Tìm Hiểu Về Máy Kinh Vĩ - Tài Liệu Text - 123doc

Tải bản đầy đủ (.pdf) (63 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Luận Văn - Báo Cáo
>>
3. Kinh tế - Quản lý

tìm hiểu về máy kinh vĩ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.51 MB, 63 trang )

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠKHOA SƢ PHẠMBỘ MÔN SƢ PHẠM VẬT LÝTÌM HIỂU VỀ MÁY KINH VĨLuận văn tốt nghiệpNgành: SƢ PHẠM VẬT LÝGiáo viên hƣớng dẫn:Sinh viên thực hiện:ThS.GVC.Hoàng Xuân DinhPhạm Thị Ngọc GiàuMã số sinh viên: 1117516Lớp: Sƣ Phạm Vật LýKhóa: 37Cần Thơ, năm 2014Luận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩMỤC LỤCPhần MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................................ 12. Mục đích của đề tài ..................................................................................................... 13. Giới hạn của đề tài ..................................................................................................... 14. Phương pháp thực hiện đề tài ..................................................................................... 25. Các bước thực hiện đề tài .......................................................................................... 2Phần NỘI DUNGChương 1: MÁY KINH VĨ LÀ GÌ? ............................................................................... 31.1 Máy kinh vĩ là gì? ..................................................................................................... 31.2 Lịch sử máy kinh vĩ ................................................................................................... 31.3 Phân loại máy kinh vĩ ................................................................................................ 5Chương 2: CẤU TẠO MÁY KINH VĨ .......................................................................... 82.1 Nguyên lý cấu tạo máy kinh vĩ ................................................................................. 82.2 Cấu tạo chung của máy kinh vĩ ................................................................................. 82.3 Cấu tạo chi tiết máy kinh vĩ ...................................................................................... 102.3.1 Ống kính (bộ phận ngắm) ...................................................................................... 112.3.2 Bàn độ và bộ phận đọc số ...................................................................................... 192.3.3 Ống thủy................................................................................................................. 252.3.4 Các loại ốc.............................................................................................................. 27Chương 3: SỬ DỤNG, KIỂM NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH, BẢO QUẢN MÁY KINHVĨ .................................................................................................................................... 283.1 Các thao tác chính khi sử dụng máy kinh vĩ ............................................................. 283.1.1 Định tâm máy ......................................................................................................... 283.1.2 Cân máy ................................................................................................................. 283.1.3 Đặt máy .................................................................................................................. 283.1.4 Tìm lưới chữ thập rõ nhất ...................................................................................... 293.1.5 Ngắm điểm mục tiêu .............................................................................................. 303.2 Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh máy kinh vĩ .................................................................. 303.2.1 Trục ống thủy dài trên bàn độ ngang phải vuông góc với trục quay thẳng đứng củamáy .................................................................................................................................. 