CdSGEOFISICA DI ESPLORAZIONE E APPLICATA
Codice337BB
CFU6
PeriodoPrimo semestre
LinguaInglese
| Moduli | Settore/i | Tipo | Ore | Docente/i | |
| GEOPHYSICAL INSTRUMENTATION AND GEOPHYSICAL POTENTIAL FIELDS | FIS/03 | LEZIONI | 48 |
|
Al termine del corso gli studenti:
- acquisiranno i concetti di base della teoria della misura;
- comprenderanno i principi fisici di funzionamento della strumentazione utilizzata in geofisica, in particolare sensori magnetici, gravitazionali e sismici;
- saranno capaci di analizzare le tecniche operative dei sistemi di localizzazione satellitare (GNSS);
- avranno le nozioni di base di geodesia insieme agli strumenti teorici necessari per descrivere i campi gravitazionali e magnetici della Terra e per gestire i dati gravimetrici o magnetometrici.
By the end of the course the students:
- will acquire the the basic concepts of measure theory
- will understand the physical principles of operation of the instrumentation used in geophysics, specifically magnetic, gravitational and seismic sensors;
- will be able to analyze the operation mode of satellite localisation systems (GNSS);
- will be given the basics notions of geodesy together with the theoretical instruments needed to describe the Earth's gravitational and magnetic fields and to handle gravimetric or magnetometric data.
L'apprendimento degli studenti viene continuamente misurato durante il corso attraverso momenti informali di valutazione, come la partecipazione in classe o incontri tra il docente e un gruppo di studenti. La capacità dello studente di spiegare correttamente gli argomenti principali presentati durante il corso sarà valutata formalmente alla fine del corso.
Student learning is continuously measured during teacher instruction through informal forms of assessment, like class participation or meetings between the lecturer and a group of students. At the end of the course,. the student's ability will be formally assessed to explain correctly the main topics presented during the course,
Al termine del corso, gli studenti conosceranno il principio di base della strumentazione e saranno in grado di valutare le procedure di base per il loro lavoro sul campo.
By the end of the course, students will know the basic principle of instrumentation and they will be able to assess the basic procedures for their work on the field.
Verranno posti quesiti per stimolare gli studenti a pensare in maniera critica. Gli studenti saranno incoraggiati a porre domande ed approfondire le proprie idee per migliorare le proprie capacità di risoluzione dei problemi e acquisire una comprensione più profonda dei concetti accademici.
Thought-provoking questions will be asked to inspire students to think critically. Students will be encouraged to ask questions and investigate their own ideas to improve their problem-solving skills as well as gain a deeper understanding of academic concepts.
Gli studenti acquisiranno la consuetudine a condurre la raccolta e l'analisi dei dati sperimentali con accuratezza e precisione.
Students will acquire the practice to conduct the collection and analysis of experimental data with accuracy and precision.
Agli studenti verranno richiesti brevi aggiornamenti sugli argomenti discussi.
Students will be asked for brief updates on the topics discussed.
Sono richieste conoscenze di base di analisi matematica e fisica.
Basic knowledge of mathematical analysis and physics is required.
Lezioni frontali con ausili visivi.
La pagina di e-learning verrà utilizzata per il download di materiale didattico, comunicazioni, pubblicazioni di articoli precedenti.
Incontri saranno organizzati su richiesta degli studenti.
Si consiglia la frequenza.
Lectures with visual aids.
The e-learning page will be used for downloading teaching materials, communications, release of past papers.
Meetings will be arranged on request of the students.
Attendance is recommended.
Nozioni di base di elettronica.
Circuiti lineari nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Informazioni sugli amplificatori operazionali.
Caratteristiche generali della strumentazione: funzione di trasferimento; sensibilità e accuratezza;
densità spettrale di potenza; rumore. Acquisizione del segnale e conversione da analogico a digitale.
Misurazione del tempo. Scale temporali. Tempo UT, UTC e TAI. Localizzazione satellitare. Sistemi satellitari (GNSS). Il sistema GPS: modalità di misura e cause di incertezza.
GPS differenziale. Integrazioni con GPS (GLONASS) e altri sistemi GNNS (GLONASS,
Galileo, Bei-dou).
Introduzione matematica alla descrizione dei campi potenziali
Campo gravitazionale ed elementi di geodesia. Coordinate geodetiche. Il campo gravitazionale.
Geoide e modelli di campo gravitazionale. L'ellissoide di riferimento. Gravità normale.
Anomalie gravitazionali. Variazioni temporali della gravità.
