Оцінювання потенціалу мікробарометричного MEMS-датчика BMP388 як малобюджетного сенсора для моніторингу динаміки та швидких збурень атмосферного тиску
DOI:
https://doi.org/10.24028/gj.v48i2.345973Ключові слова:
BMP388, MEMS-датчик, інфразвук, динамічний моніторинг, атмосферний тиск, IIR-фільтраціяАнотація
Проаналізовано роботу мікробарометричного MEMS-датчика BMP388, який забезпечує вимірювання тиску і температури. Дослідження присвячене оцінюванню потенціалу цього сенсора як бюджетної альтернативи традиційним високоточним, але дорогим приладам, що використовуються у сфері динамічного геофізичного моніторингу та виявлення низькочастотних (інфразвукових) коливань атмосферного тиску. Актуальність роботи обумовлена необхідністю створення малобюджетних мереж для реєстрації швидких атмосферних збурень, включно з інфразвуком, який генерується широким спектром природних та антропогенних джерел. Для експериментального оцінювання можливостей датчика проведено серію випробувань із варіацією параметрів цифрової обробки (ступеня передискретизації та IIR-фільтрації), що дало змогу визначити умови для досягнення раціонального співвідношення сигнал/шум при реєстрації динамічних змін тиску. Протягом довготривалого (25 годин) моніторингу природних барографічних змін було зафіксовано характерну динаміку варіацій тиску — подвійну аномалію, яка корелює з проходженням грозового фронту. Експеримент також охопив аналіз реакції на імпульсний вплив тиску та визначення мікробарометричної роздільної здатності. Ключовий методологічний висновок ґрунтується на порівнянні конфігурацій з активованою та відключеною внутрішньою IIR-фільтрацією. Повне відключення IIR-фільтра призводить до домінування високочастотного шуму в спектрі та суттєвого зниження співвідношення сигнал/шум, навіть коли корисний низькочастотний сигнал залишається ідентифікованим. Це доводить, що активна IIR-фільтрація є ключовою умовою для досягнення високої якості даних під час динамічних спостережень. Результати дослідження обґрунтовують придатність BMP388 як бюджетного сенсора для оперативного моніторингу атмосферних збурень, а також відкривають перспективи для його інтеграції у більш складні геофізичні вимірювальні системи.
Посилання
Albert, S.A. (2022). Atmospheric structure prediction for infrasound propagation modeling using deep learning. Earth and Space Science, 9, e2022EA002233. https://doi.org/10.1029/ 2022EA002233.
Bass, H., Garces, M., Hedlin, M., D’Spain, G., Olson, J.V., Wilson, C., Osborne, D., Herrin, E.T., Golden, P.W., Whitaker, R.W., ReVelle, D.O., & Bhattacharyya, J. (2003). Infrasound monitoring of atmospheric events. Proc. of the 25th Seismic Research Review — Nuclear Explosion Monitoring: Building the Knowledge Base. September 23—25, 2003. Tucson, Arizona (pp. 577—586).
Eaton, W.P., & Smith, J.H. (1997). Micromachined pressure sensors: review and recent developments. Smart Materials and Structures, 6, 530—539.
Han, X., Huang, M., Wu, Z., Gao, Y., Xia, Y., Yang, P., Fan, S., Lu, X., Yang, X., Liang, L., Su, W., Wang, L., Cui, Z., Zhao, Y., Li, Z., Zhao, L., & Jiang, Z. (2023) Advances in high-performance MEMS pressure sensors: design, fabrication, and packaging. Microsystems & Nanoengineering, 9, 156. https://doi.org/10.1038/s41378-023-00620-1.
Hupe, P., Ceranna, L., Le Pichon, A., Matoza, R.S., & Mialle, P. (2022). International Monitoring System infrasound data products for atmospheric studies and civilian applications. Earth System Science Data Discussions, 14(9), 4201—4230. https://doi.org/10.5194/essd-2021-441.
Le Pichon, A., Blanc, E., & Hauchecorne, A. (ed.). (2019). Infrasound Monitoring for Atmospheric Studies. Switzerland: Springer Nature Switzerland AG, 1167 p. https://doi.org/ 10.1007/978-3-319-75140-5.
Nishimura, R., Cui, Z., & Suzuki, Y. (2019). Portable infrasound monitoring device with multiple MEMS pressure sensors. Proc. of the 23rd International Congress on Acoustics (pp. 1498—1505).
NextNav. Pinnacle. (2025). Retrieved from https://nextnav.com/pinnacle/ (accessed: 09. 10.2025).
Barometric pressure sensors for consumer electronics. Bosch Sensortec GmbH. (2023). Retrieved from https://www.bosch-sensortec.com/media/boschsensortec/downloads/white_papers/whitepaper_barometric_pressure_sensors_for_ce.pdf.
BMP388 Digital pressure sensor. Bosch Sensortec GmbH. (2018). Retrieved from https://www.bosch-sensortec.com/media/boschsensortec/downloads/datasheets/bst-bmp388-ds001.pdf
Digital Barometer PTB330. (2026). Retrieved from https://www.vaisala.com/en/products/weather-environmental-sensors/digital-barometer-ptb330. (дата звернення: 26.01.2026).
Digiquartz Broadband Barometers. (2026). Retrieved from https://paroscientific.com/pdf/D30_Series_1000_6000_9000.pdf (accessed: 26.01.2026).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Igor Kosyak
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
Scimago Journal & Country Rank
