Un geófono es un dispositivo que convierte el movimiento del suelo (velocidad) en voltaje , que puede registrarse en una estación de grabación. La desviación de este voltaje medido desde la línea base se llama respuesta sísmica y se analiza para la estructura de la Tierra.
El término geófono deriva de la palabra griega "γῆ (ge)" que significa " tierra " y "teléfono" que significa "sonido".
Históricamente, los geófonos han sido dispositivos analógicos pasivos y normalmente comprenden una bobina de alambre montada en un resorte que se mueve dentro del campo de un imán permanente montado en una caja para generar una señal eléctrica. [1] Los diseños recientes se han basado en la tecnología de sistemas microelectromecánicos (MEMS) que genera una respuesta eléctrica al movimiento del suelo a través de un circuito de retroalimentación activa para mantener la posición de una pequeña pieza de silicio.
La respuesta de un geófono de bobina/imán es proporcional a la velocidad del suelo, mientras que los dispositivos MEMS generalmente responden proporcionalmente a la aceleración . Los MEMS tienen un nivel de ruido mucho más alto (50 dB de velocidad más alta) que los geófonos y solo pueden usarse en aplicaciones de movimiento fuerte o sísmica activa.
La respuesta de frecuencia de un geófono es la de un oscilador armónico , totalmente determinada por la frecuencia de esquina (normalmente alrededor de 10 Hz) y la amortiguación (normalmente 0,707). Dado que la frecuencia de las esquinas es proporcional a la raíz cuadrada inversa de la masa en movimiento, los geófonos con frecuencias de esquina bajas (< 1 Hz) resultan poco prácticos. Es posible reducir la frecuencia de esquina electrónicamente, al precio de un mayor ruido y coste.
Aunque las ondas que pasan a través de la Tierra tienen una naturaleza tridimensional, los geófonos normalmente están obligados a responder a una sola dimensión, generalmente la vertical. Sin embargo, algunas aplicaciones requieren el uso de la onda completa y se utilizan geófonos de tres componentes o 3-C. En los dispositivos analógicos, tres elementos de bobina móvil están montados en una disposición ortogonal dentro de una sola caja.
La mayoría de los geófonos se utilizan en sismología de reflexión para registrar las ondas de energía reflejadas por la geología del subsuelo. En este caso el interés principal está en el movimiento vertical de la superficie terrestre. Sin embargo, no todas las ondas viajan hacia arriba. Una onda fuerte transmitida horizontalmente conocida como movimiento de fondo también genera un movimiento vertical que puede borrar las señales verticales más débiles. Mediante el uso de grandes conjuntos de áreas sintonizados a la longitud de onda del terreno, las señales de ruido dominantes pueden atenuarse y las señales de datos más débiles reforzarse.
Los geófonos analógicos son dispositivos muy sensibles que pueden responder a temblores muy lejanos. Estas pequeñas señales pueden verse ahogadas por señales más grandes de fuentes locales. Sin embargo, es posible recuperar las pequeñas señales causadas por eventos grandes pero distantes correlacionando señales de varios geófonos desplegados en una matriz. Las señales que se registran sólo en uno o pocos geófonos pueden atribuirse a eventos locales no deseados y, por tanto, descartarse. Se puede suponer que las pequeñas señales que se registran uniformemente en todos los geófonos de un conjunto pueden atribuirse a un evento distante y, por tanto, significativo.
La sensibilidad de los geófonos pasivos suele ser de 30 voltios por (metro por segundo), por lo que, en general, no reemplazan a los sismómetros de banda ancha . [ se necesita aclaración ]
Por el contrario, algunas aplicaciones de geófonos sólo se interesan por acontecimientos muy locales. Un ejemplo notable es la aplicación de sensores terrestres remotos (RGS) incorporados en sistemas de sensores terrestres desatendidos (UGS). En una aplicación de este tipo existe un área de interés que, cuando se penetra, debe informarse al operador del sistema, tal vez mediante una alerta que podría ir acompañada de datos fotográficos de respaldo.
Se utilizaron geófonos en la Luna para una serie de experimentos activos y pasivos como parte del Paquete de Experimentos de la Superficie Lunar del Apolo .