303.2.2 Trục ngắm của ống kính phải vuông góc với trục quay nằm ngang của ốngkính ................................................................................................................. 303.2.3 Trục quay nằm ngang của ống kính phải vuông góc với trục quay thẳng đứng củamáy .................................................................................................................................. 313.2.4 Sai số chỉ tiêu ban đầu của bàn độ đứng (MO) phải ổn định và gần bằng 0 ......... 313.3 Bảo quản máy kinh vĩ ............................................................................................... 31Chương 4: MỘT SỐ MÁY KINH VĨ ............................................................................. 334.1 Máy kinh vĩ quang cơ.................................................................................. 334.1.1 Tác dụng và tính năng kỹ thuật .............................................................................. 33GVHD: Thầy Hoàng Xuân DinhSVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩ4.1.2 Cấu tạo ................................................................................................................... 344.1.3 Cách sử dụng.......................................................................................................... 364.1.4 Kiểm tra, hiệu chỉnh và bảo quản .......................................................................... 414.2 Máy kinh vĩ điện tử DT-200-FOIF ........................................................................... 454.2.1 Tác dụng và tính năng kỹ thuật .............................................................................. 454.2.2 Cấu tạo ................................................................................................................... 464.2.3 Cách sử dụng.......................................................................................................... 494.2.4 Kiểm tra, hiệu chỉnh và bảo quản .......................................................................... 55Phần KẾT LUẬN ............................................................................................................ 59TÀI LIỆU THAM KHẢOGVHD: Thầy Hoàng Xuân DinhSVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩPhần MỞ ĐẦU1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI“Trắc địa” là đo đạc vị trí, tọa độ, độ cao, hình dạng, kích thước, phương hướng, củađịa hình và địa vật nằm trên mặt đất. Ngành “Trắc địa” đã có lịch sử phát triển lâu đời tạicác nước châu Âu và nó cũng là một ngành quan trọng với Việt Nam hiện nay. Sản phẩmcủa ngành có sự đóng góp quan trọng và liên quan đến nhiều lĩnh vực trong xã hội đặcbiệt là trong nghiên cứu quy hoạch, thiết kế, thi công các công trình; quản lý đất đai, quảnlý tài nguyên khoáng sản, quản lý rừng, quản lý biến đổi khí hậu, quản lý giao thông, điệnlực, viễn thông, thủy lợi…Chính vì tầm quan trọng của ngành “Trắc địa” mà nó đã mở ra nhiều cơ hội và tháchthức cho mọi người đặc biệt là với những sinh viên ngành “Trắc địa” và ngành xây dựng.Cơ hội là dù cho nền kinh tế có trì trệ thì những dự án đầu tư cho việc thành lập bản đồvẫn được quan tâm như hàng loạt dự án của bộ Tài Nguyên Môi Trường: dự án Vilas chocác tỉnh trọng điểm, dự án thành lập bản đồ địa chính và hoàn thiện hồ sơ địa chính ở tấtcả các tỉnh thành trong cả nước, thành lập bản đồ khoáng sản trung và nhỏ ở các khu vựcBiển Đông… Bên cạnh đó còn có các dự án đầu tư xây dựng công trình như: công trìnhxây dựng cầu, tuyến đường, tuyến dẫn dầu khí, xây dựng các khu công nghiệp… Mỗimột công trình lớn nhỏ như vậy cần từ một đến vài nhóm máy tiến hành công tác trắc địa.Tuy nhiên, để có thể tham gia vào các dự án trắc địa bản đồ và xây dựng công trìnhtrên, tất cả mọi người không chỉ cần phải có những kiến thức chuyên ngành về trắc địabản đồ và công trình