I. Máy đo từ lực Côlôngga
B. Cấu tạo máy đo từ lực Côlôngga
56
Ta biết H là phân lực nằm ngang của địa từ trờng vì vậy ta dùng máy đo trên bờ đợc H và đo dới tàu đợc H’ dựa vào nguyên lý sau:
+ Kim la bàn đặt ở vị trí n chịu tác dụng của phân lực H. Phía trên theo chiều thẳng đứng ngời ta đặt một thanh nam châm đo song song với kim nam châm la bàn, sao cho đầu N của nam châm đo trùng với đầu N kim nam châm. Khi đó lực tác dụng của hai cực nam châm đo vào kim la bàn là f1 và f2 hợp thu đợc là f ngợc chiều với phân lực H.
Hình dạng và cấu tạo của máy Cô lông ga đợc thể hiện trên hình 3.19.
Bộ phận chính của Cô lông ga là thanh nam châm đo. Nó đợc chế tạo bằng hợp kim có từ tính cao, có lực kháng từ lớn. Khi sử dụng tính chất từ của nó bền vững, không thay đổi từ tính theo thời gian. Nam châm đo đợc chế tạo dạng hình hộp, kích thớc 95x10x10mm. Mômen từ của nó khoảng 1700 ±
150CGSM. Đầu bắc của nó đợc đánh dấu bằng một vệt hằn, trên phần này có một cái chốt bằng đồng thau để định hạn khi cho thanh nam châm đo vào lỗ bộ phận gá.
Bộ gá nam châm có một đĩa xoay, nhờ đĩa xoay nam châm ở vị trí nằm ngang hoặc thẳng đứng. Bộ phận gá nam châm do đợc trợt trên một cái thớc, trên đó có các vạch chia. Thớc vạch bên trái là số chỉ giá trị của lực nằm ngang, tính theo đơn vị thớc đo độ lệch, nó tính theo công thức (1.8). Trên mỗi phần khác nhau giá trị của một vạch chia trên thớc cũng khác nhau.
Trên phần từ 30 - 100 mỗi vạch chia ứng với 1 đơn vị thớc (± đ) Trên phần từ 100 - 150 mỗi vạch chia ứng với 2 đơn vị thớc (2tđ ) Trên phần từ 150 - 350 mỗi vạch chia ứng với 5 đơn vị thớc (5tđ) Trên phần từ 350 - 720 mỗi vạch chia ứng với 10 đơn vị thớc (10tđ ) Đấu chỉ số đo trên thớc khi đọc đợc vạch ở trên bộ phận gá nam châm đo.
Khi đo lực ở trên la bàn 127 YKII - M sử dụng dấu chỉ với số "5".
Ví dụ: Trên hình 3.20 mỗi vạch chia ứng với hai đơn vị thớc đo,
từ trên xuống ta thấy dấu chỉ số đo ở vị trí trong vạch thứ 3, theo
hình vẽ ta có số chỉ khoảng 144tđ cộng với một phần và số lẻ của vạch thứ 3. Để tìm số lẻ ta xác định tỷ lệ theo vạch gần nhất xong đem nhân với giá trị kẹp giữa hai vạch ta sẽ có số lẻ. Theo hình vẽ thì dấu chỉ nằm ở vị trí khoảng 0,3 khoảng giữa hai vạch, vậy số lẻ sẽ là: 0,3 x 2 = 0,6 đơn vị thớc đo. 57 Kim bị nghiêng n )) 00 0) 0) ∙ o Z(Z’) f ) )0 00 )0) N n N N N N n N N N S n N N N S n N N N Hinh 3.18 Hình 3.19
Hinh 69 67 6767ì
Đầu dới của thớc đo đợc gắn lên một cái đĩa tròn, đĩa này đợc gắn với thân của cốc gắn Cô lông ga bằng bốn đinh vít, cốc này đợc gắn với đế Cô lông ga bằng 3 vít.
Kích thớc của đế phải phù hợp với bạc gắn Cô lông ga ở trên thang bắc ngang vòng phơng vị la bàn. Để điều chỉnh vị trí của thanh đo Cô lông ga có trục nằm trong mặt phẳng ngâm, để Cô lông ga và bạc gắn Cô lông ga ở trên thang có các rãnh trợt vít định vị - Hình 3.19. Điều chỉnh tổng hợp vị trí của đế trớc, cốc và bạc gắn ta có thể có đợc vị trí đúng của thanh đo khi tiến hành đo từ lực.
