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酷!把SensorTile.Box裝到火山中

2020-11-09 來源:EEWORLD

本文編譯自意法半導體博客


西西里島已經成為意法半導體(ST)一個開創性的實驗地點,它利用一種新的“智能”技術來提前探測地震、地下構造和火山活動。


感謝Rosario Catania(ST工程師)對技術和Etna火山的熱愛,以及INGV(National Institute of Geophysics and Volcanology 國家地球物理和火山學研究所)研究員Alessandro Bonforte的寶貴支持,使用SensorTile.box監測Etna火山活動。


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為什么是Etna?


Etna火山是西西里島東海岸的一座活火山,它位于非洲板塊和歐亞板塊的邊緣間。它是高加索以外歐洲最高的活火山,也是意大利阿爾卑斯山以南的最高峰,目前的高度為3326米(10912英尺)。Etna占地面積1190平方公里(459平方英里),周長140公里(87英里)。這使得它成為意大利三座活火山中最大的一座,大約是Vesuvius火山的2.5倍高。


Etna火山是世界上最活躍的火山之一,近年來一直處于活動狀態。肥沃的火山土壤支持著廣泛的農業、葡萄園和果園分布在較低的山坡和南部廣闊的Catania平原周圍。由于Etna火山最近的活動歷史和附近的人口,它被聯合國定為十大最危險的火山。2013年6月,被聯合國教科文組織列入世界遺產名錄。


Pernicana belt是埃特納山的一個重要區域,因為它每年都會發生2厘米左右的斷層位移。今天,斷層兩側的距離大約在50到60米之間,而且每年的位移會導致頻繁的地震。它是一個完美的試驗場,可以評估新的傳感器技術的有效性,以監測這種活動所需的分辨率和準確性。


ST在西西里和Catania的研究,進一步證實了該地區最適合監測由火山引起的地面移動和振動。


Rosario Catania與實驗起點


Rosario Catania是ST一名員工,住在西西里島,大部分空閑時間都在徒步旅行、觀察和研究Etna火山。Rosario Catania和Alessandro Bonforte也是ERO(Etna射電天文臺)小組的成員。Rosario說道:“這個小組大約十年前成立,主要是為了探測來自Etna火山的天然無線電信號。當我的朋友和同事Alesandro Longo開發了一種頻率極低的無線電,我對業余無線電技術也產生了興趣,并決定獲得業余無線電許可證,并購買一套工具來探測火山的無線電信號。無線能讓我感受到地形的“心跳”,但只有在信號不受人為干擾的情況下。”


Rosario是北歐步行馬拉松吉尼斯世界紀錄保持者。他在西西里島和埃特納山上連續行走70小時,打破了此前68小時的紀錄。


Rosario對Etna的熱愛以及他多年來在ST獲得的技術知識激勵他與Alessandro Bonforte合作,開始在Etna山上進行識別、監測和研究其運動的試驗。他們發現了SensorTile.Box是探測火山運動和振動所需參數的理想設備。


實驗


Rosario和Alessandro正在尋找與火山附近地形相關的振動、位移和加速度數據,這需要使用諸如加速計和陀螺儀等微電子機械系統(MEMS)傳感器,以及運行在內部微控制器上的復雜算法來分析這些信息。實驗的另一個重要方面是分析裝置的總成本。用于執行類似任務的專業設備可能非常昂貴,而且要確保不會丟失或損壞,這就是為什么在Pernicana belt這樣的地區從未使用過這些設備。


STEVAL-MKSBOX1V1,或SensorTile.Box是完美的解決方案。這款配備了無線物聯網和可穿戴傳感器平臺的即用即用套件旨在幫助開發人員基于遠程運動和環境傳感器數據構建和部署應用,即使他們不是基于傳感器技術的專家。


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除了成本遠低于傳統設備外,SensorTile.Box還提供進一步的優勢,例如將所有所需的智能傳感器組合在一個產品中,集成微控制器能夠處理、插值化和導出數據以供進一步分析。所有這些都大大簡化了確認和分析記錄的運動和振動事件的任務。所有SensorTile.Box設備都是低功耗,并且該系統具有巧妙的電源管理邏輯,使其保持休眠狀態,直到檢測到適當的事件,這意味著它可以通過紐扣電池記錄數周的活動。


實驗于2020年8月4日開始。SensorTile.Box配置成一個傾斜儀和另一個測振儀,連同一個汽車蓄電池和連接器,被放置在一個水密容器內,并埋在Pernicana belt的一個地下井里。為了收集足夠的研究數據,該儀器將在接下來的幾個月里持續跟蹤所有的運動,持續一年。在最初的幾個月里SensorTile.Box將進行頻繁校準,以提高靈敏度,優化電池和數據傳輸處理。


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未來


SensorTile.Box已經安裝在火山南側海拔1500米的地方,與傳統的納米傳感器系統并行,能夠進行精度比較,并微調SensorTile.Box以獲得最佳性能。


正如羅薩里奧·卡塔尼亞(Rosario Catania)所說:“目前的挑戰是了解這些技術是否能夠探測到微小的地面運動,在地震和火山危險性高的地區,常規設備很難使用,而且通常也太貴,不能為了實驗目的而犧牲其他。”


第三個SensorTile.Box將于今年年底安裝在埃特納西部的勃朗特地區。


如果第一次實驗成功,下一步將涉及部署到更危險和更活躍的地區,以便收集更多的數據,并對如何預測火山噴發有更深入的了解。


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