геофон

Геофон — это устройство, которое преобразует движение (скорость) грунта в напряжение , которое может быть записано на записывающей станции. Отклонение откликом и этого измеренного напряжения от базовой линии называется сейсмическим анализируется на структуру Земли.

Этимология

Термин геофон происходит от греческого слова «γῆ (ge)«означает « земля » и «телефон» означает «звук».

Строительство

Geosource Inc. MD-79 — геофон 8 Гц, 335 Ом

Геофоны исторически были пассивными аналоговыми устройствами и обычно содержат подпружиненную проволочную катушку, движущуюся в поле постоянного магнита, установленного на корпусе, для генерации электрического сигнала. ^[1] Последние разработки основаны на технологии микроэлектромеханических систем (МЭМС), которая генерирует электрический отклик на движение грунта через активную цепь обратной связи для поддержания положения небольшого кусочка кремния.

Реакция катушечного/магнитного сейсмоприемника пропорциональна скорости грунта, в то время как устройства MEMS обычно реагируют пропорционально ускорение . МЭМС имеют гораздо более высокий уровень шума (скорость на 50 дБ выше), чем геофоны, и могут использоваться только при сильных движениях или активных сейсмических исследованиях.

Частотная характеристика

Частотная характеристика сейсмоприемника аналогична гармоническому генератору и полностью определяется угловой частотой (обычно около 10 Гц) и затуханием (обычно 0,707). Поскольку угловая частота пропорциональна обратному квадратному корню из движущейся массы, геофоны с низкими угловыми частотами (< 1 Гц) становятся непрактичными. Можно снизить угловую частоту электронным способом, ценой более высокого шума и стоимости.

Хотя волны, проходящие через Землю, имеют трехмерную природу, геофоны обычно реагируют на одно измерение – обычно вертикальное. Однако в некоторых приложениях требуется использование полной волны и трехкомпонентных геофонов или геофонов 3-C. В аналоговых устройствах три элемента подвижной катушки установлены ортогонально внутри одного корпуса.

Отличие от сейсмометров

Геофоны по своей конструкции аналогичны сейсмометрам и также используются для регистрации сейсмических волн . В прошлом существовали явные различия между геофонами и сейсмометрами. По сравнению с обычными геофонами сейсмометры больше подходят для обнаружения чрезвычайно малых движений грунта, поскольку они охватывают более широкий диапазон частот, включая диапазон частот ниже их собственной частоты , обычно от 0,01 до 50 Гц. ^[2] В обычных сейсмоприемниках полоса частот находится в диапазоне 1–15 Гц. Они дешевле сейсмометров и поэтому чаще используются в установках для обнаружения больших площадей с более высоким специализированным разрешением. ^[2] Однако с развитием новых технологий частотный охват компактных устройств также значительно увеличился, так что геофоны теперь могут охватывать диапазоны частот от 0 до 500 Гц, а границы между геофонами и сейсмометрами становятся размытыми. ^[2]

Использование

Большинство геофонов используются в сейсмологии отражения для регистрации энергетических волн, отраженных подземной геологией. В этом случае основной интерес представляет вертикальное движение поверхности Земли. Однако не все волны движутся вверх. Сильная горизонтально передаваемая волна, известная как качка земли, также создает вертикальное движение, которое может заглушить более слабые вертикальные сигналы. Используя массивы большой площади, настроенные на длину волны земной волны, можно ослабить доминирующие шумовые сигналы и усилить более слабые сигналы данных.

Аналоговые геофоны — очень чувствительные устройства, способные реагировать на очень отдаленные толчки. Эти небольшие сигналы могут быть заглушены более сильными сигналами от местных источников. Однако возможно восстановить слабые сигналы, вызванные крупными, но удаленными событиями, путем корреляции сигналов от нескольких геофонов, развернутых в группе. Сигналы, зарегистрированные только на одном или нескольких геофонах, могут быть отнесены к нежелательным локальным событиям и, таким образом, отброшены. Можно предположить, что небольшие сигналы, которые регистрируются одинаково на всех сейсмоприемниках в группе, можно отнести к отдаленному и, следовательно, значимому событию.

Чувствительность пассивных геофонов обычно составляет 30 вольт на (метр в секунду), поэтому они, как правило, не являются заменой широкополосные сейсмометры . ^{[ нужны разъяснения ]}

И наоборот, некоторые приложения геофонов интересуются только очень локальными событиями. Ярким примером является применение дистанционных наземных датчиков (RGS), встроенных в необслуживаемые системы наземных датчиков (UGS). В таком приложении существует область интереса, о проникновении в которую должен быть проинформирован системный оператор, возможно, посредством предупреждения, которое может сопровождаться подтверждающими фотографическими данными.

Геофоны использовались на Луне для ряда активных и пассивных экспериментов в рамках пакета экспериментов на лунной поверхности Аполлона .

См. также

Ссылки

^ Джон М. Рейнольдс (2011). Введение в прикладную геофизику и геофизику окружающей среды. Второе издание . УАЙЛИ БЛЭКВЕЛЛ. п. 170. ИСБН 978-0-471-48535-3 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Хоу, Юэ; Цзяо, Руи; Ю, Хунъю (февраль 2021 г.). «Геофоны и сейсмометры на базе МЭМС» . Датчики и исполнительные механизмы A: Физические . 318 : 112498. doi : 10.1016/j.sna.2020.112498 .
^ «Словарь:Односторонний спред — SEG Wiki» . wiki.seg.org . Проверено 21 июля 2017 г.
^ «Словарь: Сплит-распространение — SEG Wiki» . wiki.seg.org . Проверено 21 июля 2017 г.
^ «Словарь:Королевская грохот — SEG Wiki» . wiki.seg.org . Проверено 21 июля 2017 г.

Внешние ссылки

Сейсмический детектор проникновения PSR-1 (военное устройство времен Вьетнама)

[Geophones_and_Accelerometers-1] Джон М. Рейнольдс (2011). Введение в прикладную геофизику и геофизику окружающей среды. Второе издание . УАЙЛИ БЛЭКВЕЛЛ. п. 170. ИСБН 978-0-471-48535-3 .

[:0-2] Jump up to: ^а ^б ^с Хоу, Юэ; Цзяо, Руи; Ю, Хунъю (февраль 2021 г.). «Геофоны и сейсмометры на базе МЭМС» . Датчики и исполнительные механизмы A: Физические . 318 : 112498. doi : 10.1016/j.sna.2020.112498 .

[3] «Словарь:Односторонний спред — SEG Wiki» . wiki.seg.org . Проверено 21 июля 2017 г.

[4] «Словарь: Сплит-распространение — SEG Wiki» . wiki.seg.org . Проверено 21 июля 2017 г.

[5] «Словарь:Королевская грохот — SEG Wiki» . wiki.seg.org . Проверено 21 июля 2017 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]