Desenvolvimento de um sismômetro mecânico-óptico

• Processo: 15/22676-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2017
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Geofísica
• Pesquisador responsável: Walter Americo Arellano Espinoza
• Beneficiário: Walter Americo Arellano Espinoza
• Empresa: Terrafísica Inovações Sismológicas Ltda
• Bolsa(s) vinculada(s): 16/13467-2 - Desenvolvimento de um sismômetro mecânico-óptico, BP.PIPE
• Assunto(s): Instrumentação (física) Equipamentos de medição Sismômetro Ondas sísmicas Crosta da Terra Fibra óptica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Grades de Bragg em Fibra Óptica | instrumentação | Seismometer | Sismômetro óptico | sismometria

Resumo

Sismômetros são instrumentos que registram as ondas sísmicas, estas ondas são geradas pelo deslocamento das placas tectônicas, ondas marinhas, explosões, atividade humana, entre outras fontes. A importância de estes instrumentos permite aos geocientistas estudar até o interior da terra. Este estudo também permite por exemplo conhecer as características da crosta terrestre e assim poder identificar fontes de minerais, água, hidrocarbonetos e outros recursos. Os primeiros sismômetros construídos foram totalmente mecânicos e consistiram de uma massa e uma mola e algumas vezes de um amortecedor, ou uma massa sujeito por um fio e que oscila por vibração. Em 1922 Harry Wood e John Anderson construíram um sismômetro conhecido como sismômetro Wood-Anderson. Uma fonte de luz ilumina um espelho que está sobre uma massa suspensa por um fio vertical que funciona como uma mola de torção. A luz refletida sobre um tambor registra o sinal sísmico. Este sismômetro operou no Sul da Califórnia até o ano de 1980 e foi usado por Charles Francis Ritcher na definição da magnitude do terremoto no ano de 1930. Estes instrumentos são de um único grau de liberdade e fisicamente de volume grande e para o caso de um sistema de três graus de liberdade, o sismômetro ocuparia um volume maior. Para o caso de mapear áreas maiores e colocar vários sismômetros é necessário que o sismômetro seja de dimensões menores. Isso facilita um barrido mais continuo.Com o avanço da eletrônica e a mecânica fina, os sismômetros ao longo do tempo foram se sofisticando e alcançando sensitividades maiores e diminuindo de tamanho cada vez menores. Os avanços que vêm ocorrendo nos últimos anos nas áreas de microeletrônica (agora a nanoeletrônica), óptica e mecânica de alta precisão; têm estimulado o desenvolvimento de novos tipos de sismômetros, baseados em novas tecnologias como o laser e óptica, com o objetivo principal de aumentar a sensitividade, largura de banda, consumo de energia e miniaturização. Atualmente o Brasil tem alcançado grandes logros e notoriedade internacional no que se refere à sismologia terrestre. Este logro está sendo possível, graças ao apoio financeiro dos órgãos de fomento do Brasil e pelos grupos de pesquisa das universidades e institutos, sinergia que deu origem à formação da Rede Sismográfica Brasileira. Apesar de todo este avanço, até o momento o que percebemos é da falta de grupos de pesquisa, nestas instituições e/ou empresas do Brasil, direcionadas à instrumentação sismológica, mais especificamente no desenvolvimento e construção de sismômetros de banda larga e alta sensitividade, diferente ao que ocorre em outros países. Deste modo propõe-se o presente projeto de pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I): Desenvolvimento de um sismômetro mecânico-óptico, com o propósito de suprirmos a demanda local e cobrirmos a lacuna tecnológica local pela falta de este tipo de soluções. Almeja-se mostrar nesta fase-1 do projeto a viabilidade técnico-científica para o desenvolvimento posterior de um sismômetro protótipo óptico-mecânico de alta sensitividade e performance de medida das ondas sísmicas de período longo e curto. Para a parte óptica, testaremos duas técnicas ópticas, técnica interferométrica e técnica com grade de Bragg em fibra óptica (fiber bragg grating, FBG). Na parte mecânica testaremos sistemas compostos de molas e amortecedores. Os sismômetros comerciais de banda larga estão valorizados em valores de alguns Miles de dólares, aumentando este valor para sensores de maior sensitividade e maior cobertura na faixa de banda de período longo. O sismômetro óptico-mecânico será utilizada principalmente para: suprir a demanda nacional dos grupos pesquisa de sismologia e áreas afins das universidades e centros de pesquisa; suprir a demanda nacional das empresas para estudos de monitoramento microssísmico de hidrelétricas, reservatórios de hidrocarbonetos e minas; sísmica passiva para a prospecção onshore de hidrocarbonetos, microzonificação (AU)