Un geófono es un sensor utilizado en la exploración sísmica que miden movimiento del terreno producto de la propagación de ondas por medio de fuentes artificiales. Un geófono funciona como un transductor electromagnético que convierte la energía mecánica en impulsos eléctricos.
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| URSUA (2021). Geófono. |
Los geófonos están diseñados para poder captar cierto rango de frecuencias de señales sísmicas, que dependiendo el objetivo geológico que deseemos estudiar vamos a necesitar cierto tipo de geófono, es por tanto que tenemos que hablar del rango de señales sísmicas.
Las señales sísmicas cubren una banda de frecuencias muy amplia; en sismología de terremotos se utilizan bajas frecuencias porque las ondas de bajo periodo son las que atraviesan el planeta entero, en sismología sísmica de exploración se utiliza un rango de frecuencias que va de los 5-100 Hz, ya que este rango permite caracterizar los objetivos geológicos de la industria petrolera y geotérmica, y por último tenemos a la sismología en Ing. Sísmica de Alta resolución donde el rango de frecuencias es >100 Hz con el fin de dar demasiado detalle estructural en objetivos someros <100 metros de profundidad.
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| Los sensores utilizados en sismología se clasifican de acuerdo con la banda de frecuencias cubiertas |
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| Geovirtual (2016). Geófono electromagnético. |
siendo d un factor de amortiguamiento. En este caso la frecuencia propia varía con el amortiguamiento:
Para sistemas sobreamortiguados no existe oscilación posible. Es importante destacar que el aumento del amortiguamiento disminuye la frecuencia.
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| Principio de un geófono electromagnético. La masa suspendida lleva acoplada una bobina que se mueve en un campo magnético no uniforme. A la salida de la bobina obtendremos una señal que para pequeños desplazamientos será proporcional a la velocidad. |
La transformación del movimiento de la masa en una señal eléctrica puede hacerse de muchas maneras. Tradicionalmente se ha utilizado un transductor inductivo: la masa móvil incorpora por una bobina que se mueve en un campo magnético. A la salida de la bobina tendremos una señal función de la velocidad con la que se mueve el sistema. Si el campo magnético y la geometría de la bobina son adecuados se puede admitir que para valores pequeños del desplazamiento la señal es proporcional a la velocidad de la masa.
La fuerza electromotriz inducida
en la bobina de inductancia L es
H = H0 x, donde x es la parte de la bobina que se encuentra dentro del hierro
Donde:
- L es la inductancia de la bobina.
- E es la FEM inducida.
- H es la porción del campo magnético del imán permanente ocupado por la bobina.
La función de transferencia de un geófono electromagnético es
Geófono capacitivo
En este geófono el elemento inerte, una masa está fijada a una de las placas de un condensador y la otra placa del condensador es fijo con respecto al suelo. El movimiento del suelo causa una variación de la capacidad del condensador y se produce una variación de la capacidad del condensador. La salida de corriente es proporcional al desplazamiento.
Un transductor capacitivo elemental está constituido por dos armaduras fijas alimentadas con una tensión alterna opuesta y una placa a la masa móvil. La tensión es:
Si la superficie enfrentada de ambos condensadores es idéntica, teniendo en cuenta que:
se obtiene que:
donde K es un factor geométrico.
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| Geófono vertical con sensor capacitivo de desplazamiento. El sensor está formado por las capacidades C1 y C2 que son variables en función de la posición de la masa. |
Fuentes:
- GeoVirtual (2016). Sísmica Geófonos. Obtenido de: https://www.geovirtual2.cl/EXPLORAC/TEXT/04003geook.htm
- Héctor Álvaro (2013). Trabajo de grado presentado como requisito para optar el título de Tecnólogos en Mecánica. Universidad Tecnológica de Pereira. Obtenido de: http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/4097/6812R436D.pdf?sequence=1&isAllowed=y
- Wikipedia (2019). Geófono. Obtenido de: https://es.wikipedia.org/wiki/Ge%C3%B3fono
