos
colaboradores espordicos. Adems de las personas citadas en el
texto, han contribuido
alasrealizacionesinstrumentalesquieneslashanpromovidoconsusideas,han
procuradolosmediosdeunouotrotipoparahacerlosposible,hantrabajadoensu
construccineinstalacinyhanexplotadolosdatosresultantesennumerosas
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