Một bộ phận quan trọng nữa của máy Cô lông ga là thanh nam châm phụ, nó đợc đặt ở trong lỗ phía dới đế của thớc, nó đợc định vị bằng một đinh vít hãm. Thanh nam châm này có dạng hình trụ, dài 66mm, đờng kính 5mm, mômen từ của nó cần phải có khoảng 200 ± 40CGSM. Một đầu của thanh phụ có rãnh vòng tròn, rãnh đó đánh dấu cực bắc của nam châm. Thanh phụ đợc đặt vuông góc với thanh nam châm đo.
Cô lông ga có một bộ phận di chuyển bộ phận gá thanh nam châm đo khi đo từ lực. Bộ phận gá đợc di chuyển lên hay xuống theo hai cách : Cách thứ nhất là vặn lỏng vít định vị bộ phanạ gá với thanh trợt, sau đó lấy tay di chuyển bộ phận gá trợt trên thớc về phía trên hay dới tuỳ theo ý muốn. Cách thứ hai là vặn lỏng vít định vị bộ phận gá, vặn chặt vít định vị với thanh trợt, quay vô lăng phía dới thì thanh trợt sẽ di chuyển lên hoặc xuống đem theo cả bộ phận gá di chuyển lên hoặc xuống tuỳ theo ý muốn.
Cô lông ga đợc dựng trong hộp gỗ hình hộp chữ nhật, trong hộp đựng ngoài máy ra còn có các thiết bị khác nh sau:
1. Nam châm ổn định, dùng để triệt tiêu dao động của mặt số khi đo từ lực. 2. Kính lúp để soi đỉnh kim trụ.
3. Thỏi đá mài hình hộp để mài đỉnh kim trụ
4. Tuốc - nơ - vít ống dùng để tháo và gắn kim trụ khi kiểm tra nó ở trong chậu la bàn. 5. Tuốc - nơ - vít đồng thau, sử dụng để điều chỉnh máy Cô lông ga.
6. Sợi dây dùng để thay thế dây vạch chuẩn khi chúng bị biến hình 7. Các đinh vít dự trữ của bộ phận gá thanh đo Cô lông ga
8. Giấy kiểm nhận
* Cách sử dụng Cô lông ga đo từ lực
Trong công tác khử độ lệch ngời ta thờng sử dụng Cô lông ga để đo thành phần từ trờng nằm ngang H và từ trờng thẳng đứng Z của trái đất (ở trên tầu là H' và Z'). Mặt khác ngời ta cũng sử dụng nó để đo giá trị các thành phần hình chiếu trên hai trục ngang x và y.
Để đo đợc thành phần lực nằm ngang ta phải chuẩn bị máy - Đặt thanh đo vào bộ phận gá, đầu bắc ở phía vô lăng quay - Đặt thanh nam châm phụ vào, đầu bắc cũng ở phía vô lăng quay. * Đo thành phần H của từ trờng quả đất ở trên bờ.
Để đo đợc thành phần từ trờng nằm ngang H của quả đất ta tiến hành các bớc sau:
1. Tách chậu la bàn ra khỏi thân, đem chậu la bàn lên bờ đặt lên gá ba chân. Nơi thí nghiệm phải không có ảnh hởng của sắt từ, điện từ . nghĩa là ở nơi từ tr… ờng quả đất không bị ảnh hởng bởi các từ tr- ờng khác.
2. Gắn vòng phơng vị vào chậu la bàn, xoay vòng phơng vị để dới lăng kính thấy số chỉ 1800 (S) của mặt số tức là mặt phẳng quan sát nằm trong kinh tuyến từ, kiểm tra lại vị trí vòng phơng vị theo vòng góc mạn, vị trí máy ứng với vòng góc mạn bằng 00.
3. Chuẩn bị Cô lông ga để đo lực nằm ngang. Đặt Cô lông ga vào ống bạc gắn Cô lông ga vào vòng phơng vị. Cô lông ga đợc đặt sao cho trục của thanh nam châm đo nằm trong mặt phẳng quan sát, đầu bắc hớng về phía bắc từ.
