Tìm hiểu cảm biến địa chấn

Bài viết liên quan

Địa chấn là rung động của đất. Địa chấn do động đất đã gây ra nhiều tai họa rất khủng khiếp nên từ lâu người ta đã chế tạo ra nhiều kiểu máy đo địa chấn để nghiên cứu động đất. Kiểu phổ biến về nguyên tắc gồm một nam châm nặng treo bằng lò xo sao cho khi đất bị rung động nam châm vẫn đứng yên do quán tính. Quanh nam châm là các cuộn dây điện gắn chặt với đất. Khi đất rung động có dòng diện cảm ứng sinh ra trong các cuộn dây. Căn cứ vào cường độ, tần số dòng cảm ứng và vị trí của cuộn dây có thể xác định được những đặc điểm rung động của đất tại vị trí đặt máy do địa chấn.
Trong thời gian chiến tranh ở Việt Nam, từ 1964 đến 1972, hoạt động quân sự quan trọng của Mỹ là ngăn chặn lực lượng Bắc Việt Nam xâm nhập vào Nam Việt Nam. Nổi bật nhất là hàng rào điện tử Mac Namara đi qua vùng giới tuyến phí quân sự DMZ (demilitarised zone) ở Quảng Trị và chiến dịch Igloo White dọc đường mòn Hồ Chí Minh gần biên giới Lào-Việt. Ở đây Mỹ bố trí hàng vạn cảm biến tự động ngày cũng như đêm theo dõi có lực lượng miền Bắc xâm nhập vào hay không, nếu có thì báo tin cho Bộ chỉ huy quân sự Mỹ dùng máy bay hoặc pháo tầm xa tiêu diệt.

Loại cảm biến được dùng nhiều nhất ở đây là cảm biến địa chấn Mỹ chế tạo đặc biệt cho chiến tranh ở Việt Nam, đặt tên là cảm biến địa chấn chống xâm nhập ký hiệu là SID (seismic intrusion detector) Bộ phận chủ yếu của cảm biến này là các cuộn dây điện gắn với vỏ sắt hình ống giữa có nam châm vĩnh cửu nặng treo bằng lò xo.

Hình 1
(Hình 1) Đầu ra của các cuộn dây điện được nối đến bộ khuếch đại phát ra sóng điện từ dẫn đến ăng ten ở phía trên của vỏ sắt hình ống. Tất cả đều sơn màu xanh loang lỗ dê ngụy trang nên ta thường gọi là cây nhiệt đới (hình 2).

Khi máy bay rải cảm biến này xuống, đầu nhọn của ống vỏ sắt cắm sâu vào đất, ăng ten xòe ra trên mặt đất. Khi có người, xe cộ đi trên mặt đất hoặc có đào hầm, di chuyển dưới mặt đất, đất bị rung động làm cho các cuộn dây rung động theo. Vì có nam châm đứng yên ở giữa nên trong các cuộn dây quanh nam châm có dòng diện cảm ứng. Thường thì tần số của những rung động này rất thấp, cỡ 5 đến 20 hertz nên muốn trở thành âm thanh nghe được sau khi khuếch đại phải nhân tần số lên rồi mới nối với ăng ten để phát đi xa. Trên trời vùng có rải cảm biến luôn có máy bay trinh thám bay để thu nhận sóng điện từ do các ăng ten phát ra và chuyên ngay về Trung tâm phân tích (Mỹ đặt ở Thái Lan) để phân tích bằng máy tính (lúc bấy giờ là máy tính hiện đại nhất IBM 360). Khi máy tính hiện đại phát hiện ra là có xâm nhập, lập tức có thông tin gửi cho Bộ chỉ huy quân sự Mỹ ở Việt Nam để ra lệnh tiêu diệt lực lượng xâm nhập. Loại cảm biến địa chấn chống xâm nhập SID nói trên được thiết kế để rải từ trên máy bay xuống nên có tên là ADSID (air delivered seismic intrusion detector).
Hình 2. ADSID hay cây nhiệt đới