và còn phải thành thạo những kỹ năng sử dụng các loại máy đo vàmáy tính. Rất nhiều nhà tuyển dụng quan tâm đến kỹ năng sử dụng máy móc. Chính vìvậy, mọi sinh viên ngành trắc địa và xây dựng không chỉ cần học tập những kiến thứcchuyên ngành mà còn phải nâng cao kỹ năng sử dụng các loại máy móc hiện đại như:máy định vị vệ tinh GPS, máy thủy chuẩn, máy đo sâu hồi âm… Trong đó “máy kinh vĩ”là một công cụ được sử dụng thường xuyên và có tác dụng to lớn trong công tác trắc địa.Máy kinh vĩ là một công cụ đã ứng dụng quang hình học để đo đạc địa hình thực tế.Bản thân em rất yêu thích quang học, mong muốn được tìm hiểu về các dụng cụ quanghọc và ứng dụng của nó trong cuộc sống. Nên em đã chọn đề tài “Tìm hiểu về máy kinhvĩ”.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀIThực hiện đề tài với hai mục đích chính là:- Nghiên cứu về cấu tạo, cách sử dụng, cách kiểm nghiệm và hiệu chỉnh cũng nhưcách bảo quản máy kinh vĩ.- Giới thiệu đến mọi người cấu tạo và cách sử dụng của: “máy kinh vĩ quang cơ3T5K ” và “máy kinh vĩ điện tử DT 200 FOIF”.3. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀINgày nay, có rất nhiều dòng “máy kinh vĩ” được mọi người sử dụng với nhiều mụcđích khác nhau trên khắp thế giới. Mặt khác, do không có điều kiện tiếp xúc với các loại“máy kinh vĩ” nên đề tài chỉ dừng lại ở mức độ lý thuyết nghiên cứu qua sách vở vàGVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh1SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩinternet không thể giới thiệu tới mọi người tất cả những dòng “máy kinh vĩ” cũng như lànhững ứng dụng và những số liệu mà máy đo đạc trong thực tế.4. PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN THỰC HIỆNPhân tích, tổng hợptài liệu.5. CÁC BƢỚC THỰC HIỆNBước 1: Nhận đề tài.Bước 2: Viết đề cương.Bước 3: Viết luận văn.Bước 4: Chỉnh sửa luận văn.Bước 5: Bảo vệ luận văn.6. CÁC THUẬT NGỮ QUAN TRỌNG TRONG ĐỀ TÀI- 1 MKV: máy kinh vĩ.- 2Mia: Mia (do tiếng Pháp mire) là cái thước đặt trước máy trắc địa hay cột chuẩn cócông dụng là đo hiệu số độ cao và khoảng cách giữa các điểm trên mặt đất. Từ mia nàycòn gặp trong các cụm từ giá mia hay giá giữ thước mia (tiếng Pháp là porte-mire), miakhắc (tiếng Pháp là mire parlante).- Dioptra: máy kinh vĩ (trong các văn bản cũ) hay một công cụ thiên văn.- Illunminating mirror: gương chiếu sáng.- Optical plummet telescope: kính dọi quang.- Reading microscope: kính hiển vi đọc số.- Reading prism: lăng kính đọc số.- Horizontal circle: bàn độ ngang.- Vertical circle: bàn độ đứng.- Theodolite: máy kinh vĩ.GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh2SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩPhần NỘI DUNGChƣơng 1: MÁY KINH VĨ LÀ GÌ?1.1. MÁY KINH VĨ LÀ GÌ?Máy kinh vĩ là loại dụng cụ đo lường các góc mặt bằng và góc đứng trong không gian.Độ chính xác của máy đo được có thể đạt đến một giây (góc). Loại máy này được dùngphổ biến trong điều tra khảo sát thực địa.Cấu tạo cơ bản của máy gồm một ống kính gắn trên bệ có khả năng quay tự do trênhai mặt phẳng vuông góc với nhau: mặt phẳng nằm ngang và một mặt phẳng bất kì vuônggóc với nó.Trước khiđo đạc cần thăng bằng máy bằng cách chỉnh độ dài của các chân máy saocho bọt thủy nằm vào giữa tâm của miếng kính gắn trên bệ máy.Kết quả đo góc được biểu thị trên thang chia độ (đối với các máy cũ) hoặc hiện số (đốivới các máy hiện đại).1.2. LỊCH SỬ MÁY KINH VĨSự phát sinh và phát triển của trắc địa gắn liền với sựphát triển của khoa học và đờisống. Cách đây khoảng 3.000 năm trước Công nguyên, người Ai Cập thường phải “phânchia đất đai” giữa các bộ tộc sau các trận lũ của sông Nil. Thuật ngữ “trắc địa” tức “phânchia đất đai” được ra đời từ đấy.Sau Ai Cập, Cổ Hi Lạp có nền văn hoá phát triển mạnh. Khoảng 300 năm trước Côngnguyên, nhà thiên văn học Eratosten đã cho rằng quả đất có dạng hình cầu, và đo được độdài cung kinh tuyến.Thế kỷ thứ 13, Trung quốc đã tìm ra la bàn và ứng dụng la bàn vào việc thành lập bảnđồ hàng hải