Introducción:
Ninguno de los sismómetros inerciales de banda muy ancha (VBB) basados en el principio de retroalimentación forzada, que actualmente ofrecen los fabricantes, está diseñado para cubrir movimientos del suelo a altas frecuencias. El criterio importante es el límite superior de frecuencia de la respuesta de amplitud plana del instrumento. Comúnmente se define como el punto en el que la respuesta de amplitud del sensor ha disminuido en 3 dB en comparación con la sección plana a frecuencias más bajas de la banda sísmica. La mayoría de los sensores de banda muy ancha (VBB) ofrecidos hoy en día tienen su punto superior de 3 dB ya sea en 50 ó 100 Hz, con dos excepciones donde se encuentra en 150 Hz. Incluso en publicaciones del rendimiento de los sismómetros en relación con el espectro sísmico, rara vez se discuten las frecuencias de movimiento del suelo por encima de este rango.
Existen varias razones por las cuales la banda de frecuencia más alta en el espectro no está cubierta por los sismómetros de banda muy ancha (VBB). La más importante de ellas es el hecho de que el diseño mecánico actual de estos sensores inevitablemente genera resonancias parasitarias a frecuencias más altas. Debido a que estos modos indeseables no pueden ser controlados por el sistema de retroalimentación, la función de transferencia de dichos sensores se vuelve no lineal y está llena de picos en frecuencias por encima de los 100 Hz.
Debido a esta limitación mecánica, el desarrollo de sensores que cubran frecuencias más altas fue descuidado durante décadas. En su lugar, los diseñadores de instrumentos se enfocaron en ampliar las respuestas de baja frecuencia (períodos largos) de los sismómetros de retroalimentación. Esto llevó al desarrollo de sensores «Banda Muy Ancha» que tienen su punto inferior de 3 dB en 360 segundos o más, lo que permite registros de alta calidad de modos normales, mareas terrestres y otros movimientos del suelo de muy largo período, siempre y cuando la relación señal-ruido (SNR) natural en este rango de frecuencia sea favorable.
Superando las Limitaciones de los sismómetros de banda ancha existentes:
la Tierra produce muchas formas de movimiento del suelo en el rango de alta frecuencia del espectro sísmico por encima de los 100 Hz. Estos pueden ser causados, por ejemplo, por microterremotos, ruidos hidromecánicos dentro del sistema de plomería de los volcanes, movimientos glaciares y muchos más. Por lo tanto, es deseable diseñar y ofrecer un sensor sísmico que pueda cubrir un rango de frecuencia más amplio que la generación actual de instrumentos de Banda Muy Ancha, particularmente en frecuencias muy altas (períodos cortos).
Gaiacode Ltd. ha desarrollado un sensor de retroalimentación de banda ancha capaz de registrar movimientos del suelo en un rango de frecuencia de más de cinco décadas, desde 2.7 mHz (360 segundos) hasta al menos 270 Hz, con la misma respuesta lineal tanto en amplitud como en fase. Gaiacode ha logrado esto mediante importantes cambios en el diseño de la parte mecánica, es decir, en la disposición de los pivotes y la geometría del resorte de su sensor de banda ancha existente, Alpha.
Pruebas y Resultados:
Gaiacode ha realizado exhaustivas pruebas de rendimiento utilizando un analizador de espectro Hewlett-Packard HP 3562A. Estas pruebas han involucrado la alimentación de señales de calibración al transductor de fuerza de retroalimentación del sensor, registrando sus respuestas y realizando mediciones en dos conjuntos separados. En el primer conjunto, se midió la respuesta a frecuencias altas, mientras que en el segundo conjunto se midió la respuesta a períodos largos. Los resultados combinados muestran una respuesta plana del sensor en todo el rango de frecuencia evaluado.
El Diseño y Sus Características:
El nuevo sismómetro de pozo de banda muy ancha se ofrece en dos configuraciones. La primera es un instrumento de superficie/vault de tres componentes que se encuentra en el mismo formato que la actual familia Alpha de sensores sísmicos. Los tres sensores inerciales se montan en una configuración ortogonal clásica sobre una placa base. La segunda configuración es un sistema completo de pozo de tres componentes con un diámetro exterior de 85 mm, donde las tres componentes se apilan una encima de la otra. Esta versatilidad permite adaptarse a diferentes necesidades de monitoreo sísmico.
Aplicaciones y Futuro:
Con el nuevo sensor de pozo de banda muy ancha, se abre una nueva ventana de oportunidades en el campo de la sismología. Ahora es posible capturar y analizar con mayor precisión una variedad de movimientos del suelo en el rango de frecuencia de alta frecuencia, que incluyen microterremotos, rumores hidromecánicos en el sistema de plomería de los volcanes y movimientos glaciares, entre otros. Este avance tecnológico permitirá una comprensión más completa de los fenómenos sísmicos y una mejor capacidad para predecir y mitigar los riesgos asociados.
Conclusión:
El nuevo Sensor de Pozo de Banda Muy Ancha de Gaiacode representa un hito significativo en el campo del monitoreo sísmico. Con su capacidad para cubrir más de cinco décadas de frecuencia y una respuesta plana y lineal, este sensor supera las limitaciones anteriores y ofrece un rendimiento excepcional en la captura de movimientos sísmicos en una amplia gama de frecuencias. Ya sea para investigaciones científicas o aplicaciones prácticas en la gestión de desastres, este avance tecnológico promete impulsar el campo de la sismología hacia nuevos horizontes.
