Bilgisayar destekli sismik kayıt ünitesi tasarımı ve verilerin işlenmesi

Abstract

Jeofizik, fizik ilkelerini kullanarak yerküreyi, atmosferi, hidrosferi ve uzayı inceleyen bir bilim dalıdır. Jeofizik mühendisliği ise, petrol, maden ve benzeri doğal kaynakların aranması, rezerv tespiti, jeotermal enerji, çevre ve çevre sorunları, arkeolojik araştırmalar, mühendislik yapıların konumlarının belirlenmesi, zemin etütleri, deprem ve doğal afet gibi konularda eğitim ve araştırma etkinliklerinin yürütüldüğü, fizik, matematik, bilgisayar ve elektronik teknolojilerine dayalı bir mühendislik dalıdır. Bu amaçlarla gravite, manyetik, sismik, sismoloji, elektrik, elektromanyetik ve yer radarı gibi birçok yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin uygulanabilmesi için ticari amaçlarla geliştirilmiş birçok elektronik cihaz ve yazılım bulunmaktadır. Bu cihazların ve yazılımların maliyetlerinin oldukça yüksek olduğu düşünüldüğünde, düşük maliyetli ve kullanışlı prototiplerin geliştirilmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada, düşük maliyetli, pratik kullanımlı ve gerçek zamanlı kayıt yapma ve görüntüleme özelliklerine sahip bilgisayar destekli bir sismik kayıt cihazı tasarlanmıştır. Bu kapsamda, temel elektronik elemanlar ve entegre devreler kullanılarak harici bir donanım tasarlanmış ve Windows işletim sistemi tabanlı bir grafiksel kullanıcı arayüzü geliştirilmiştir. Harici donanım, jeofonlar kullanılarak algılanan analog sismik sinyallerin filtrelenmesi, genliklerinin yükseltilmesi, analog sinyallerin dijital sinyallere dönüştürülmesi ve USB iletişimi ile verilerin bilgisayara transferi gibi işlemleri yerine getirmektedir. Ayrıca geliştirilen yazılım sayesinde, sismik sinyaller gerçek zamanlı olarak izlenebilmekte, her bir kanal girişindeki jeofon test edilebilmekte, harici donanımdan kaynaklanan ofset giderilebilmekte, sismik kırılma modunda kayıtlar yapılabilmekte ve elde edilen verilerin yorumlanması ile yeraltına ait sismik parametreler hesaplanarak yeraltının iki boyutlu yapısı görüntülenebilmektedir.

Geophysics is a science that investigates the earth, atmosphere, hydrosphere and space using the physical principles. Geophysical engineering is based on physics, mathematics, computer and electronic technologies. Geophysical engineering also consists of educational and research activities such as the petroleum, mining and other natural resource exploration, reserve determination, geothermal energy, environment and environmental issues, archeological researches, determination of locations of engineering structures, soil surveys, earthquake and natural disasters. Many methods such as gravity, magnetic, seismic, seismology, electric, electromagnetic and ground penetrating radar (GPR) are used for these purposes. There are many electronic devices and software being developed for commercial purposes to apply these methods. As everybody knows that these devices and software are quite expensive; therefore, it is important to develop prototypes with low-cost and practical. In this study, it is designed a computer-aided seismic recorder with low-cost, practical, real-time recording and monitoring. In this scope, it is designed an external hardware with using basic electronic elements and integrated circuits, and developed a Windows operational system based graphical user interface. External hardware performs the operations such as filtering and amplifying of the amplitudes of detected analog seismic signals using geophones, converting the analog signals to digital signals and transfer data to computer using USB communication. Moreover, seismic signals can be monitored in real time with the aid of developed software, and each geophone connected to input channels can be tested, offset voltage can be calibrated due to external hardware. Data can be recorded on seismic refraction mode. Hence, two-dimensional structure of underground can be displayed calculating the seismic subsurface parameters with the interpretation of data obtained.