Desenvolvimento de um sismômetro mecânico-óptico

• Processo: 15/22676-1
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Vigência: 01 de julho de 2016 - 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
• Município: São Paulo
• 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

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)