Что такое геофон, когда и где он использовался

Легкие, точные, все чаще оснащенные цветными дисплеями и с каждым годом "обрастающие" целой россыпью полезных дополнительных функций, измерительные приборы давно вошли в нашу жизнь, являясь инструментами не только для избранных – электриков или радиотелемехаников.
Если цифровые мультиметры есть почти в каждом доме, хотя бы для того, чтобы проверить напряжение в сети, то такие специфические приборы как виброметры, мало кто видел и тем более использовал на практике. Хотя судя по составному названию, можно догадаться, что этот аппарат предназначен для измерения вибрации.

А эта задача чрезвычайной важности. Приведем 1 пример. Когда на самолет ставится новый двигатель или отремонтированный, в обязательном порядке проводится контроль уровня вибрации на разных оборотах (при мощности 20,50,70 %). В противном случае, если вибрация выше нормы, двигатель в воздухе просто развалится.

Современный виброметр приятно взять в руку и с ним комфортно работать.

Но его далекий “аналоговый” предок получил боевое крещение еще на полях первой Мировой войны, более чем столетие назад.
Конечно никаких транзисторов и микросхем тогда и в помине не было. Да и не выводил он никакие цифры. Но свое дело выполнял на отлично - измеряя вибрацию почвы. Причем сделать это нужно было очень точно. Более того, необходимо было определить и расстояние до объекта, вызвавшего толчки. Как это делалось и для чего ?

Что такое геофон

К 1914-1915 г.г. во время первой мировой войны, немцы и англичане, находящиеся в окопах, проводили месяцы напролет в грязи, антисанитарии, и на пронизывающем ветру. Мощная эшелонированная оборона каждой из сторон приводила к тому, что атаковать в лобовую было в буквальном смысле смерти подобно. Будут потеряны сотни и тысячи солдат и не факт, что удастся пробить линию оборону. Нужны были другие, нестандартные ходы.
Решение было найдено – рыть подкопы под траншеями противника, и закладывать там мины. Взрывы проводились перед самой атакой, когда противник устрашен, дезориентирован после взрыва и можно смять его поврежденную оборону, продвинувшись вперед на заданном участке.

Первые подкопы стали делать немцы. А в 1916 году уже и англичане вовсю использовали этот метод “подземной войны”. Мины производили ужасающий эффект. Диаметр воронок после взрыва достигал 80-ти метров. Гибли сотни солдат.
Как выяснить, что к окопам приближаются шахтеры – минеры ? Между прочим в минеры в те времена действительно брали шахтеров, поскольку их прежний, мирный опыт под землей играл важную роль и давал преимущество по сравнению с представителями других профессий.

Понятно, что копание - процесс чрезвычайно трудоемкий. Использовались только ручные инструменты. Они то и производили шум и вибрацию. И его можно было засечь.
Простейшее акустическое улавливающее приспособление может сделать каждый из нас. Это металлическая миска. Если ее приложить к стене или полу, есть шанс услышать, что говорят о нас соседи.
Что только не придумывали солдаты, чтобы обнаружить роющего противника !

1. Копали яму. Туда садился человек. И на слух определял, конечно с большой погрешностью, точку, куда дошли противники-проходчики. Этот метод работал только вблизи - на дистанции 10-20 метров. Рискованно.
2. Потом приспособили консервные банки, соединенные с проводом. Банка закапывалась в почву, улавливала колебания и передавала на импровизированный наушник.

Хоть какое-то представление о том, как далеко был под землей противник, можно было иметь. Но ! Этого мало. Ведь нужно знать еще направление. А это задача на порядок сложнее.

Между прочим, геофоны и сейчас можно встретить у коллекционеров первой мировой войны.
Как он был устроен ?

Это чувствительный акустический детектор, воспринимающий микро сейсмические волны почвы.

Имеет 2 контактных круглых датчика, диаметром около 10 см и толщиной 5 см каждый. Внутри был слой ртути, между двумя пластинками из слюды. К каждому датчику вели резиновые трубки. Можно сказать, что геофон это гибрид виброметра и медицинского стетоскопа.
Оператор двигал один диск по поверхности дна туннеля вокруг другого по дуге до тех пор, пока звук в каждом ухе не становился одинаковым по интенсивности.
Это означало, что источник сигнала находится перпендикулярно к середине условной линии, соединяющей центры двух дисков.

В зависимости от характера звуков и их амплитуды (удары лопатой, молота), стало возможным определять место "туннельного противника" на расстоянии до 150 метров.

При этом чувствительность геофона должна играть ключевую роль. Если отвести войска с позиций рано, чтобы не было погибших от взрыва, то противник может пойти в наступление, воспользовавшись образовавшейся брешью в обороне. Поэтому слушали до тех пор, пока не становилось ясно, что уже производится закладка мины, что сопровождалось специфическими шорохами, которые способен различить опытный слухач.
Тогда можно отходить, чтобы сразу же в полном составе без потерь вернуться на место, после подрыва и отбить атаку.
Чтобы увеличить точность, можно расположить несколько геофонов и сравнить их данные. Приблизительно так кстати работала американская система обнаружения советских подводных лодок SOund SUrveillance System (SOSUS), состоящая из акустических антенн (гидрофонов), размещенных в разных точках океана.

Если не работала артиллерия и было относительно тихо, геофон мог даже засечь звук срываемой травы от пасущейся неподалеку лошади !

Конечно слухачам, которые играли благородную предупредительную роль, чтобы спасти жизни солдат и своевременно обнаружить закладываемую мину, приходилось несладко.

Нужно было часами находиться в сыром туннеле, среди бегающих крыс и насекомых, полностью отстраняясь от всех посторонних звуков. Но как только громкий шум лопат прекращается, и начинается тихое шуршание, значит мина готова к взрыву и нужно немедленно докладывать командованию !

P.S. Можно заметить интересные аналогии. Нас иногда спрашивают – как проверить металлический или пластмассовый отпугиватель кротов ?

Не в том смысле, работает ли он. Это как раз определить проще всего. Как только вставлены батарейки, сразу начинаются вибрации. Они то и распространяются под землей, раздражая крота, вынуждая его покинуть место дислокации и отправиться прочь с вашего участка.
Теоретически представляет интерес, как далеко "достают" колебания прибора. В паспорте указано, что это круг с радиусом приблизительно 10-12 метров.
Так вот, с помощью геофона как раз эту задачу можно решить. Например если закопали устройство слишком глубоко (а по инструкции требуется, чтобы шляпка выступала наружу) и нет возможности обнаружить, где именно он на глубине. Особенно если огород большой.
Только где ж взять этот геофон ? Придется браться за лопату…