A simple pendulum borehole tiltmeter based on a triaxial optical-fibre displacement sensor
- Others:
- Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans (LAUM) ; Le Mans Université (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Géosciences Montpellier ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA)
- Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS) ; Université Toulouse 1 Capitole (UT1) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
- Équipe Optoélectronique pour les Systèmes Embarqués (LAAS-OSE) ; Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS) ; Université Toulouse 1 Capitole (UT1) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
- Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Géoazur (GEOAZUR 7329) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])
Description
Sensitive instruments like strainmeters and tiltmeters are necessary for measuring slowly varying low amplitude Earth deformations. Nonetheless, laser and fibre interferometers are particularly suitable for interrogating such instruments due to their extreme precision and accuracy. In this paper, a practical design of a simple pendulum borehole tiltmeter based on laser fibre interferometric displacement sensors is presented. A prototype instrument has been constructed using welded borosilicate with a pendulum length of 0.85 m resulting in a main resonance frequency of 0.6 Hz. By implementing three coplanar extrinsic fibre Fabry-Perot in-terferometric probes and appropriate signal filtering, our instrument provides tilt measurements that are insensitive to parasitic deformations caused by temperature and pressure variations. This prototype has been installed in an underground facility (Rustrel, France) where results show accurate measurements of Earth strains derived from Earth and ocean tides, local hydro-logic effects, as well as local and remote earthquakes. The large dynamic range and the high sensitivity of this tiltmeter render it an invaluable tool for numerous geophysical applications such as transient fault motion, volcanic strain and reservoir monitoring.
Abstract
International audience
Additional details
- URL
- https://hal.science/hal-01265967
- URN
- urn:oai:HAL:hal-01265967v1
- Origin repository
- UNICA