bằng phương pháp sao hoả tâm.Thế kỷ thứ 16, nhà bản đồ học Mecartor đã tìm ra phép chiếu phương vị ngang đồnggóc để vẽ bản đồ.Thế kỷ thứ 17, nhà bác học Vecnie đã phát minh ra du xích.Thế kỷ thứ 18, nhà bác học Lambert đo được độ dài kinh tuyến qua Pari và đặt ra đơnvị độ dài đo là mét.Thế kỷ 19, nhà toán học Gauss tìm ra phương pháp chiếu đồ mới.Trải qua nhiều thời đại, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật vànền sản xuất xã hội, khoa học trắc địa ngày càng phát triển.Những phát minh kính viễnvọng, logarit, tam giác lượng mặt cầu… đã tạo điều kiện vững chắc cho sự phát triển củakhoa học trắc địa. Đặc biệt là sự ra đời của máy kinh vĩ .Thuật ngữ đi-ốp đôi khi được sử dụng trong các văn bản cũ như một từ đồng nghĩa vớimáy kinh vĩ. Điều này xuất phát từ một công cụ thiên văn cũ gọi là dioptra .Trước khi có máy kinh vĩ, các dụng cụ hình vuông, hình tròn (giống như la bàn) vàhình bán nguyệt đã được sử dụng để do góc theo phương ngang và phương đứng. Cácdụng cụ đó đã từng là dụng cụ duy nhất trong một thời gian trước khi có người gộp haithiết bị đo thành một dụng cụ có thể đo góctheo cả hai phương trong cùng một lúc.Gregorius Reisch đã trình bày một dụng cụ như thế trong phụ lục của cuốn MargaritaPhilosophica mà ông đã xuất bản tại Strasburg năm 1512. Trong cuốn “Địa hìnhGVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh3SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩRheinland và vẽ bản đồ”, Martin Waldseemuwller cũng từng mô tả một dụng cụ như trênvà ông gọi nó là polimetrum.Từ “Máy kinh vĩ” xuất hiện lần đầu tiên trong một quyển sách giáo khoa luyện tậphình học mang tên Pantometia (1571) do Leonard Digges viết, được xuất bản bởi con traiông là Thomas Digges sau khi ông mất. Ban đầu từ “Máy kinh vĩ” được dùng để chỉnhững công cụ chỉ phương vị. Trong sách của Digges thì “Máy kinh vĩ” được mô tả làmột công cụ đo góc ngang.Công cụ đầu tiên thực sự giống một máy kinh vĩngày nay được xây dựng bởi JoshuaHabemeil ở Đức năm 1576, gồm la bàn và chân máy. Các công cụ đo phương vị ban đầugồm một vành tròn ngang và một thiết bị đo góc thẳng trực tiếp hình bán nguyệt. Mộtkính ngắm chuẩn nhìn góc ngang và kính ngắm chuẩn thứ hai để nhìn góc thẳng đứng.Sau đó, kính ngắm bị thay bằng kính thiên văn bởi Jonathan Sisson năm 1725.Hình 1.1: Máy kinh vĩ có gắn la bànMáy kinh vĩ trở nên hiện đại và đo chính xác hơn vào năm 1787, khi những máykinh vĩ chính xác tuyệt vời của Jesse Ramsden ra đời. Ông đã sử dụng những động cơphân chia chính xác do chính ông thiết kế. Nhưng lúc bấy giờ, những yêu cầu của độngcơ phân chia không thể đáp ứng được ở nước khác ngoài Anh vì thế các công cụ yêu cầuđộ chính xác cao đều được sản xuất tại Anh. Đó là lí do tại sao mặc dù do người Đứcthiết kế nhưng lại không có máy kinh vĩ nào sử dụng tiếng Đức.Trong những năm 1870, phiên bản đường thủy của máy kinh vĩ đã được phát minhbởi Edward Samuel Ritchie và được hải quân Mĩ sử dụng trong những cuộc điều tra địahình chính xác đầu tiên của hải quân Mĩ trên Ấn Độ Dương và Vùng Vịnh.GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh4SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩNhững năm đầu thế kỉ XX, Heinrich Wild đã sản xuất hàng loạt máy kinh vĩ và nótrở nên thông dụng với những điều tra viên. Wild T2, T3, A1 của ông được sản xuất trongnhiều năm và ông sẽ tiếp tục phát triển DK1, DKM2, DKM3. Với những cải tiến ngàycàng hiện đại, máy kinh vĩ trở nên ngày càng hữu ích, phổ biến hơn.Hình 1.2: Một số máy kinh vĩ được sử dụng vào những năm1800 - 1900 của thế kỉ XX1.3. PHÂN LOẠI MÁY KINH VĨMKV1 (máy kinh vĩ) là một dụng cụ trắc địa dùng để đo góc ngang, góc đứng trênthực địa. Nguyên lý cấu tạo của MKV ngoài việc thỏa mãn các yêu cầu để đo được cácgóc trên thực địa, chúng còn phải thỏa mãn các đặc điểm:- Tiện lợi và gọn nhẹ, dễ vận chuyển và bảo quản;- Các phần chính của máy được bảo vệ chắc chắn, tránh bị đốt nóng, bụi bẩn, ẩm ướtvà hỏng hóc cơ học;- Các bộ phận thao tác trên máy bố trí hợp lí sao cho người sử dụng không phải thayđổi vị trí khi thao tác;- Máy có độ chắc chắn ổn định cao, ít phải điều chỉnh thêm ngay cả khi sử dụng trongmột thời gian dài trong điều kiện khó khăn;- Hệ thống quang học có chất lượng lý tưởng, cho ảnh rõ nét (độ tương phản cao)ngay cả khi điều kiện chiếu sáng kém;- Hình dạng đơn giản đạt chất lượng kiểu dáng công nghiệp cao.