Máy thủy bình là gì? Công dụng và ứng dụng chi tiết

Máy thủy bình là loại công cụ được sử dụng nhiều trong ngành trắc địa, xây dựng, đo đạc bản đồ. Với những người mới bắt đầu tìm hiểu về loại máy này sẽ cần thêm các thông tin tổng quát về sản phẩm. Bài viết này, Việt Thanh Group đã tổng hợp đầy đủ các thông tin về: định nghĩa, phân loại, tính năng, ứng dụng và cách sử dụng chi tiết của máy thủy bình.

Máy thủy bình là gì?

Máy thủy bình (máy thủy chuẩn), tiếng Anh là Automatic Level surveying là một loại thiết bị được sử dụng trong đo đạc địa hình và xác định độ cao tương đối của các điểm trong không gian. Đây là công cụ chuyên nghiệp có thể thiết lập hoặc xác minh các điểm trong cùng một mặt phẳng nằm ngang. Máy thủy chuẩn thường được sử dụng trong các công việc đo đạc địa hình, xây dựng và định vị trong các ngành như xây dựng, quản lý đất đai và thiết kế cơ sở hạ tầng.

Mia là một loại phụ kiện đi kèm không thể thiếu của máy thủy bình để hỗ trợ trong việc đo đạc độ cao tương đối. Mia là một loại thước có khắc vạch để đo đạc khoảng cách từ mặt đất lên đến độ cao cần xác định. Độ dài của mia thường nằm trong khoảng từ 2 đến 5 mét. Các khắc vạch trên mia cho phép bạn đọc đo đạc độ cao tương đối một cách dễ dàng.

Phân loại mia theo từng loại máy thủy bình là điều quan trọng để đảm bảo rằng nó tương thích và phù hợp cho công việc đo đạc cụ thể. Điều này đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình đo đạc độ cao tương đối.

Cấu tạo của máy thủy bình

Máy thủy chuẩn (máy thủy bình) thường bao gồm các thành phần sau:

Ống thủy (Ống mắt thủy): Đây là một ống trong suốt dài có một cần dẫn nước bên trong. Ống này thường được làm bằng thủy tinh hoặc nhựa trong suốt. Một đầu của ống thủy được mở để cho nước vào và động cơ thủy làm bằng nước. Đầu còn lại có cần dẫn nước lên trên.
Cần dẫn nước: Đây là một bộ phận trong ống thủy, có khả năng làm nước đi lên hoặc xuống ống dựa trên sự thay đổi vị trí của ống.
Tay đo: Đây là một bộ phận có thể di chuyển lên và xuống trên một thanh dẫn (đọc số) bên ngoài ống thủy. Khi tay đo di chuyển, nó tạo ra sự thay đổi trong vị trí của cần dẫn nước bên trong ống, điều này dẫn đến sự thay đổi độ cao của bề mặt nước trong ống thủy.
Thân máy: Đây là phần chính của máy thủy chuẩn, nơi ống thủy, cần dẫn nước và tay đo được gắn vào. Thân máy thường có thiết kế để giữ cho các thành phần này ổn định và đảm bảo độ chính xác trong việc đo đạc.
Chân đế: Máy thủy chuẩn thường được đặt lên một chân đế hoặc ba lá chống để đặt trên mặt đất một cách ổn định và cân đối.
Kính thước chuẩn: Để đảm bảo tính chính xác của máy thủy chuẩn, một kính thước chuẩn thường được sử dụng để kiểm tra và hiệu chỉnh máy.
Cơ chế cân chỉnh: Một số máy thủy chuẩn có các cơ chế cân chỉnh để điều chỉnh mức nước trong ống thủy và đảm bảo rằng mực nước thể hiện độ cao tương đối chính xác.

Phân loại máy thủy bình

Máy thủy bình (máy thủy chuẩn) có thể được phân loại dựa trên nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm cấu trúc, ứng dụng và tính năng. Dưới đây là một số phân loại phổ biến của máy thủy bình:

Theo cấu tạo:

Máy thủy bình cơ học: Loại này hoạt động dựa trên nguyên tắc thủy chuẩn hóa của nước và sử dụng cơ chế cơ học để đo đạc và xác định độ cao tương đối của các điểm.
Máy thủy bình điện tử: Loại này sử dụng cảm biến và điện tử để đo đạc và hiển thị thông tin về độ cao tương đối. Thông tin có thể được hiển thị trên màn hình số hoặc được gửi tới các thiết bị khác thông qua kết nối điện tử.

Theo độ chính xác và phạm vi đo đạc:

Máy thủy bình tiêu chuẩn: Được sử dụng cho các ứng dụng đo đạc thông thường với độ chính xác tương đối.
Máy thủy bình đo đạc chính xác cao: Sử dụng trong các ứng dụng đo đạc yêu cầu độ chính xác cao như trong thi công công trình chính xác hoặc trong nghiên cứu khoa học.

Theo loại điều chỉnh:

Máy thủy bình tự cân chỉnh: Có khả năng tự động điều chỉnh để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất tốt hơn.
Máy thủy bình cần chỉnh thủ công: Yêu cầu sự can thiệp của người sử dụng để hiệu chỉnh và đảm bảo tính chính xác.

Tính năng của máy thủy bình

Máy thủy bình ra đời nhằm mục đích thiết lập các giá trị độ cao vật lý, làm đường bình độ cho địa hình cần xác định hoặc tính toán chênh lệch độ cao giữa các địa hình, địa vật, cụ thể như sau:

Dùng để truyền cao độ vật lý giữa 2 điểm A, B

Khi người dùng muốn xác định độ chênh cao giữa A và B, sử dụng máy thủy bình ngắm và đọc số mia tại vị trí A (a) và vị trí B (b). Sau đó lấy a-b=c, sẽ có được độ chênh cao giữa A,B; rồi lấy độ chênh cao trong phép tính (c) cộng với cao độ 1 trong 2 điểm, ta sẽ được cao độ của điểm còn lại.

