hông giống như các thí nghiệm tiến hành trong phòng thí nghiệm, các thí nghiệm ngoài hiện trường được thực hiện ngoài thực tế như trong các khảo sát về độ ồn âm thanh, thông lượng ánh sáng, năng lượng bức xạ mặt trời, nhiễu điện từ trường EMF… Các thí nghiệm hiện trường thường được áp dụng trong các lĩnh vực công nghiệp, môi trường hay các tham số ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống. Do điều kiện thí nghiệm thực tế thường hoạt động trong môi trường phức tạp như dải nhiệt độ làm việc, nên các thiết bị thí nghiệm hiện trường có các tiêu chuẩn khắt khe về độ bền cũng như độ chịu va đập, rung chấn. Đặc biệt, sự ảnh hưởng của các nguồn nhiễu có biên độ lớn, do đó các phép đo đôi khi mang tính thống kê và cho độ bất định lớn. Nội dung bài thực hành này là phép đo cao độ địa lý theo vị trí GPS để có được bản đồ độ cao của các tầng của một tòa nhà và của tuyến đường di chuyển với vận tốc xác định.
Bài 4: THÍ NGHIỆM HIỆN TRƯỜNG ĐO CAO ĐỘ - ALTITUDE Khơng giống thí nghiệm tiến hành phịng thí nghiệm, thí nghiệm ngồi trường thực thực tế khảo sát độ ồn âm thanh, thông lượng ánh sáng, lượng xạ mặt trời, nhiễu điện từ trường EMF… Các thí nghiệm trường thường áp dụng lĩnh vực công nghiệp, môi trường hay tham số ảnh hưởng đến chất lượng sống Do điều kiện thí nghiệm thực tế thường hoạt động mơi trường phức tạp dải nhiệt độ làm việc, nên thiết bị thí nghiệm trường có tiêu chuẩn khắt khe độ bền độ chịu va đập, rung chấn Đặc biệt, ảnh hưởng nguồn nhiễu có biên độ lớn, phép đo đơi mang tính thống kê cho độ bất định lớn Nội dung thực hành phép đo cao độ địa lý theo vị trí GPS để có đồ độ cao tầng tòa nhà tuyến đường di chuyển với vận tốc xác định I LÝ THUYẾT 1.1 Phương pháp đo độ cao qua áp suất thủy (khí) tĩnh Một điểm nằm lịng chất lỏng (hoặc khí) độ sâu h so với bề mặt chất lỏng (khí) chịu nén áp suất P = gh [1] Trong đó, P áp suất thủy (khí) tĩnh điểm đo, khối lượng riêng không khí, g gia tốc trọng trường Phương pháp đo cao độ (đến hàng ngàn m) độ cao so với mực nước biển có gốc m dựa vào áp suất thủy (khí) tĩnh gọi Altimeter dùng phổ biến thiết bị bay Việc đo áp suất tĩnh mà không bị ảnh hưởng vận tốc máy bay (áp suất động) thực thông qua cổng static port lắp sườn máy bay hình [1] Hình Altmeter dùng máy bay Thực tế cao độ so với mực nước biển theo áp suất phụ thuộc nhiều tham số nhiệt độ, độ ẩm…, nhiên với chênh lệch độ cao so với mực nước biển không nhiều (< 11 km), tính theo cơng thức giản lược: 5.255 p docao(m) 44330 p0 [2] Trong p áp suất tính theo hPa, p0 áp suất mực nước biển (>p) Trong thực hành này, coi điểm gốc có độ cao 0, chênh lệch độ cao so với điểm gốc altitude(i)-altitude(0) 5.255 p h(m) 44330 p p1 5.255 p0 [3] Kết đánh giá qua giá trị trung bình độ lệch chuẩn số liệu đo đủ lớn theo công thức P N N P i i 1 [4] N Pi P N i 1 [5] Ví dụ hình Hình Ví dụ minh họa 1.2 Ảnh hưởng áp suất khí động Khi thiết bị thu thập liệu gắn với phương tiện di chuyển với vận tốc v # 0, áp suất đo (qua chênh lệch độ cao) chịu ảnh hưởng tốc độ xe Áp suất đo áp suất tồn phần bao gồm áp suất thủy (khí) khí động (thành phần song song với phương chuyển động) tỷ lệ với bình phương vận tốc, áp suất thủy (khí) tĩnh, phụ thuộc độ cao so với mực nước biển Áp suất toàn phần đo là: Ptp Ptinh Pdong ~ gh k v [6] Hay sai số độ cao tương đối là: h ~ a.v [7] Hệ số tỷ lệ a xác định thông qua làm khớp hàm bậc theo vận tốc với số liệu thực nghiệm, từ thu thành phần thủy tĩnh liên quan đến cao độ cách trừ đường áp suất thủy động trung bình (hàm làm khớp) Ví dụ minh họa hình Hình Chênh lệch độ cao đo ảnh hưởng tốc độ xe 1.3 Định vị GPS (search google)… II THỰC HÀNH Các thiết bị đo độ cao Altimeter thực tế tích hợp dạng đồng hồ đeo tay, sử dụng điện thoại thông minh với phần mềm ứng dụng Phương pháp đơn giản cần phải bù trừ ảnh hưởng nhiều tham số môi trường muốn đo xác Trong này, thiết bị thí nghiệm smartphone với ứng dụng (app) bảng 2: STT Tên dụng cụ Đặc điểm, công dụng Điện thoại thông minh Thiết bị thử nghiệm: cảm biến áp suất GPS Phần mềm xử lý Microsoft Office App SensorLab Xử lý số liệu thống kê: trend, lọc Ứng dụng điện thoại, thu thập liệu Bảng Trang thiết bị sử dụng Các bước tiến hành thí nghiệm: 2.1 Đo độ cao tầng tòa nhà (T5) + Đặt smartphone vị trí cố định, chạy app record giá trị vào file thời gian phút Lưu tên file theo tầng, upload lên google drive để sau tải máy tính xử lý (chú ý: ghi tất thông tin: GPS áp suất …) 2.2 Đo cao độ tuyến đường học từ nhà đến trường + Trên đường đến trường nhà, trước đi, chạy app để nguyên điện thoại túi vị trí cố định, đo lặp lặp lại lần tuyến đường (có gọi nghe điện thoại ok), lưu file mục III XỬ LÝ SỐ LIỆU Yêu cầu: + Bảng giá trị trung bình sai số ( ), biểu đồ phân bố (vẽ), đồ thị quan hệ p, h + Đồ thị hàm khớp áp suất khí động + Cao độ tuyến đường theo vị trí GPS (đồ thị) ... đường áp suất thủy động trung bình (hàm làm khớp) Ví dụ minh họa hình Hình Chênh lệch độ cao đo ảnh hưởng tốc độ xe 1.3 Định vị GPS (search google)… II THỰC HÀNH Các thiết bị đo độ cao Altimeter thực... docao(m) 44330 p0 [2] Trong p áp suất tính theo hPa, p0 áp suất mực nước biển (>p) Trong thực hành này, coi điểm gốc có độ cao 0, chênh lệch độ cao so với điểm gốc altitude( i) -altitude( 0)... Ảnh hưởng áp suất khí động Khi thiết bị thu thập liệu gắn với phương tiện di chuyển với vận tốc v # 0, áp suất đo (qua chênh lệch độ cao) chịu ảnh hưởng tốc độ xe Áp suất đo áp suất tồn phần bao