- MKV thường được phân loại theo cấu tạo và độ chính xác.1.3.1. Phân loại theo cấu tạoTheo cấu tạo, MKV được chia làm 3 loại: MKV kim loại, MKV quang học và MKVquang điện tử.- MKV kim loại là máy có bàn độ ngang và bàn độ đứng được làm bằng kim loại, cóthể đọc trực tiếp bằng mắt các giá trị hướng đo trên bàn độ ở hai vị trí đối diện qua tâm,cho phép loại trừ ảnh hưởng lệch tâm của các sốđọc. Ví dụ: máy kinh vĩ TT-50; TT53TH (Liên Xô cũ), Meopta (Tiệp Khắc cũ)… Những loại máy này do công nghệ chếtạolạc hậu nên đã ngừng sản xuất.GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh5SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩHình 1.3: MKV có vành kim loại- MKV quang học là máy có bàn độ làm bằng thủy tinh chất lượng cao, các vạch chiađộ được khắc hoặc in chụp trên đĩa thủy tinh và được bảo vệ bởi một vỏ bọc kimloại. Cácgiá trị hướng ngắm trên bàn độ được đọc thông qua một hệ thống quang học và gươngchiếu. Các loại MKV quang học được sử dụng rộng rãi ở nước ta như: T2; Tb1; T5;3T5K (Liên Xô cũ); Theo 10; Theo 20; Dahtla (CHDC Đức); Wild (Thụy Sĩ)…Hình 1.4: Máy kinh vĩ quang cơ- Hiện nay nhiều nước trên thế giới đã đưa ra thị trường nhiều loại MKV thế hệ mới,từ đó có nhiều tiến bộ khoa học công nghệ đã được ứng dụng, đó là các loại MKV quanghọc điện tử và máy toàn đạc điện tử tự động đa chức năng. Nhờ số hóa các tín hiệu và tựđộng hóa tối đa chương trình đo và tính nên khi ngắm chỉ cần bấm vào những nút chứcnăng là có thể nhận được các số liệu cần thiết (góc ngang, góc đứng, khoảng cách, độcao…) những số liệu ấy được hiện bằng số trên màn hình nhỏ.GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh6SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩ1.3.2. Phân loại theo độ chính xácTheo độ chính xác thì MKV được chia thành ba nhóm:- Nhóm 1 là nhóm MKV có độ chính xác cao cho phép đo góc ngang với sai số trungphương mβ từ 0‟‟,5 đến 2‟‟,0 như T05, T1, T2, Theo 02, Theo 010, Wild-T3…- Nhóm 2 là nhóm MKV có độ chính xác trung bình cho phép đo các góc ngang vớisai số trung phương mβ từ 5‟‟ đến 10‟‟ nhưT5, TE01, Theo 20…- Nhóm 3 là nhóm MKV có độ chính xác thấp (MKV kĩ thuật) cho phép đo gócngang với sai số trung phương mβ từ 15‟‟ đến 30‟‟ như TT-5; T30; Theo 080, T16…MKV tuy có nhiều loại nhưng về cấu tạo cơ bản chúng đều có những bộ phận chínhgiống nhau.GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh7SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩChƣơng 2: CẤU TẠO CHUNG MÁY KINH VĨ2.1. NGUYÊN LÝ CẤU TẠO MÁY KINH VĨMột MKV chủ yếu được cấu tạo như sau:- Hai vành độ ngang và đứng;- Trục chính là trục sau khi cân bằng sẽ trùng với phương thẳng đứng đi qua đỉnh gócđo;- Trục phụ là trục quay của ống kính,nó vuông góc với trục chính;- Trục ngắm của ống kính vuông góc với trục quay của ống kính, khi quay trục ngắmsẽ tạo nên một mặt phẳng thẳng đứng;- Vành độ ngang có tâm nằm trên trục chính dùng để đo góc bằng;- Vành độ đứng có tâm nằm trên trục phụ dùng để đo góc đứng (còn gọi là gócnghiêng).Hình 2.1: Nguyên lý cấu tạo MKV2.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÁY KINH VĨMKV tuy có nhiều loại khác nhau nhưng về cấu tạo chung thì có có những bộ phậnchính sau đây:- Ống kính (bộ phận ngắm)- Vành độ ngang, đứng và bộ phận đọc số (kính hiển vi đọc số đối với MKV quangcơ, màn hình hiển thị nhỏ đối với MKV điện tử)- Ống thủy- Các loại ốc khóa, ốc vi động, ốc cân máy.GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh8SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩTùy theo những loại MKV khác nhau mà chúng có cấu tạo chi tiết từng bộ phận khácnhau.Hình 2.2: Mặt cắt MKV Wild giữa những năm 19701: Ống kính2: Ống Thủy4: Bàn độ ngang6: Bàn độ đứng3, 5, 7: Các ốc vi động và điều chỉnhGVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh9SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩHình 2.3: Các máy kinh vĩ về mặt cấu tạo chính thì giống nhau.2.3. CẤU TẠO CHI TIẾT MÁY KINH VĨHình 2.4: Cấu tạo máy kinh vĩGVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh10SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩVV: Trục chính (trục đứng, trục quaymáy)5. Ốc hãm chuyển động ống kính.6. Ốc vi động đứng.HH: Trục phụ (trục ngang, trục quayống kính).7. Gương chiếu sáng.CC: Trục ngắm.8. Vành độ và du xích đứng.LL: Trục ống bọt thủy dài9. Ống bọt nước dài.1. Ống kính ngắm10. Vành độ và du xích ngang.2. Ốc điều ảnh (ốc cự li).11. Ốc hãm và vi động ngang.3. Ống kính hiển vi đọc số.12. Ốc cân và đế máy.4. Giá đỡ ống kính.Máy kính vĩ quang học (quang cơ): Là loại máy có vành độ được chế tạo từ thủy tinhquang học, bộ phận đọc số bằng hệ thống lăng kính, thấu kính, kính mắt của kính hiển viđọc số được bố trí bên cạnh kính mắt của ống kính. Tuy nhiên, sơ đồ cấu tạo bộ phận đọcsốcủa các loại máy lại không giống nhau. Ở đây ta không nghiên cứu những máy đơngiản có độ chính xác thấp và những máy đặc biệt tinh vi có độ chính xác cao mà ta chỉtìm hiểu những máy kinh vĩ thông thường có độ chính xác trung bình người ta hay dùngtrong đo đạc công trình.MKV được cấu tạo chủ yếu như hình 2.4.2.3.1. Ống kính (bộ phận ngắm)Ống kính của MKV là một hệ thống quang học gồm có kính vật, bộ phận thay đổi tiêucự (bộ phận điều quang), kính mắt và lưới chữ thập. Bộ phận điều quang gồm một hoặcmột số thấu kính có thể di chuyển trong ống kim loại giữa kính mắt và kính vật, nhờ đómà có thể điều chỉnh hình ảnh rõ nét ở những khoảng cách khác nhau.Lưới chữ thập là một tấm kính mỏng trên đó có khắc những đường chỉ mảnh dướidạng tấm lưới hình chữ thập. Phần trung tâm lưới chữ thập dùng để bắt mục tiêu. Trụcngắm CC của ống kính là đường thẳng nối quang tâm của kính vật với tâm của lưới chỉ.Mắt người là một hệ quang học. Thủy tinh thể của mắt người là một thấu kính lồi haimặt. Thấu kính này chiều ảnh của vật lên võng mạc, ở đó các thấu kính thị giác sẽ thựchiện chức năng của mình.Khi nhìn vật thể AB = 1 bằng mắt thường người ta thường đặt vật cách mắt mộtkhoảng Dm = 250mm. Độ lớn của ảnh vật trên võng mạc sẽ là :Trong đó:là tiêu cự sau của mắt.Nói chung mắt nhìn có thể phân biệt được các chi tiết với góc nhìn60”. Góc nhìn3‟ là thuận lợi cho việc quan sát vật thể được gọi là góc dễ phân biệt. Khi quan sátgóc vật thể nhỏ hay vật thể ở xa, để tạo điều kiện có3‟, ta dùng kính lúp, kính hiểnvi và ống kính (ống kính trắc địa).GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh11SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩ2.3.1.1. Kính lúpKính lúp là một thấu kính hai mặt lồi có tiêu cự nhỏ (từ 1cm đến 10cm). Kính lúpđược đặt gần sát vật, còn mắt nằm giữa thấu kính và tiêu điểm trước của thấu kính. Ta thuđược ảnh ảo, cùng chiều và lớn hơn vật ở khoảng cách mắt nhìn tốt nhất, điều đó đạtđược bằng cách dịch chuyển kính lúp. (Hình 2.5)Độ phóng đại của kính lúp Vlúp được tính theo công thức:Vlúp =Trong đó:Dm – khoảng cách mắt nhìn tốt = 250mmF – tiêu cự của kính lúpKính lúp thường có độ phóng đại không quá 15x .Nhận thấy rằng độ phóng đại của kính lúp càng lớn khi tiêu cự f của nó càng nhỏ.Tiêucự càng nhỏ thì độ cong của bề mặt kính lúp càng lớn, khi ấy hiện tượng quang sai cầu vàquang sai sắc càng tăng mạnh.Vì vậy, người ta thường sử dụng kính lúp có cấu tạo phứctạp gồm hai thấu kính, thường là một thấu kính phẳng và thấu kính lồi, được đặt cáchnhau một khoảng sao cho chúng triệt tiêu quang sai thì độ phóng đại đạt giá trị lớn nhất.Hình 2.5: Kính lúp2.3.1.2. Kính hiển viKhi xem những vật thể nhỏ ở gần, độ phóng đại nhiều hơn 15x người ta thường dùngkính hiển vi.Kính hiển vi là một dụng cụ quang học gồm hệ hai thấu kính: vật kính và thị kính nhưhình 2.6.GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh12SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩHình 2.6: Kính hiển viTừ sơ đồ trên độ phóng đại do mục tiêu làĐộ phóng đại do các thị kính làĐộ phóng đại tổng thể là sản phẩm:Độ phóng đại của kính hiển vi còn được tính theo công thức:Trong đó:Vvk,Vtk – độ phóng đại của vật kính và thị kínhfvk, ftk – tiêu cự của vật kính và thị kínhS –độ dài ống kính hiển viD –độ dài khoảng cách mắt nhìn tốt nhất = 250mm2.3.1.3. Ống kính trắc địaLà bộ phận dùng để ngắm mục tiêu trong MKVgồm có:- Kính vật: Là một hệ thấu kính hội tụ để tạo hình ảnh thật của vật và bé hơn vật.- Kính mắt: Là một hệ thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn có tác dụng phóng to ảnh thựcthu được từ kính vật, kính mắt có thể di chuyển được nhờ một ốc gọi là ốc điều tiêu (điềuảnh).GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh13SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩ- Lưới chữ thập: được khắc trên một thấu kính phẳng, ảnh của vật khi đo sẽ nằm trênlưới của dây chữ thập. Muốn nhìn rõ lưới chữ thập ta xoay kính mắt của ống kính ngắmchạy ra chạy vào một số vòng.- Ốc điều ảnh: Cho ta nhìn rõ ảnh của vật.- Trục ngắm: Đường thẳng nối quang tâm kính vật và quang tâm kính mắt là trụcngắm. Tâm của vòng dây chữ thập nằm trên trục ngắm.- Đặc tính quan trọng nhất của ống kính là độ phóng đại ống kính Vx.α' : Là góc nhìn vật bằng mắt thường.α : Là góc nhìn vật qua ống kính.fkv : Là tiêu cự kính vật.fkm : Là tiêu cự kính mắt.Hiện nay ống kính trắc địa thường có độ phóng đại 15 - 50 lần, vùng ngắm 30'-20.Khoảng cách mà máy ngắm xa được tính theo công thức:d: Đường kính vật ngắmxV : Độ phóng đại của ống kính ngắm.60”: là khả năng phân biệt bằng mắt thường của conngười.Cấu tạo của ống kính trắc địa (Hình 2.7):Hình 2.7: Ống kính trắc địa4. Lưới chữ thập5. Ốc điều ảnh6. Ốc điều chỉnh lưới chữ thập1. Kính vật2. Kính mắt3. Thấu kính điều ảnhỐng kính được sử dụng trong MKV có hai loại thông dụng là:GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh14SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩa) Ống kính điều tiêu ngoàiVật thể AB nằm cách xa vật kính ≥ 2f. Qua vật kính (Lvk) thu được ảnh thật A‟B‟ béhơn vật và nằm ở giữa tiêu điểm sau của vật kính (Fs.vk) và hai lần tiêu cự (2f). Tiếp theomuốn nhận được ảnh ảo lớn hơn thì ảnh thật AB phải nằm giữa quang tâm và tiêu điểmtrước của thị kính (Ft.tk). Qua vật kính, ảnh thật A‟B‟ nhận được ở những vị trí khác nhau(d) vì nó phụ thuộc vào khoảng cách từ vật thể đến vật kính (D). Do đó thị kính cần phảidịch chuyển theo tùy thuộc vào ảnh thật qua vật kính nằm ở đâu. Sơ đồ của ống kính nhưvậy được vẽ trên hình 2.8. Ống thị kính lồng trong ống lưới chữ thập, ống màng dây chữthập lại lồng trong ống vật kính để có thể dễ dàng thay đổi vị trí khoảng cách giữa vậtkính, lưới chữ thập và thị kính, sao cho lưới chữ thập luôn nằm trùng với mặt phẳng thậtA‟B‟ để ngắm được chính xác, đồng thời thỏa mãn các điều kiện quang hình đã nói trên.Đường thẳng O1K nối quang tâm vật kính với trung tâm lưới chữ thập gọi là trục ngắmcủa ống kính.Hình 2.8: Ống kính điều tiêu ngoàib) Ống kính điều tiêu trongMuốn ngắm được vật rõ và chính xác thì ảnh của vật phải luôn nằm ở mặt phẳng lướichữ thập (tức là phải có khoảng cách từ vật kính đến ảnh là d không đổi), khi ngắm tớicác vật thể khác nhau (tức là khi khoảng cách từ vật thể tới vật kính là D thay đổi). Nhưthế tiêu cự của vật kính f phải thay đổi (theo công thức cơ bản của thấu kính). Muốn vậyphải thay vật kính bằng một hệ thấu kính gồm một thấu kính hội tụ L1 và một thấu kínhphân kì L2. Khoảng cách giữa hai thấu kính này ngắn hơn tiêu cự của thấu kính hội tụ. HệGVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh15SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩnày tương đương với một thấu kính hội tụ L có tiêu cự tương đương thay đổi được nhờthay đổi khoảng cách giữa thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ.Tia ngắm S (Hình 2.9) song song với trục quang học khi đi đến thấu kính L1, ở điểm Abị khúc xạ và đi đến thấu kính L2 ở điểm B. Sau khi bị khúc xạ, tia sáng S đi đến điểm F‟trên trục quang học. Tiếp tục kéo dài BF‟ đến cắt tia sáng S tại C. Từ C hạ đường vuônggóc xuống trục quang học thì nhận được vị trí tâm O của thấu kính tương đương L. Dotác dụng của hai thấu kính L1 và L2 mà tia sáng đi đến điểm F. Tia sáng đi từ thấu kínhtương đương L cùng đi đến điểm F‟ này.Hình 2.9: Ống kính điều tiêu trongĐể xác định tiêu cự của thấu kính tương đương ftd hãy xét tam giác đồng dạng O1AF1,BO2F1, OCF‟, BO2F1‟. Từ đó tìm được:(1)Trong phương trình (1) vì các vế trái bằng nhau nên các vế phải cũng bằng nhau.GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh16SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩTừ đó ta có:(2)Muốn tìm giá trị x ta thành lập công thức cơ bản của thấu kính L2 bằng cách coi tiêu điểmF‟ là vật, còn coi tiêu điểm F1 là ảnh ảo của F‟. Áp dụng công thức cơ bản của thấu kínhở đây ta có:Từ đây tìm được:(3)Thay (3) vào (2) được:Rõ ràng tiêu cự tương đương ftd là một đại lượng thay đổi bởi vì khoảng cách e giữahai thấu kính L1 và L2 thay đổi được. Thay đổi tiêu cự của thấu kính tương đương là đểcho ảnh của vật luôn luôn nhận được ở vị trí cố định trên mặt phẳng lưới chữ thập, do đóngắm vật được chính xác. Ngoài ra, các điều kiện quang hình khác đều được đảm bảonhư ở ống kính điều tiêu ngoài, nên ngắm vật được rõ hơn (do được phóng đại).So với ống kính điều tiêu ngoài ống kính điều tiêu trong sẽ có được những ưu điểmsau đây:- Nếu các chỉ tiêu kỹ thuật như nhau thì ống kính điều tiêu ngoài dài 265mm, còn ốngkính điều tiêu trong chỉ dài 160mm.- Ống kính điều tiêu trong có chiều dài cố định.- Khi điều tiêu trục ngắm ít bị vi phạm.- Ống ngắm kín giữ cho độ trong suốt của các hệ quang học được lâu hơn.Ống kính điều tiêu trong có nhược điểm là: khi điều tiêu thì tiêu cự của thấu kínhtương đương thay đổi, do đó độ phóng đại của ống kính cũng thay đổi theo.Hiện nay ống kính trắc địa thường có: độ phóng đại từ 15 đến 50 lần, vùng ngắm từ30‟ đến 2o, tầm ngắm từ 2 mét trở ra.c) Vùng ngắm ống kínhVùng ngắm là phạm vi không gian nhìn thấy được qua ống kính khi ống kính cố định.Vùng ngắm được biểu thị bằng góc kẹp giữa hai đường thẳng nối từ quang tâm thấu kínhđến lưới chữ thập, kí hiệu là .Thông thường vật ngắm ở xa ống kính và lưới chữ thập lại trùng với vị trí ảnh thật nênkhoảng cách từ lưới chữ thập đến quang tâm thấu kính gần bằng tiêu cự của kính vật (fv).GVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh17SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩVì góc nhỏ nên có thể xem vùng ngắm của ống kính là một cung tròn tâm O bán kính làtiêu cự của kính vật.Hình 2.10: Vùng ngắm ống kínhTừ hình 2.10ta có:Trong đó q là đường kính lưới chữ thập.Mà ta có công thức tính độ phóng đại:Suy ra:Nên :Hiện nay, các máy trắc địa thường có:Vùng ngắm tỉ lệ nghịch với độ phóng đại của thấu kính.d) Độ rõĐộ rõ là lượng ánh sáng mà mắt ta thu được trong khoảng thời gian một giây trên1mm2 vật ngắm. Để đánh giá chất lượng của ống kính người ta thường dùng độ rõ tươngđối.Độ rõ tương đối là tỉ số giữa độ rõ của ảnh nhìn qua ống kính (I) và độ rõ của ảnh nhìnqua mắt thường (i).Độ rõ tương đối được tính qua công thức:Với:- R là bán kính kính vật của ống kính- r là bán kính con ngươi mắt ngườiGVHD: Thầy Hoàng Xuân Dinh18SVTH: Phạm Thị Ngọc GiàuLuận Văn Tốt NghiệpTìm hiểu về máy kinh vĩ- Vx là độ phóng đại của ống kínhTừ công thức trên cho thấy độ rõ tương đối tỉ lệ thuận với bình phương bán kính kínhvật và tỉ lệ nghịch với bình phương độ phóng đại ống kính. Cho nên khi đo đạc ở nhữngnơi ẩm thấp thiếu ánh sáng như rừng rậm… nên chọn những MKV có kính vật lớn và độphóng đại nhỏ.e) Sai số ống kínhTừ thực nghiệm cho thấy mắt nhìn không thể phân biệt hai điểm dưới góc nhìn