Un geófono es un transductor de movimiento del suelo de alta sensibilidad que convierte las vibraciones del terreno en señales eléctricas. Sus componentes principales incluyen:
- Núcleo magnético y bobina – Una bobina eléctrica rodea un núcleo magnético suspendido.
- Imán permanente – Un imán montado en la caja crea el campo magnético.
- Inducción electromagnética Cuando el suelo se mueve, la carcasa se mueve con él, mientras que la bobina tiende a permanecer estacionaria. El movimiento relativo entre la bobina y el imán induce una tensión proporcional a la velocidad de vibración.
Esta señal inducida se llama respuesta sísmica, que los sismólogos y geofísicos analizan para estudiar las estructuras del subsuelo.
Características de frecuencia de los geófonos
- Frecuencia natural – La frecuencia a la que el geófono oscila naturalmente (comúnmente ~10 Hz).
- Frecuencia espuria – Un límite superior más allá del cual el geófono no puede medir de manera confiable (comúnmente ~250 Hz).
Los geófonos solo pueden monitorizar frecuencias superiores a su frecuencia natural. Por ejemplo:
- Estudios de ondas superficiales → requieren geófonos de baja frecuencia (<5 Hz).
- Estudios de refracción → normalmente utilizan geófonos de 10–28 Hz.
- Encuestas de reflexión → a menudo se utilizan geófonos de 10 a 40 Hz.
👉 CompensaciónLos geófonos de baja frecuencia capturan señales más profundas pero con menos resolución, mientras que los geófonos de alta frecuencia capturan más detalles pero a profundidades menores.
Tipos de geófonos
Geófonos verticales
- Ideal para estudios de refracción y ondas superficiales.
- Sensible al movimiento vertical del suelo.
Geófonos horizontales
- Preferido para estudios de reflexión cerca de la superficie.
- Ventajas:
- Reducir la interferencia de ondas refractadas
- Mida las velocidades de las ondas transversales para obtener una mejor resolución
Geófonos multicomponente (3C)
- Contiene tres sensores: uno vertical y dos horizontales (separados 90°).
- Captura el movimiento completo del suelo en 3D.
- Común en HVSR (Relación espectral horizontal-vertical) y proyectos de monitoreo avanzado.
Geófonos omnidireccionales
- Función independientemente de la orientación.
- Útil en entornos donde la alineación del sensor es complicada.
Selección de imanes para geófonos
Los imanes permanentes son fundamentales para el rendimiento de los geófonos e influyen directamente sensibilidad, estabilidad y precisiónLos tipos de imanes más comunes incluyen:
| Tipo de imán | Ventajas | Limitaciones | Uso en geófonos |
|---|---|---|---|
| AlNiCo | Alta precisión, estabilidad térmica y rentabilidad. | Producto energético máximo inferior | Sigue considerándose el más adecuado por su estabilidad y precisión. |
| Samario cobalto (SmCo) | Resistencia a altas temperaturas, resistente a la corrosión. | Más caro | Utilizado en geófonos especializados |
| Neodimio (NdFeB) | Campo magnético muy fuerte, diseño compacto. | Susceptible a la corrosión, menos estable a altas temperaturas. | A veces se utiliza, pero no es ideal para lograr precisión a largo plazo. |
👉 A pesar de los avances en los imanes de tierras raras, AlNiCo sigue siendo la opción preferida por su excelente precisión, estabilidad y rentabilidad para aplicaciones sísmicas.
Conclusiones clave
- Los geófonos se basan en la inducción electromagnética entre bobinas e imanes permanentes.
- La selección de frecuencia depende del tipo de encuesta: baja frecuencia para investigaciones profundas, alta frecuencia para resolución.
- Las diferentes orientaciones de los geófonos (vertical, horizontal, 3C, omnidireccional) cumplen propósitos especializados.
- Si bien el NdFeB y el SmCo ofrecen ventajas, Imanes de AlNiCo siguen siendo el estándar de oro para los geófonos.
Deja una respuesta