Nhóm nghiên cứu của VMINA LAB chế tạo thành công la bàn điện từ dùng trong hàng hải

Xuất phát từ thế mạnh nghiên cứu cơ bản trên vật liệu từ đặc biệt có các hiệu ứng siêu nhạy với từ trường ngoài rất thấp, nhóm nghiên cứu do PGS.TS. Đỗ Thị Hương Giang làm Trưởng nhóm (Trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN) đã thành công chế tạo được sản phẩm “La bàn điện tử” dùng trong ngành hàng hải.

Sản phẩm mang tính liên ngành

      Qua nhiều năm nghiên cứu, nhóm nghiên cứu do PGS. TS. Đỗ Thị Hương Giang làm trưởng nhóm gồm các cán bộ khoa Vật lý Kỹ thuật và Công nghệ Nano và phòng thí nghiệm trọng  điểm Công nghệ micro & nano đã nghiên cứu thành công sản phẩm la bàn điện tử từ giai đoạn nghiên cứu cơ bản trên các vật liệu đến nghiên cứu ứng dụng. PGS.TS. Đỗ Thị Hương Giang cho biết, để tạo ra được sản phẩm ứng dụng hoàn thiện nhóm nghiên cứu đã hợp tác với các chuyên gia đến từ nhiều đơn vị khác nhau, vì đây là sản phẩm đòi hỏi tính liên ngành rất cao gồm các lĩnh vực vật lý, vật liệu, điện tử và thuật toán tính toán. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu còn hợp tác với doanh nghiệp trong việc hỗ trợ thiết kế đóng gói theo mẫu mã kiểu dáng công nghiệp. Nhóm nghiên cứu hướng đến mục tiêu chuyển giao cho các doanh nghiệp với giá thành rẻ, nhưng không thua kém gì các thiết bị ngoại nhập đắt tiền có tính năng và các thông số kỹ thuật tương đương.

      Chia sẻ về ý tưởng của sản phẩm, PGS.TS. Đỗ Thị Hương Giang cho biết, xuất phát từ nhu cầu thực tế của ngành hàng hải trong nước với số lượng tàu thuyền ngày càng phát triển, nên các la bàn điện tử dùng trong chỉ hướng chính xác, đặc biệt trong lái tàu tự động độ chính xác phải rất cao và thiết bị nhập ngoại rất đắt tiền. Chưa kể đến việc bảo trì và sửa chữa hỏng hóc trong quá trình sử dụng đòi hỏi phải có chuyên gia với chi phí cao và không chủ động trong quá trình . Sản phẩm La bàn điện tử được nhóm nghiên cứu tại Khoa Vật lý Kỹ thuật và Công nghệ Nano và PTN Trọng  điểm Công nghệ Micro-Nano đã được nghiên cứu và chế tạo thành công với độ chính xác cao lên đến 0,1 độ, nhỏ gọn, dễ sử dụng. Với địa hình nước ta có bờ biển dài và số lượng tàu thuyền đánh cá rất nhiều do đó nhu cầu và thị trường rất lớn là tiềm năng để nhóm khai thác đầu tư nghiên cứu hiện nay.

Sản phẩm “La bàn điện tử” dùng trong hàng hải

       Sản phẩm “La bàn điện tử” được nhóm nghiên cứu phát triển xuất phát từ thế mạnh nghiên cứu cơ bản trên vật liệu từ đặc biệt có các hiệu ứng siêu nhạy với từ trường ngoài rất thấp. Từ các kết quả nghiên cứu cơ bản nhóm đã tiếp tục triển khai nghiên cứu ứng dụng chế tạo các linh kiện đo nhạy từ trường với mong muốn làm chủ công nghệ lõi, tạo ra các sản phẩm mang thương hiệu Việt Nam đáp ứng các nhu cầu trong nước cấp bách hiện nay để thay thế dần các thiết bị ngoại nhập đắt tiền.

La bàn điện tử áp dựng hiệu ứng vật liệu mới

     Sản phẩm thiết bị la bàn điện tử đã được áp dụng hiệu ứng vật liệu mới với rất nhiều công bố quốc tế đã được nhóm thực hiện với số lượng trích dẫn cao. Trên sản phẩm này, có 02 bản quyền sở hữu trí tuệ liên quan đến hiệu ứng, vật liệu cũng như thiết bị mà nhóm đã nghiên cứu hoàn thiện.

PGS.TS. Đỗ Thị Hương Giang (thứ tư, bên phải ảnh) cùng nhóm nghiên cứu tham gia hội nghị quốc tế

     Chia sẻ về nguyên tắc hoạt động của sản phẩm la bàn điện tử, PGS.TS. Đỗ Thị Hương Giang cho biết, sản phẩm này hoạt động nhờ tổ hợp 2 đơn cảm biến đặt trực giao có khả năng đo đơn phần từ trường trái đất dọc theo trục cảm biến. Tổ hợp cảm biến này cho phép đồng thời xác định hai thành phần từ trường trong mặt phẳng nằm ngang ở một hướng bất kỳ. Từ giá trị đo được của hai thành phần từ trường này, góc định hướng với trục từ trường có thể được xác định thông qua hàm lượng giác của tỉ số hai thành phần này.  Các đơn cảm biến này hoạt động nhờ hiệu ứng Từ-điện của vật liệu tổ hợp hai pha Từ giảo-Áp điện. Hiệu ứng này có thể được giải thích đơn giản như sau: khi có tác dụng của từ trường ngoài, vật liệu từ giảo sẽ bị biến dạng do hiệu ứng từ giảo. Sự biến dạng này sẽ truyền ứng suất lên vật liệu áp điện và sinh ra điện áp lối ra trên hai mặt đối diện của tấm áp điện này. Tín hiệu điện áp phụ thuộc vào độ lớn và định hướng của từ trường ngoài. Nhờ việc nghiên cứu và lựa chọn vật liệu cũng như cấu hình hợp lý mà hiệu ứng này cho phép nhạy với chỉ duy nhất thành phần từ trường nằm dọc theo trục dễ của đơn cảm biến. Đặc tính này không dễ có được trên các hiệu ứng từ tính thông thường.

      Để hoàn thiện được sản phẩm ứng dụng vào thực tế, nhóm nghiên cứu đã trải qua nhiều khó khăn, đặc biệt nhất là đòi hỏi phải có sự tham gia của nhiều thành viên với các chuyên môn khác nhau. Tuy nhiên quá trình thực hiện khó khăn nhất của nhóm nghiên cứu là phải hiểu, xây dựng và phát triển thành một sản phẩm hoàn thiện ứng dụng thực tế. Để phát triển hoàn thiện sản phẩm này phải có một tổng công trình sư không chỉ am hiểu về lĩnh vực vật lý mà còn cả lĩnh vực điện tử viễn thông đo lường và xử lý tín hiệu. Dù vậy, những khó khăn lại là thuận lợi của nhóm nghiên cứu vì thông qua đó nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện các nghiên cứu để phù hợp theo định hướng nghiên cứu sản phẩm ứng dụng hoàn thiện.

       PGS.TS. Đỗ Thị Hương Giang cho biết, trước mắt, sản phẩm đang trong giai đoạn tích hợp với hệ thống định vị GPS để phục vụ lái tàu tự động. Sau khi hoàn thiện tích hợp với hệ thống GPS, thiết bị sẽ được ứng dụng thử nghiệm tại Hải Phòng. Đây cũng là hướng nghiên cứu tiếp tục triển khai và sẽ chuyển giao trong thời gian tới.

Nguồn: UET-VNU