GEOPHONEBY AHMAD PUJI ARDI

12313079

GEOPHONE

Geophone merupakan suatu alat detektor untuk eksplorasi di darat yang dapat mengubah getaran Bumi yang dihasilkan dari ledakan buatan kedalam sinyal listrik.

Sinyal-sinyal listrik tersebut mendasari input kedalam sistem instrumen yang hasil akhirnya berupa informasi geologi bawah permukaan.

GEOPHONE ELEKTROMAGNETIK

1. Prinsip dasar

Merupakan tipe geophone yang didasarkan pada hukum Faraday. Pergerakan magnetik terhadap kumparan atau sebaliknya menyebabkan perubahan dari flux magnetik yang mengenai kumparan sehingga terbentuk gaya gerak listrik (ggl) yang menginduksi kumparan. Kumparan yang terinduksi menghasilkan sinyal listrik yang kekuatannya bergantung pada kecepatan magnet atau kumparan bergerak (kecepatan perubahan flux magnetik).

GEOPHONE ELEKTROMAGNETIK

2. Komponen dasar

Geophone elektromagnetik setidaknya terdiri dari sebuah lilitan kawat dan sebuah magnet. Salah satu dari komponen tersebut bersifat tetap sehingga dapat bergerak bersama permukaan bumi sebagai respon terhadap gangguan seismik. Sedangkan elemen yang lain bersifat inersial atau menggantung pada pegas.

Spike

Magnet

Spring CoilLeaf Spring

Case

N NS

+-+-

1 2

GEOPHONE ELEKTROMAGNETIK

Dua tipe geophone elektromagnetik yang sering digunakan :1. Moving coil geophone2. Moving magnet

geophone

)(

)()(

sv

sUsS

GEOPHONE ELEKTROMAGNETIK

3. Sensitifitas Sensitifitas atau kepekaan dari geophone

elektromagnetik tergantung pada :1. Kekuatan magnet2. Jumlah lilitan kawat pada kumparan3. Geometri yang mengatur interaksi antara flux

magnetik dengan kumparan

Sensitifitas dirumuskan dengan :

Semakin besar kepekaan geophone maka semakin besar rasio sinyal terhadap noise

)(sUDimana : = voltase yang dihasilkan

= kecepatan gangguan)(sv

Setiap detektor seismik memiliki perioda dan frekuensi natural yang tergantung pada massa dan restoring force dari pegas. Dalam hal geophone elektromagnetik, perioda dan frekuensi natural tergantung pada massa yang tergantung dan kekuatan konstanta pegas.

k

mT 2

m

kf

2

1

PERIODE & FREKUENSI NATURAL

KONSEP DAMPING

Pada sistem geophone, setiap impuls seismik akan menyebabkan gerakan osilasi harmonik yang sinyal outputnya berupa frekuensi resonansinya (frekuensi naturalnya). Tipe osilasi ini sangat tidak diharapkan dalam perekaman seismik karena tidak dapat menggambarkan gerakan tanah.

Dengan menambahkan damping atau redaman yang sesuai, memungkinkan respon dari geophone kira-kira sama pada semua frekuensi diatas frekuensi resonansi. Dalam hal ini, sinyal outputnya dapat merepresentasikan gerakan tanah.

KONSEP DAMPING

Terdapat tiga parameter variabel pada sistem geophone yakni :1. Massa yang tergantung (m)2. Koefisien kekuatan pegas (k)3. Redaman atau damping yang bergantung pada kecepatan gerakan

(R)

Persamaan differensial untuk perpindahan dari equilibrium (u) dimana terdapat gaya luar (Fo) yang berosilasi pada frekuensi (fo) :

fotFokudtduR

dtudm 2sin2

2

KONSEP DAMPING

Solusi yang mendekati nilai steady-state :

Dimana : =sudut phase antara input dan output untuk frekuensi f

)2sin()22(2 22

ft

fkfmRf

Fou

Rf

kfm 22tan 1

KONSEP DAMPING

Output dari geophone elektromagnetik akan sebanding dengan kecepatan kumparan yakni :

)2cos()22( 22

ft

fkfmR

Fodtduv

KURVA KARAKTERISTIK RESPONS VS DAMPING

KURVA KARAKTERISTIK RESPONS VS DAMPING

Secara teoritik, tidak adanya damping akan menghasilkan respon geophone yang nilainya tak hingga saat resonansi yang diperlihatkan pada kurva dengan nilai h=0. jika nilai damping semakin ditambah terus-menerus, maka akan terjadi tiga kondisi yakni :1. Underdamp

dicapai saat nilai sehingga masih terdapat nilai maximum yang frekuensinya lebih tinggi dari frekuensi natural. Diperlihatkan pada kurva yang nilai h= 0,355; 0,5; 0,707. dapat terlihat bahwa pada h=0,707 puncak kurva menghilang dan nilai maximumnya bersifat asimtotik.2. Critically damp

dicapai saat nilai sehingga kurva akan mengikuti kurva frekuensi naturalnya. Diperlihatkan pada kurva dengan h=1.3. Overdamp

dicapai saat nilai sehingga kurva akan berada dibawah nilai frekuensi natural dan semakin flat.

kmR 2

kmR 2

kmR 2

KURVA KARAKTERISTIK RESPONS VS DAMPING

Pemilihan frekuensi natural ditentukan oleh frekuensi minimum dari sinyal yang akan direkam. Dalam hal ini, geophone akan berlaku sebagai filter lolos atas (high-pass filter) yang mana hanya akan merekam atau meloloskan sinyal yang frekuensinya diatas frekuensi natural dan akan menghilangkan sinyal yang frekuensinya dibawah frekuensi natural.