Đầu thu sóng địa chấn trong đất

Đầu thu sóng địa chấn trong đất (Geophone) hay đầu thu cơ điện, thực hiện chuyển đổi dịch chuyển của đất đá sang tín hiệu điện. Nó hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ giống như trong máy phát điện.

Thành phần chính là cuộn solenoid treo bằng lò so (spring) đặt trong khe từ trường tạo ra trong mạch từ, gồm nam châm (magnet) và vỏ đầu thu bằng thép vật liệu từ.

Khi đầu thu dịch chuyển, quán tính tạo ra dịch chuyển tương đối của solenoid trong khe từ, làm phát sinh điện áp. Tín hiệu được nối tới đầu dây ra (output). Một điện trở (resistor) làm nhụt sự dao động riêng của hệ thống lò so - solenoid.

Nhiều giải pháp kỹ thuật được vận dụng để chế loạt lớn nhưng đồng nhất về các chỉ tiêu kỹ thuật: Tần số riêng, đặc tuyến tần số, hệ số cơ điện. Trở kháng ra của máy nhỏ, cỡ 300Ω, có thể yên tâm ngâm điểm đấu dây và đầu thu trong nước suối khi đo đạc.

Đầu thu là loại có hướng, thu thành phần dọc trục cuộn dây, và có hai phiên bản: thu thành phần dao động đứng Z, thu thành phần dao động ngang H.

Đầu thu sóng địa chấn trong nước

Đầu thu sóng địa chấn trong nước (Hydrophone) hay đầu thu sóng kiểu điện áp, đầu thu gốm (Piezoelectric sensor) hoạt động dựa trên hiệu ứng áp điện, biến đổi áp suất thành tín hiệu điện. Các đầu thu chuyển sóng áp suất (sóng dọc) sang điện áp, và dùng cho thu sóng trong môi trường nước nên gọi là Hydrophone.

Hiệu ứng áp điện là hiệu ứng thuận nghịch, xảy ra trong một số chất rắn như thạch anh, gốm kỹ thuật,... Khi đặt dưới áp lực thì bề mặt khối chất rắn phát sinh điện tích. Ngược lại nếu tích điện bề mặt thì khối sẽ nén dãn. Hiệu ứng có mức cực đại ở các phương cắt xác định cho mảnh cắt từ tinh thể chất rắn đó, và trong nhiều loại vật liệu thì phương cắt này là góc 45° so với trục chính của tinh thể.

Trong kỹ thuật thu phát sóng thường dùng mảnh cắt tinh thể gốm titanat bari (X-tal) và gắn điện cực (electrode) nối tới đầu ra (output). Trở kháng ra của đầu gốm cao, nên phải có tiền khuếch đại tại đầu thu trong cáp. Đầu thu này không có tính hướng.

Các đầu phát sóng, thường là phát siêu âm, thì được gia công thích hợp cho phát sóng.