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 с рядом специфических задач при измерении вибрации мало кто сталкивался на практике.

А это направление 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. Хотя судя по составному названию, можно догадаться, для чего этот "тестер тряски" предназначен.

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 ?

Слушать землю ? Под окопами противника !

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.

Устройство и чувствительность

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…