La strumentazione gravimetrica. Gravimetri assoluti: pendolo, caduta libera
gravimetri, gravimetri quantistici. Gravimetri a molla, gravimetro superconduttore.
Gravimetri a mezzo mobile e gradiometria.
Fondamenti di magnetismo. Leggi fondamentali e proprietà magnetiche di
materiali.
Il campo geomagnetico. Descrizione del campo geomagnetico. Origine del
campo geomagnetico e sua evoluzione temporale. Il modello globale dell'IGRF.
Magnetometri. Fluxgate e SQUID. Magnetometri atomici: Precessione protonica e
Magnetometri ad effetto overhauser, magnetometri a pompaggio ottico di alcalino
Atomi di Vapore e di He4. L'indagine geomagnetica.
Campagne magnetometriche.
Mappa delle anomalie. Analisi spettrale e mappe filtrate.
Onde sismiche. Concetti basilari.
Sismometri. Oscillatore armonico smorzato. Sismometri e geofoni. Feedback Statico e sismometri a banda larga. Sismometria rotazionale.
Applicazioni di base della misura elettrica e magnetica. Sonde attive, resistività,
polarizzazione indotta, induzione magnetica. Conducibilità e polarizzazione indotta.
Radar e sue applicazioni.
Basics of Electronics.
Linear Circuits in the Time Domain and in Frequency Domain. About Operational Amplifiers.
General instrumentation features: transfer function; sensitivity and accuracy; spectral
power density; noise. Signal acquisition and analog to digital conversion.
Time measurement. Time scale. Time UT, UTC and TAI. Satellite Location Satellite Systems (GNSS).
The GPS system: measurement mode and causes of uncertainty.
Differential GPS. Integrations to GPS (GLONASS) and other GNNS systems (GLONASS, Galileo, Bei-dou).
Mathematical Introduction to Describing Potential Fields
Gravitational Field and Geodesy Elements. Geodetic coordinates. The gravity field. Geoid and gravitational field models. The reference ellipsoid. Normal gravity. Gravitational anormalies. Gravity temporal variations.
The gravimetric instrumentation. Absolute gravimeters: pendulum, free-fall gravimeters, quantum gravimeters. Spring Gravimeters, superconducting gravimeter. Gravimeters with moving media and gradiometry.
Fundamentals of magnetism. Basic laws and magnetic properties of materials.
The geomagnetic field. Geomagnetic field description. Origin of the
geomagnetic field and its temporal evolution. The global IGRF model.
Magnetometers. Fluxgate, and SQUID. Atomic Magnetometers: Proton precession and
Overhauser Effect Magnetometers, Optical Pumping Magnetometers of Alkaline Atoms Vapour and of He4.
The Geomagnetic Survey. Magnetometric Campaigns.
Anomaly map. Spectral analysis and filtered maps.
Seismic waves. Basic concepts.
Seismometers. Damped harmonic oscillator. Seismometers and geophones. Static feedback and wide band seismometers. Rotational seismometry.
Basic applications of electric and magnetic measurement. Active probes,resistivity,
induced polarization, magnetic inductione. Conductivity and Induced Polarization.
Ground propating radar and its applications.
N. Beverini Appunti del corso
W. Lowrie, Fundamentals of Geophysics, Second Edition, Cambridge University Press, 2007
S.W. Smith, The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing, Second Edition, California Technical Publishing , 1999
International Center for Global Earth Models
International Geomagnetic Reference Field
EU's Global Navigation Satellite Systems
N. Beverini Lecture notes
W. Lowrie, Fundamentals of Geophysics, Second Edition, Cambridge University Press, 2007
S.W. Smith, The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing, Second Edition, California Technical Publishing , 1999
International Center for Global Earth Models
International Geomagnetic Reference Field
EU's Global Navigation Satellite Systems
E' fortemente consigliata la frequenza.
Attendance is strongly recommended.
Esame orale
Consiste ii un colloquio tra il candidato e il docente e i suoi collaboratori. Il candidato per superare il test deve:
mostrare la capacità di esprimersi in modo chiaro usando la terminologia corretta;
rispondere a domande riguardanti le materie fondamentali del corso;
dimostrare la capacità di mettere in relazione e collegare parti del programma al fine di rispondere correttamente a una domanda.
Oral test.
It consists of an interview between the candidate and the lecturer and his collaborators. The candidate to pass the test must:
- show the ability to express him/herself in a clear manner using the correct terminology;
- answer questions regarding the most fundamental subjects of the course;
- demonstrate the capacity to relate and link parts of the programme in order to correctly respond to a question.