Команда Sercel And Tronic працює над геофонами на базі MEMS

Sercel та TRONIC'S Microsystems співпрацювали над виробництвом нового покоління сейсмічних датчиків або геофонів на основі MEMS. Розроблений CEA Leti, акселерометр з роздільною здатністю 0,1 мкг, упакований під вакуумом, був оптимізований та індустріалізований компанією TRONIC'S Microsystems.
Геофони складають один із ключових продуктів Sercel (F), світового лідера в сейсмічному обладнанні для розвідки нафти та газу. Надзвичайно чутливі датчики, геофони вимірюють відображення акустичних хвиль, що надходять на поверхню поля, в різних геологічних шарах (див. Рисунок 1). Далі дані використовуються для складання геолого-геологічних досліджень із зазначенням місця та розміру запасів нафти та газу.
Геофони, хоч і є недорогими електромагнітними компонентами (див. Малюнок 2), проте досить важкі та громіздкі, оскільки їх потрібно з'єднувати кабелями з центральним процесором. Сучасні розвідки нафти тепер вимагають дедалі легших, мобільних рішень, що мають дуже високу точність.

Геофон на базі MEMS
Серсел кілька років працював із CEA Leti (F), щоб продемонструвати доцільність та розробити геофон на основі MEMS. Результатом співпраці став прототип набагато меншого і легшого геофона на основі акселерометра (див. Малюнок 2 і таблицю 1).

Прототип досяг необхідних екстремальних характеристик: роздільна здатність до 0,1 мкг, менше мільйонної частини земної сили, в діапазоні +/- 100 мг.

Однак одна з найбільших проблем полягає у перенесенні рішення на основі MEMS з лабораторії на виробничу лінію. MEMS насправді не представляє стандартних виробничих процесів і має надзвичайно вимогливі вимоги до упаковки та складні специфічні процедури випробувань. Тому Sercel потребував спеціального виробника MEMS, який міг би перетворити свою концепцію MEMS на надійний промисловий продукт.

Індустріалізація геофона
Досвідчений у промисловій розробці та виробництві нестандартних акселерометрів MEMS, мікросистеми TRONIC'S (F) також освоїли будівельні блоки геофонної технології Sercel.

Спеціальна бізнес-модель виробництва MEMS компанії на високому рівні також особливо відповідала виробничим потребам Sercel. Тому дві компанії уклали ділове партнерство

Починаючи з прототипів, Tronic оптимізував пристрій та кваліфікував його специфічний процес та техніку вакуумного пакування. Тоді французький виробник забезпечив перші серії поставок на початку 2003 року, а сьогодні постачає упаковані та перевірені геофонні компоненти (див. Малюнок 3), які Sercel інтегрує в нові цифрові системи.

Вакуумний пакет для MEMS
Для того, щоб зменшити молекулярний шум на конструкції та досягти необхідних рівнів експлуатаційних якостей, TRONIC'S інкапсулює мікроструктуру кремнію в дуже високому вакуумному середовищі в упаковці LCC. Ця упаковка дозволяє геофону MEMS перевищувати коефіцієнт Q понад 10 000 (розрахований вакуум в діапазоні 1 мторр).

Менший і легший, упакований у вакуумі геофон MEMS навіть перевершує деякі інші ключові характеристики традиційних геофонів (див. Таблицю 1).

Крім того, 3 геомефони MEMS також можуть бути інтегровані разом у дуже малому просторі за допомогою цифрової електронної електромережі, усуваючи деякі необхідні раніше кабелі. Таким чином, новий геофон, що базується на MEMS, полегшує логістику для клієнтів Sercel, одночасно дозволяючи вимірювати 3 компоненти з більшою динамікою.

Завдяки цій співпраці TRONIC'S Microsystems ще більше довів свою здатність трансформувати власні концепції MEMS у надійні високоефективні продукти для прикладних програм.


Час публікації: вересень-02-2020