Xác định cao độ của một vị trí

Cách đo cao độ của máy thủy bình là đo chênh cao giữa 2 điểm rồi tính toán ra cao độ của điểm cần đo.

Đo khoảng cách từ máy đến mia

Người dùng có thể xác định khoảng cách từ máy tới vị trí đặt mia với độ chính xác hàng cm. Máy thủy bình đo khoảng cách bằng lưới chỉ chữ thập theo công thức d = (a-b)100 (trong đó a là số đọc chỉ trên, b là số đọc chỉ dưới, 100 là hằng số nhân).

Đo góc

Kết quả đo góc của máy thủy bình được ứng dụng trong làm phương hướng sơ bộ nhằm xác định hướng dễ dàng hơn cho người đo. Đo góc chỉ là một tính năng đi kèm của máy, tính ứng dụng không cao bằng các phép đo trên.

Ứng dụng của máy thủy bình

Máy thủy bình (máy thủy chuẩn) có nhiều công dụng quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau, liên quan đến đo đạc và xác định độ cao tương đối của các điểm trong không gian. Dưới đây là một số công dụng chính của máy thủy bình:

Xây dựng và xây lắp: Máy thủy bình được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng để đo đạc độ cao tương đối của các điểm trong công trình. Điều này có thể bao gồm việc kiểm tra độ cao của các bức tường, sàn, móng, và các yếu tố xây dựng khác để đảm bảo tính chính xác trong quá trình xây lắp.
Địa hình và địa chất: Máy thủy bình như máy thủy bình Satlab SAL32, Hi-Target HT32… được sử dụng trong khảo sát địa hình và địa chất để xác định độ cao tương đối của các đặc điểm địa hình như đồi, núi, sông, hồ, và các hình chất địa chất khác. Điều này cung cấp thông tin quan trọng cho nghiên cứu địa hình và quản lý tài nguyên đất đai.
Thiết kế cơ sở hạ tầng: Trong quá trình thiết kế cơ sở hạ tầng như đường, cầu, và hệ thống thoát nước, máy thủy bình như: Máy thủy bình Leica NA324, Leica NA524… được sử dụng để xác định độ cao tương đối của các điểm liên quan. Điều này giúp đảm bảo tính chính xác và an toàn trong việc thiết kế và xây dựng.
Quản lý môi trường: Trong các ứng dụng liên quan đến quản lý môi trường, máy thủy bình được sử dụng để đo đạc độ cao tương đối của các yếu tố môi trường như mực nước, mực nước biển, và các đặc điểm địa hình khác. Điều này giúp theo dõi thay đổi và ảnh hưởng của môi trường.
Nghiên cứu khoa học: Trong nhiều lĩnh vực khoa học như địa lý, địa chất, và thủy văn, máy thủy bình được sử dụng để thu thập dữ liệu về độ cao tương đối của các điểm và đặc điểm trong quá trình nghiên cứu và phân tích.
Thể thao và giải trí: Máy thủy bình cũng có thể được sử dụng trong các hoạt động thể thao và giải trí như golf, đua thuyền, và bắn súng cung. Trong các trường hợp này, máy thủy bình được sử dụng để đo đạc khoảng cách và độ cao tương đối giữa các điểm.

Cách sử dụng máy thủy bình cơ bản

Dưới đây là hướng dẫn cơ bản về cách sử dụng máy thủy bình (máy thủy chuẩn):

Chuẩn bị máy thủy bình:
- Đặt máy thủy bình trên một bề mặt ổn định và phẳng hoặc trên chân đế/ba lá chống nếu có.
- Đảm bảo rằng máy thủy bình không bị nghiêng và đủ cân bằng trước khi bắt đầu sử dụng.
Điều chỉnh mực nước:
- Mở ống thủy bằng cách bật van hoặc mở nắp đầu ống.
- Sử dụng tay đo để điều chỉnh vị trí mực nước trong ống thủy. Điều này thường đạt được bằng cách di chuyển tay đo lên hoặc xuống trên thanh dẫn bên ngoài ống thủy.
- Khi mực nước đã ở đúng vị trí, điều chỉnh tay đo sao cho nó đạt đến một vị trí thích hợp để bắt đầu đo đạc.
Đo đạc:
- Đặt mắt vào ống thủy để nhìn vào mực nước trong ống. Đảm bảo bạn đang nhìn thẳng và cố gắng đảm bảo độ chính xác trong việc đặt mắt vào ống.
- Dọc theo ống thủy, bạn sẽ thấy một màn đen chia thành hai nửa. Mực nước trong ống sẽ tạo thành một mặt phẳng ngang tạo thành đường phân chia giữa hai nửa màn đen.
- Đo đạc khoảng cách từ mặt nước tới điểm bạn muốn xác định độ cao tương đối. Điều này có thể được thực hiện bằng cách đo tới một điểm trên mặt đất hoặc một điểm trên cơ sở hạ tầng.
Lưu ý và bảo quản:
- Sau khi sử dụng, đóng van hoặc nắp đầu ống thủy để ngăn nước bắn vào bên trong ống.
- Bảo quản máy thủy bình ở nơi khô ráo và tránh va đập hoặc hỏng hóc.

Trên đây là những thông tin cơ bản về máy thủy bình là gì và các vấn đề liên quan. Hy vọng những thông tin tổng hợp từ Việt Thanh Group giúp bạn đọc có thêm thông tin và sự lựa chọn phù hợp.