 Cũng có loại cảm biến địa chấn dùng cho các cơ sở chỉ huy, đóng quân trên mặt đất của Mỹ luôn phải theo dõi có lực lượng của ta (Mỹ gọi là Việt Cộng) phục kích tấn công hay không. Ở đây bộ phận chính của cảm biến cũng là nam châm treo và cuộn dây đặt trong vỏ hình ống chôn dưới đất nhưng dòng điện cảm ứng sinh ra qua khuếch đại và nhân tần số không dẫn đến ăng ten mà qua dây dẫn điện nối với ống nghe hoặc loa để người trực theo dõi âm thanh phát ra. Vì vậy có tên gọi tắt là ACOUSID từ cụm từ acoustic seismic intrusion detector.
Theo nhiều tài liệu các loại cảm biến địa chấn chống xâm nhập Mỹ chế tạo cho chiến tranh ở Việt Nam rất nhạy, không cần máy phân tích phức tạp chỉ dùng tai nghe dễ dàng lúc đêm tối phân biệt được là rung động đất do bước chân của nam hay bước chân của nữ, phân biệt được súc vật lớn hay nhỏ đi qua v.v...

Cảm biến địa chấn cũng như nhiều loại cảm biến khác Mỹ đã dùng trong chiến tranh ở Việt Nam thuộc loại vũ khí thông minh dùng cho chiến tranh đặc biệt gọi là chiến tranh điện tử. Quân và dân ta đối phó với chiến tranh điện tử gặp nhiều khó khăn nhưng cuối cùng đã chiến thắng.
Điều cần lưu ý là những cảm biến rất nhạy dùng cho chiến tranh ở Việt Nam sau lại trở thành những cảm biến dùng trong khoa học, dùng trong đời sống.

Tờ Science Daily (số ra ngày 17-6-2005) có bài nhan đề Công nghệ chiến tranh ở Việt Nam có thể giúp bảo toàn loài voi. Ý chính của bài này là các nhà khoa học ở Đại học Stanford đã dùng các cảm biến địa chấn mà trước đây Mỹ chế tạo dùng cho chiến tranh ở Việt Nam nay đem chôn dưới đất để theo dõi quy luật đi lại tìm nước uống của các loài voi, hươu cao cổ, sư tử... ở một khu rừng ở Namibia. Theo dõi từ xa các tín hiệu cảm biến gửi đến, phân biệt được dễ dàng bước đi của từng loài, đặc biệt theo dõi được loài voi đi tìm nước uống như thế nào.
Hình 3. Voi thông tin cho nhau bằng cách dậm chân

Một tài liệu khác cũng cho biết là trước đây không rõ các đàn voi thông tin cho nhau bằng cách gì mà vào thời gian hạn hán, chỗ nào có mưa là có những đàn voi cách xa hàng chục cây số biết ngay để chạy đến uống nước. Chính là nhờ cảm biến địa chấn mà Mỹ đã dùng trong chiến tranh ở Việt Nam, các nhà khoa học hiểu ra rằng voi thông tin cho nhau bằng cách dậm chân mạnh vào đất. Sóng do rung động đất truyền đi và voi ở xa cảm nhậnđược nhờ sóng rung động đến bàn chân voi, dẫn qua xương voi để đến phần nghe ở não voi.
Có thể cải tiến cảm biên địa chấn chống xâm nhập thành cảm biến địa chấn để đo động đất.

Hình 4. Bàn chân nặng nề của voi dậm xuống để gây chấn động xuống đất

Tác giả: Nguyễn Xuân Chánh


Chia sẻ bài viết

Author:

Mong rằng những bài viết được viết và tổng hợp trên blog này sẽ cung cấp những thông tin hữu ích đến bạn. Chúc một ngày vui vẻ !

0 comments: