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SCHEMAS ET PHOTOS DU SISMOMETRE COURTE PERIODE

SCHEMAS ET PHOTOS DU SISMOMETRE COURTE PERIODE. SERCEL (MARK PRODUCTS) L4C 1HZ. Matthieu Sylvander – Sébastien Benahmed (OMP Toulouse).



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  • Comment fonctionne un sismomètre ?

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  • Comment lire un sismographe ?

    Les premières ondes à parvenir à la station après un séisme sont les ondes P, qui se détachent visiblement du bruit de fond. La direction du premier mouvement enregistré donne le type de déplacement : s'il est vers le haut, alors il y a compression ; à l'inverse, s'il est vers le bas, alors il s'agit d'une dilatation.

  • Comment calculer les ondes P et S ?

    Dans l'onglet Options, on peut cocher la case Afficher l'équation sur le graphique. Les courbes sont de la forme y = ax + b où b donne l'heure du séisme, soit environ 3 h 12 min 5 s et où a est l'inverse de la vitesse. La vitesse des ondes P peut alors être utilisée pour le calcul de la profondeur du Moho.
  • Instrument utilisé pour détecter et enregistrer les ondes sismiques provoquées par un séisme (ou une explosion). On emploie parfois abusivement le terme sismomètre pour désigner un sismographe ; or un sismomètre n'est que le détecteur d'ondes placé à l'intérieur du sismographe.

SCHEMAS ET PHOTOS DU SISMOMETRE COURTE PERIODE

SERCEL (MARK PRODUCTS) L4C 1HZMatthieu Sylvander - Sébastien Benahmed (OMP, Toulouse)Ce bref document vise

à éclaircir les principes de construction et de fonctionnement d'un sismomètre à

courte période, le Sercel (exMark Products) L4C 1Hz, en s'appuyant sur un schéma approximatif et des photos prises lors d'op

érations de démontage/remontage.Le capteur monocomposante ressemble

à ceci :À

droite, le capteur est intact.À gauche la partie interne (avec le couvercle et le connecteur) a

été extraite du bo

îtier externe.Trois capteurs peuvent

être associés au sein d'un même assemblage compact, pour former un sismom

ètre trois composantes (appelé L4C3D).Bo

îtier extérieur du L4C3DDisposition int

érieure (1 composante verticale et 2 horizontales) Schéma fonctionnel approximatif du capteur monocomposante :bo

îtier externe("b

âti")attelage mobile

(comprend les 2 sol

énoïdes) aimant (fixe par

rapport au b

âti) 2 ressorts

à lames (solidaires du b

âti et de l'attelage mobile)

2 sol

énoïdes (enroulage "humbuck") solidaires de

l'attelage mobileconnecteur externe En vert : l'attelage mobile ; en gris et noir, la structure du b

âti fixe.NB : le c

âblage électrique n'est pas représenté (voir schéma électrique plus loin).Principe de fonctionnement g

énéral : lorsque le sol vibre, le bâti est mis en mouvement. Par inertie, l'attelage mobile (et donc les sol

énoïdes) se déplace alors par rapport au bâti (et donc à l'aimant). Un courant induit de tension proportionnelle

à la vitesse du déplacement apparaît dans les solénoïdes.Les capteurs horizontaux et verticaux sont construits de fa

çon identique. Ce sont les caractéristiques des ressorts (raideur et position en charge par rapport

à l'équilibre) qui font la différence (voir plus loin).Dimensions ext érieures approximatives (cf spécifications en fin de document) : bo

îtier externe : H = 11.5 cm ∅= 7.5 cm

hauteur totale : H = 17 cmchemise acier

à profil en H

enveloppant l'aimantcylindre axial solidaire du bâtiJoint d'isolation

Les ressorts à lamesDeux fa

çons de monter les ressorts. L'anneau extérieur est solidaire de l'attelage mobile, et l'anneau int

érieur du bâti (cylindre axial). Des rondelles cylindriques séparent les lames. La photo du haut montre une lame dans chacune des 2 configurations de montage, les deux photos du bas montrent

les ressorts complets. La raideur de l'ensemble est fonction du sens de montage (plus grande dans le cas de gauche).

Les deux fa

çons de monter les ressorts, en situation.

Les ressorts sont simplement pos

és, pas encore mis sous contrainte (

à gauche par fixation

à l'attelage mobile,

à droite par fixation au cylindre axial du b

âti).Gauche : bas d'un capteur horizontal.

Droite : bas d'un capteur vertical.

Les fils

électriques rouge et jaune connectent les 2 sol

énoïdes.

Les ressorts à lames (suite)Les ressorts en situation (capteur horizontal). Une fois le ressort sous contrainte, on distingue difficilement les deux types de montage.

Gauche : ressort haut. Droite : ressort bas.

Dans le capteur horizontal, les deux ressorts sont mont

és de la façon suivante : les anneaux int

érieurs sont fixés au cylindre axial, puis les ressorts sont mis sous contrainte par fixation des anneaux ext

érieurs (circlip) à l'attelage mobile (photo page précédente, capteur de gauche). Les deux ressorts sont ainsi de m

ême raideur et même longueur à vide, et la masse mobile ne peut être à l'équilibre qu'en position horizontale.Dans le capteur vertical, le montage est diff

érent pour les deux ressorts ; le ressort du haut est contraint comme dans le cas du capteur horizontal, et pour le ressort du bas le montage est

invers

é : les anneaux extérieurs sont fixés puis le ressort est mis sous contrainte par fixation des anneaux int

érieurs au cylindre axial (v. photo page précédente). Il a ainsi une raideur beaucoup plus importante, qui permet de trouver une position d'

équilibre vertical de la masse mobile à micourse. A l'horizontale, l'attelage mobile partirait en but

ée côté connecteur.NB : les lames des ressorts du sismom ètre vertical sont plus épaisses que celles des ressorts du sismom

ètre horizontal, ce qui permet une plus grande raideur intrinsèque, nécessaire à la suspension en

équilibre vertical d'une masse mobile de 1000 g.

L'aimant et les solénoïdescouvercle

amovible

L'aimant se pr

ésente sous la forme d'un cylindre creux, revêtu d'une chemise d'acier au profil en H qui sert également de guide aux solénoïdes mobiles.L'aimant est tr ès puissant. Bien entendu, l'ensemble des matériaux utilisés dans le capteur est amagn étique (hormis la chemise d'acier).aimantchemise

Les deux sol

énoïdes sont enroulés chacun sur un guide cylindrique, solidaire de l'attelage mobile, dont la course est

circonscrite à l'intérieur de la chemise de l'aimant.Le montage de type "humbuck" consiste

à utiliser deux sol

énoïdes rigoureusement identiques ( caractéristiques g éométriques et électriques) hormis le sens d'enroulement, qui est oppos é. Un fil (jaune sur la photo) connecte les extrémités ext

érieures des deux bobines.Comme les sol

énoïdes se déplacent autour de poles opposés de l'aimant central fixe, les tensions produites s'additionnent. En

revanche, tout courant induit ayant une origine ext

érieure au capteur (champ magn

étique parasite) sera de polarité opposée dans les deux sol énoïdes, et s'annulera donc lors de la sommation.

Cette technique, dite humbucking, est fr

équemment utilisée en sonorisation

électrique musicale (en particulier sur les guitares é lectriques) et permet de supprimer le bourdonnement ("hum bucking") occasionn

é par les nombreuses sources externes.

Schéma électrique simplifié :Le c

âblage électrique est représenté sur la figure de gauche. Trois fils (A, B, et C) existent physiquement ; le reste du circuit passe par diff

érents organes conducteurs (ressorts, solénoïdes, boîtier mobile).Le fil A va du connecteur

à la base du cylindre axial.Le fil B va du connecteur au ressort sup

érieur.Le fil C relie les deux sol

énoïdes en passant par l'extérieur de l'attelage mobile (sans conduction directe : il est guid

é à travers le boîtier via un tube plastique très fin) et franchit ainsi le joint d'isolation qui sépareles deux moiti

és du boîtier mobile.L'ensemble du circuit est explicit é sur la figure de droite, où l'on a représenté les bobines de face par commodit

é (circuit : fil A - ressort inf - solénoïde inf - fil C - solénoïde sup - ressort sup - fil B).

Annexe : spécifications du sismomètre L4C 1 Hz (source : http://www.sercel.com/Products/Sensors/seismometers.php

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