Les OBS de la précédente génération (1999-2004)
Principe général
 Les OBS sont des récepteurs sismiques, sensibles au mouvement du sol sur lequel ils sont posés, qui peuvent être utilisés indifféremment pour des enregistrements de tirs artificiels (sismique grand-angle) ou de séismes naturels (sismologie). L’électronique d’acquisition diffère peu, dans ses fonctionnalités, de celle d’une station terrestre, mais se caractérise cependant par l’utilisation de composants de très faible consommation. La durée d’immersion et de travail de la station est fonction d’une part de l’énergie électrique disponible et de la consommation du système, et, d’autre part, de la capacité de stockage des données. Les différentes phases de travail ainsi que les procédures pour la récupération sont entièrement programmées à l’avance, sans possibilité de modification une fois la station immergée.
Cependant, un signal acoustique codé peut-être envoyé depuis la surface pour une récupération anticipée, pour plus de souplesse dans l’organisation de la campagne et afin d’éviter une récupération lors d’une période de mauvais temps. Tous les systèmes vitaux sont doublés, tant pour le matériel que dans le programme du système. Les alimentations électriques de ces éléments sont indépendantes les unes des autres. Par exemple, l’horloge de secours qui, en cas de défaillance du système principal, donne le signal qui déclenche la remontée, possède sa propre alimentation électrique et utilise pour le système de déclenchement une source d’énergie différente que celle du système principal.
L’électronique est enfermée, avant immersion, dans un conteneur étanche en verre qui peut résister à des pressions de 700 kg/cm2 ( 7000 m de profondeur). A l’intérieur de la station règne une atmosphère d’azote anhydre afin de prévenir la condensation due aux différences de température entre la surface et le fond de mer, cette condensation étant préjudiciable au bon fonctionnement de l’électronique faible consommation. Le conteneur est placé sur un lest qui sert à la fois à assurer la descente et un bon couplage sur le fond. Ce lest est ensuite abandonné et la station, ainsi libérée du fond, remonte par flottabilité. Son repérage en surface est assuré grâce à des balises radio émettrices ainsi que par des flashs.
Les différents paramètres de programmation peuvent être modifié jusqu’à la dernière minute grâce à une liaison série par câble ou infrarouge. La CPU vient en permanence (60 fois par seconde) vérifier une table de données de travail comprenant en premier l’heure de remontée, qui est ignorée tant qu’elle n’est pas atteinte, puis l’heure de début de l’acquisition (qui correspond à l’arrivée sur le fond plus environ 2 heures, pour intégrer la mise en température). Cette phase d’acquisition peut-être suivie d’une mise en sommeil ou d’une autre phase de travail avec des paramètres différents, comme le nombre de voies en acquisition, le pas de l’échantillonnage, la taille de la mémoire tampon. Enfin, la dernière information précédent l’heure de remontée est la fin de l’acquisition suivie d’un ultime enregistrement sur disque.
Il y a quatre capteurs ; trois géophones pour permettre la restitution d’un déplacement en 3 dimensions et un hydrophone qui restitue les différences de pression associées. Les géophones, placés à l’intérieur de la sphère, sont montés sur un système à la double cardans pour compenser les irrégularités du terrain. Les signaux issus des quatre capteurs sont amplifiés par un préamplificateur à gain variable, puis numérisés. Les signaux numérisés sont ensuite stockés temporairement dans une mémoire-tampon, qui représente 15 minutes d’enregistrement sur 4 voies à 100 échantillons par seconde. Le contenu de la mémoire-tampon est finalement transféré sur un disque dur. Pendant cette période d’écriture, qui dure environ 20 secondes, l’acquisition est mise en sommeil, car le bruit associé à la rotation du disque dur est beaucoup plus important que les signaux que l’on cherche à enregistrer. La station peut rester immergée, en acquisition, pendant deux mois en enregistrement continu et plus de 6 mois en mode déclenché, c’est-à-dire quand le contenu des signaux issus des géophones contrôle l’enregistrement grâce à un algorithme de détection.
Les réseaux temporaires d’OBS.
Les OBS actuels permettent, en réseau temporaire, de mieux localiser la sismicité, en particulier en profondeur. Leur utilisation en sismologie est toutefois limitée par leur faible autonomie (environ 8 semaines en enregistrement continu) et par les caractéristiques des capteurs courtes-périodes qui les équipent (géophones 4,5 Hz). Il est donc exclu actuellement de travailler sur les formes d’onde ou les phases très basses fréquences liées à la source qui intéressent les sismologues. Leur relativement faible autonomie oblige à travailler dans les zones sismiquement très actives et à multiplier les déploiements successifs ce qui est très onéreux en temps bateau.
La nouvelle génération d’OBS
Ces limitations ont été dépassées dans la nouvelle génération d’OBS . Le souci permanent est de maintenir l’instrument dans un cadre strict. En effet, certains choix techniques lors du développement de matériel marin peuvent avoir des conséquences importantes sur la taille, le poids et bien sûr le coût final de l’instrument. Nous nous sommes fixé les limites suivantes, qui différencient nettement notre projet des projets d’observatoire polyvalent et à vocation globale (type Observatoire Fond de Mer) : - le volume total de l’électronique et des piles doit rester compatible avec les conteneurs actuels ;
- le poids à la mise à l’eau doit être limité à 35 kg (au-delà il faudrait envisager une flottabilité supplémentaire) ;
- le coût total de la station complète doit demeurer inférieur à 20K€.
Ce cadre permet d’envisager la construction d’un parc d’une trentaine d’OBS
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Hippocampe une nouvelle génération d’OBS
Descriptif
