Do czego służy geofon?

Co to jest geofon?

Jeśli kiedykolwiek zostałeś zapytany: „Co to jest geofon?” czy „W jakim celu się go używa?” i nie znałeś odpowiedzi nie jesteś sam. W rzeczywistości wiele osób jest zdezorientowanych co do jego zastosowań. Geofon to urządzenie służące do rejestrowania drgań i przetwarzania ich na impulsy elektryczne. Jest to urządzenie powszechnie służące także do wykrywania wycieków wody. Wykorzystana w nim akustyczna metoda działania często jest używana przez przedsiębiorstwa wodociągowe.

W jakim celu geofony wykorzystują impulsy elektryczne?

Geofony o niskiej czułości często za zadanie mają wykrywanie nieszczelności, jeśli pod dużym ciśnieniem wydostaje się woda na powierzchnię gruntu. Ponadto, ich właściwości kierunkowe są przydatne, jeśli trzeba rozróżnić różne rodzaje szumów, dzięki czemu są pomocne w lokalizacji nieszczelności.

Jak działa geofon?

Samo urządzenie działa na analogicznej zasadzie jak sejsmometr, jest ono jednak znacznie mniejsze. Małe geofony są często wykorzystywane do “badań sejsmicznych” Główną cechą tego typu urządzeń lokalizujących wodę jest ich wyjątkowo duża dokładność i precyzyjność w detekcji gdzie znajduje się wyciek.

Wykrywają miejsca wycieku wody

Zasada działania geofonu polega na rejestrowaniu, następnie przetwarzaniu drgań oraz ich częstotliwości na elektryczność. Przyrząd ten wykorzystywany jest przede wszystkim do wykrywania miejsca wycieku wody w rurociągach, jako lokalizator wycieków wody. Wyciekająca pod ciśnieniem woda z uszkodzonej rury powoduje szum. Taki szum wywołuje wibracje, które odczuwalne są na powierzchni gruntu. Lokalizacja wycieków w rurociągu jest możliwa dzięki temu, że geofon jest w stanie wykryć szczelinę.

W geofonach wykorzystywana jest akustyczna metoda wykrywania drgań o niskiej częstotliwości. Urządzenie te stosuje szum przenoszony przez wodę jako kryterium rozróżniania miejsca przecieku od prawidłowo funkcjonującej instalacji. Woda z rury powoduje drgania, które przenoszone są do centrum sterowania.

Akustyczna metoda wykrywania na dużą odległość

Miejsce przecieku w rurociągu powoduje drgania, których wykrywanie stosuje się jako metody identyfikacji nieszczelności rurociągu. Ponieważ geofony są wrażliwe na drgania o niskiej częstotliwości, mają zastosowanie w pomiarach tego typu. Za pomocą geofonu możliwe jest wykrycie źródła przecieków w instalacji.

Geofony historycznie

Geofony historycznie były analogowymi urządzeniami pasywnymi, składającymi się z cewki z drutu w obudowie zamontowanej z magnesem stałym, jednak nowsze wersje wykorzystują technologię systemów mikro elektromechanicznych do wytwarzania sygnału w odpowiedzi na ruchy gruntu. Odpowiedź jest proporcjonalna do prędkości i przyspieszenia gruntu. Metody te mają znaczące zalety w porównaniu z nowoczesnymi geofonami, ale ich szum jest większy i są ograniczone do stosunkowo silnego ruchu.

Geofony - inne wykorzystanie

Geofony wysokiej częstotliwości nie są odpowiednie do badań fal powierzchniowych

Używanie wielokanałowych sejsmografów jest skutecznym sposobem digitalizacji danych sejsmicznych. Instrumenty te są specjalnie zaprojektowane do akwizycji danych sejsmicznych i często mają ograniczenia związane z pasmami częstotliwości dostępnymi do zbierania danych o falach powierzchniowych. Dodatkowo, sejsmografy wielokanałowe zazwyczaj nie dostarczają dokładnych danych o falach powierzchniowych. Na szczęście nowoczesne systemy akwizycji danych sejsmicznych zostały zaprojektowane tak, aby osiągnąć wysoką wierność wektorową. Jednak w przypadku badań fal powierzchniowych lepszym wyborem może być geofon o wysokiej częstotliwości.

Geofony niskiej częstotliwości wykrywają bardzo odległe wstrząsy

Geofony to urządzenia, które stosuje się do identyfikacji rodzaju drgania na bardzo duże odległości. Proces refrakcji występuje, gdy fale docierają do geofonu w odległości większej niż głębokość źródła. Fale sejsmiczne mają kilka ścieżek przez ziemię, przy czym energia początkowa pokonuje najkrótszą drogę. Fale te poruszają się w różnych kierunkach i mają różne amplitudy.

Tradycyjne geofony wykorzystują cewkę zawieszoną w polu magnetycznym do pomiaru przecieków. Ujemny opór może być przenoszony do cewki geofonu lub wprowadzony za pomocą urządzeń aktywnych, takich jak konwertery ujemnej impedancji i wzmacniacz operacyjny. Geofony mogą być wyposażone w filtry pasmowo-przepustowe w celu kształtowania odpowiedzi częstotliwościowej. Mogą być również wyposażone w filtry o dużym wzmocnieniu w celu stabilizacji odpowiedzi częstotliwościowej.

Gdzie używa się geofonów?

Większość geofonów jest wykorzystywana w przedsiębiorstwach wodno kanalizacyjnych. Istnieją jednak geofony, które są wrażliwe na bardzo odległe wstrząsy. Na przykład, w sejsmologii refleksyjnej, głównym zainteresowaniem są pionowe ruchy powierzchni Ziemi.

Pomimo niskiej czułości, geofony niskiej częstotliwości mogą nie być w stanie wykryć bardzo odległych wstrząsów, ponieważ rejestrowany przez nie sygnał jest wąskopasmowy. Dlatego najczęściej wykorzystywane są w instalacji wodociągowej. Podczas erupcji wulkanu na Islandii wibracje utrzymywały się przez dwa tygodnie lub dłużej i badanie trwało sześć miesięcy.

Geofon, który potrafi wykryć różne fale, pomoże je rozróżnić użytkownikowi. Jednak geofony wykorzystują różne technologie do zbierania danych. Jeden geofon może być użyty do badania fal wychodzących na powierzchnię, podczas gdy inny może być użyty do badań dotyczących odbicia i napięcie.

Koszt geofonów

Geofon może być drogi, ale jego wydajność jest tego warta swojej ceny dla prowadzonych pomiarów rurociągów z podejrzeniem wycieku. Geofony to urządzenia, które wykrywają i rejestrują ruchy ziemi. Przetwornik w nowoczesnych geofonach jest typu elektrodynamicznego z ruchomą cewką, która składa się z cewki zawieszonej na sprężynach w polu magnetycznym i nieruchomej względem obudowy geofonu. Gdy fale sejsmiczne uderzają w ziemię, ruch cewki i magnesu powoduje powstanie napięcia w cewce, które jest przekazywane przewodem do menu geofon.