1 MÁY THỦY BÌNH LÀ GÌ ?
Máy thủy bình là một thiết bị dùng trong ngành đo đạc,xây dựng, có tên tiếng Anh là Automatic Level . Nó được dùng cho mục đích thiết lập giá trị độ cao vật lý và tính toán chênh lệch độ cao giữa các mặt phẳng hoặc làm đường bình độ của địa hình. Đặc điểm của nó là rất dễ sử dụng người sử dụng có thể là kỹ sư trắc địa hoặc kỹ sư các ngành giao thông xây dựng hoặc kỹ sư trường mỏ địa chất .
Hiện nay máy thủy bình tự động là loại được sử dụng nhiều nhất do có hệ thống tự động cân bằng tự động bù trừ sai số..Sử dụng tuân thủ nguyên tắc tia ngắm nằm ngang với bề mặt thủy chuẩn gốc. Người sử dụng máy chỉ cần cân bằng sơ bộ bọt thủy trên than máy , hệ thống của máy được thiết lập tự động để bù trừ sai số, giúp lấy kết quả đo đạc chính xác một cách nhanh nhất. Các loại máy hiện nay hầu hết dựa theo nguyên lý bọt nước “chập Parabol” ít còn được sử dụng và không sản xuất. Hầu hết các thiết bị nghành trắc địa đời mới đều có chức năng tự động bù trừ sai số.
2 Cách sử dụng máy thuỷ bình
Sau khi thiết lập sơ bộ trạm máy, ba ốc cân máy để đưa bọt thủy tròn trên than máy vào vị trí chính giữa định hướng nhanh bằng tiêu ngắm sơ bộ để xác định địa hình mặt cần đo chúng ta tiếp tục xoay kính mắt để điều chỉnh độ sáng của chỉ chữ thập, sau đó sử dụng tay xoay núm điều quang để bắt ảnh. Để di chuyển máy trong một trường lớn, người dùng sử dụng tay của máy xoay trực tiếp thân máy và để chuyển động ảnh trong một trường nhỏ thì sử dụng núm vi động ở ngang thân máy để bắt chính xác ảnh để lấy kết quả chỉ số đọc số chính xác nhất .Với máy thủy bình chính hãng, người dùng có thể thiết lập được độ cao chính xác, hoặc dùng để đo khoảng cách sơ bộ, cũng như đo góc với độ chính xác thấp.
3 Nguyên lý hoạt động của máy thủy bình
- Bộ phận ngắm
Bộ phận ngắm máy thủy bình được cấu tạo bởi nhiều bộ phận nhưng quan trọng nhất là ống kính.Nhìn chung ống kính máy thủy chuẩn có cấu tạo tương tự như ống kính máy kinh vĩ, tuy nhiên có ba điểm khác sau:
- Độ phóng đại ống kính máy thủy chuẩn thường lớn hơn máy kinh vĩ.
- Ống kính máy thủy chuẩn không có bàn độ đứng.
- Trục ngắm ống kính máy thủy chuẩn luôn được đưa về phương nằm ngang.
- Kính vật
- Hệ điều quang
- Màng dây chữ thập 4- Kính mắt
- Ống thủy
- Ốc cân đế máy 7- Vít nghiêng
- CC’- trục ngắm ống kính LL’- trục ống thủy dàiVV
- trục quay của máy thủy bình
- Bộ phận cân bằng
Tùy theo loại máy mà bộ phận cân bằng có thể là cân bằng thủ công nhờ vít nghiêng và ống thủy dài hoặc cân bằng tự động.
Bộ phận cân bằng của máy thủy chuẩn cơ: các máy thủy chuẩn cơ được cân bằng nhờ vít nghiêng và ống thủy dài. Cấu tạo máy thủy chuẩn cân bằng bằng vít nghiêng và ống thủy dài được mô tả ở hình 5.3. Có hai đặc điểm của loại máy này là:
- Trục ngắm của ống kính CC’ không gắn cố định với trục đứng VV’, chính vì thế khi điều chỉnh vít nghiêng thì trục ngắm CC’ của ống kính có thể quay được những góc nhỏ trong mặt phẳng thẳng đứng chứa trục CC’.
- Ống thủy dài có trục LL’ được gắn cố định và song song với trục ngắm CC’ của ống kính.
Khi cân bằng máy thủy chuẩn loại này, trước tiên người ta cân bằng sơ bộ bằng ống thủy tròn, sau đó cân bằng chính xác máy bằng cách điều chỉnh vít nghiêng để đưa bọt nước
ống thủy dài vào giữa thì trục ngắm sẽ nằm ngang.
Bộ phận cân bằng của máy thủy chuẩn tự động: nguyên lý chung của hệ cân bằng tự động là tính tự cân bằng của con lắc khi treo khi nó ở trạng thái tự do.
3 Cách kiểm tra máy thủy bình bị sai số
- Các loại sai số thường gặp ở thủy bình
Mặc dù ngày nay đa số các loại máy thủy bình đều có độ chính xác khá tốt và có thể điều chỉnh linh hoạt được nhưng sai số là điều không thể tránh khỏi. Các nguyên nhân có thể dẫn tới các sai số không mong muốn như là cấu tạo không chuẩn của thiết bị, khả năng làm việc của kĩ sư, chọn sai phương pháp đo hoặc có sai sót trong tính toán cũng như ảnh hưởng từ các yếu tố thuộc về môi trường. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu những sai số khi đo máy thủy bình nhé.
