ژئوفون (Geophone)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
ژئوفون (Geophone) :
ژئوفون یک سنسور ارتعاشی است که برای اندازه گیری سرعت ذرات زمین (لرزش های زمین) طراحی شده است. این دستگاه ها در اکتشافات لرزه ای نفت و گاز، لرزه شناسی (زلزله شناسی)، و پایش ارتعاشات سازه ها کاربرد گسترده ای دارند. ژئوفون ها معمولا بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی کار می کنند و شبیه یک میکروفون دینامیک هستند، اما برای تشخیص حرکات عمودی یا افقی زمین طراحی شده اند.
ساختار یک ژئوفون شامل یک جرم (آهنربای دائمی) است که توسط فنرها درون یک سیم پیچ معلق شده است. این مجموعه درون یک محفظه استوانه ای قرار دارد که در زمین فرو می رود یا روی آن نصب می شود. هنگامی که زمین می لرزد، محفظه همراه با زمین حرکت می کند. اما جرم معلق (آهنربا) به دلیل اینرسی، تمایل به ماندن در جای خود دارد. بنابراین حرکت نسبی بین آهنربا و سیم پیچ (که به محفظه متصل است) ایجاد می شود. این حرکت نسبی، یک ولتاژ در سیم پیچ القا می کند که متناسب با سرعت نسبی (و در نتیجه سرعت ذرات زمین) است. خروجی ژئوفون یک سیگنال آنالوگ است.
ژئوفون ها معمولا برای تشخیص ارتعاشات در محدوده فرکانسی پایین (چند هرتز تا چند صد هرتز) طراحی می شوند. فرکانس طبیعی ژئوفون به جرم و سختی فنرها بستگی دارد. در اکتشافات لرزه ای، از آرایه های بزرگ ژئوفون (چند هزار عدد) برای ثبت امواج منعکس شده از لایه های زیرزمینی استفاده می شود.
مزایا:
حساسیت بالا در فرکانس های پایین.
ساختار محکم و قابل اعتماد.
بدون نیاز به منبع تغذیه (خودتوان - self-generated signal).
معایب:
پاسخ فرکانسی محدود به ناحیه نزدیک فرکانس طبیعی.
حساسیت به جهت نصب.
اندازه نسبتا بزرگ (نسبت به سنسورهای MEMS).
\[ V_{out} \propto \frac{dx}{dt} \quad \text{(سرعت ذرات)} \]کاربردها: اکتشاف نفت و گاز (لرزه نگاری بازتابی)، پایش لرزش های زمین لرزه، مطالعه ساختار زمین، پایش ارتعاشات پل ها و ساختمان ها، و تشخیص فعالیت های آتشفشانی.