- Sai số do sự chuyển dịch không chính xác của lăng kính điều quang trên quang trục.
Ngoài những sai số do trục ngắm không ổn định trong quá trình điều quang thì việc dịch chuyển sai trên quang trục cũng là một trong những nguyên nhân gây ra sai số. Chính vì thế cần phải hạn chế điều này bằng cách cố định khoảng cách từ hai mia tới máy thủy bình bằng nhau và không bị xê dịch khi đó. Như thế sẽ dễ cố định được tiêu cự và giảm sai số.
- Sai số do việc nghiêng của trục đứng máy thủy bình
Ống thủy tròn là bộ phận quan trọng và cần điều chỉnh chính xác để đảm bảo kết quả khi đo. Do đó cần phải để cố định ống thủy tròn song song với trục quay. Đối với những thiết bị cân bằng tự động thì không được phép làm nghiêng trục đứng khi quay ống kính, bởi tia ngắm của máy thủy bình sẽ bị thay đổi làm cho số đọc trên mua bị sai lệch đi, từ đó kết quả bị thay đổi. Để hạn chế việc này thì cần phải tiến hành đo lặp và để cho bọt nước ống thủy trònvàogiữa.
- Sai số do khả năng phân ly của ống kính
Rõ ràng việc ống kính có khả năng phân ly kém sẽ dẫn tới việc đọc số bị sai lệch đi. Bởi mắt cũng có khả năng phân ly, do đó cần chọn thiết bị đảm bảo khả năng phân ly tốt.
- Sai số do nghiêng mia.
Khi mia của máy thủy bình nghiêng do không có bọt thủy tròn hoặc có nhưng không chính xác thì việc sinh ra sai số là không tránh khỏi.
- Sai số do mia cong, do độ chênh điểm của mỗi cặp mia, do chiều dài trung bình 1m trên mia
Bất kì thiết bị nào cũng có khả năng cong không ổn định, do đó cần phải kiểm tra định kỳ để giảm tối đa sai số khi đo.
- Sai số do làm tròn số đọc.
- Khả năng phân ly của mắt và độ trong suốt của môi trường, ánh sáng phông mia, khả năng phân ly của ống kính chính là nhân tố khiến cho việc đọc số trên mia bị sai lệch đi. Và sai số này của máy thủy bình chỉ có thể xác định bằng cách phương pháp thực nghiệm chứ không thể đo bằng các phương pháp thông thường.
- Sai số do ảnh hưởng độ cong của quả đất
Khi coi quả đất là khối cầu có bán kính lớn trong thùy chuẩn hặng thấp thì tia ngắm sẽ bị cong dẫn tới sai số. Do đó cần chọn khoảng cách từ hai mia tới thiết bị máy thủy bình bằng nhau để giảm thiểu sai số.
- Sai số do ảnh hưởng chiết quang
Tia ngắm có khả năng khúc xạ theo đường cong chiết quang nếu thiết bị được đặt trong một môi trường nhiều từ trường quang học. Do ảnh hưởng của mặt trởi nên đường cong chiết quang của máy thủy bình sẽ có sự khác nhau về dấu trong điều kiện ban ngày và ban đêm. Do đó cần đo trong khoảng thời gian trước mặt trời lặn và sau mặt trời mọc 2h.
Cách bước kiểm nghiệm máy thủy bình
B1 : Chọn một khu đất tương đối bằng phẳng ta đặt 2 mia cách nhau 40 – 45 m đặt máy ở giữa hai mia sao cho khoảng cách từ máy đến 2 từng mia xấp xỉ 20m.
B2 : Ngắm máy về A ta đọc chỉ số mia tại A
là a1 = 1413 mm và tương tự ngắm máy về B ta đọc chỉ số mia tại B là (b1 = 1068 mm).
B3 : Chênh cao giữa 2 điểm A và B khi ta đặt máy ở giữa là h1 = a1 – b1 = 1413 – 1068 = 345 mm
B4 : Dời máy lại gần 1 trong 2 mia (ở đây ta chọn mia B và làm tương tự). Ta ngắm máy về A đọc chỉ số mia tại A là (a2 = 1379m) ngắm máy về điểm B ta đọc chỉ số mia tại B là (b2 = 1032 m)
B5 : Chênh cao giữa 2 điểm A và B khi ta đặt máy ở gần B
h2 = a2 – b2 = 1379 – 1032 =347 mm
Vậy chênh cao giữa 2 điểm A và B khi ta đặt máy ở giữa và đặt máy gần B
thì sai số về chênh cao là
∆H = h1 – h2 = 345 – 347 = - 0002 mm
-2mm chính là sai số góc i của máy
* Lưu ý: khi ta kiểm tra sai số góc i của máy thủy bình thì ∆H không được lệch quá ± 2 mm tức là ≤ ±0.002m
.jpg)