4. Điều chỉnh bộ phận gá thanh nam châm đo để thấy dới lăng kính vòng phơng vị số chỉ 2700 (W) của mặt số, sai số ± 003.
5. Đọc số chỉ của lực theo thang thớc lực nằm ngang. * Đo lực H' trên một hớng tầu bất kỳ:
Để đo lực H' ta phải tiến hành nh sau:
1. Để tàu nằm trên hớng la bàn theo yêu cầu.
2. Đặt vòng phơng vị lên la bàn sao cho mặt phẳng quan sát nằm trong mặt phẳng kinh tuyến la bàn, nghĩa là ở dới lăng kính vòng phơng vị sẽ thấy số chỉ 1800 (S) của mặt số.
Kiểm tra vị trí vòng phơng vị theo vòng góc mạn.
3. Đặt Cô lông ga vào vòng phơng vị, để trục của thanh đo nằm trong mặt phẳng quan sát, đầu bắc của thanh đo hớng về phía Bắc.
4. Thay đổi vị trí bộ phận gá thanh đo ta thấy ở dới lăng kính số chỉ 2700 (W) của mặt số, sai số cho phép ± 00,2 - 00,3.
5. Đọc số chỉ lực theo thớc lực nằm ngang.
Thành phần lực nằm ngang H' nh ta đã biết có thể chiếu lên hai trục x và y. Thành phần chiếu trên trục x ký hịêu là X'. Còn hình chiếu trên trục y ký hiệu là y'.
X' = H'cosK' (3.2)
Y' = H'sinK' (3.3)
ở đây K' là hớng đi la bàn
Lực X' là tổng hợp tất cả các lực dọc tác dụng vào mặt số la bàn đặt ở trên tàu (phơng trình passon 3.2). Lực Y' là tổng hợp tất cả các lực ngang tác dụng vào mặt số la bàn ở trên tầu (phơng trình passon 3.3).
Dấu và hớng của lực X' và Y' phụ thuộc vào hớng đi của tầu thuộc góc phần t nào. Dấu của X' d- ơng khi tầu nằm ở trên các hớng đi thuộc góc phần t NE và NW, âm ở trong các góc phần t SE và SW. Dấu của Y' âm ở trong các góc phần t NE và SE dơng trên các hớng đi ở góc phần t SW và NW (hình 3.21).
Đo các thành phần hình chiếu dọc và ngang bằng Cô lông ga cũng tơng tự nh đo H và H', dùng tác dụng của thanh nam châm đo để khử các thành phần hình chiếu.
Điều đó có nghĩa là trong tất cả các trờng hợp trục của thanh nam châm đo phải nằm ở trong mặt phẳng chứa lực cần đo, khi đo X' thì trục của nó phải nằm theo mặt phẳng trục dọc tầu, còn đo lực Y' thì trục của nó phải vuông góc với mặt phẳng trục dọc tầu.
Chẳng hạn nếu yêu cầu đo lực X' trên hớng đi la bàn NO trên hớng này lực X' hớng về phía mũi tầu, nghĩa là có dấu dơng. (hình 3.21).
Cách đo nh sau: Đặt vòng phơng vị về số 00 vòng góc mạn, tức là mặt phẳng quan sát nằm theo mặt phẳng trục dọc tầu, đặt Cô lông ga vào vòng phơng vị (không có nam châm phụ) đặt sao trục dọc của thanh nam châm đo nằm trong mặt phẳng quan sát, đầu bắc của thanh hớng về phía hớng của lực cần đo ở
đây hớng về phía mũi tầu. Khi này nam châm đo sẽ tác dụng vào mặt số la bàn một lực F ngợc chiều với lực X', nghĩa là nó có tác dụng triệt tiêu lực X', nếu thay đổi giá trị lực F thì sẽ có lực F = X', tức là nó triệt tiêu hoàn toàn lực X'. Khi lực X' bị triệt hoàn toàn thì mặt số la bàn chỉ còn thành phần lực ngang Y' (Hình 3.22), tức là trục ns của mặt số vuông góc với mặt phẳng trục dọc tầu và ở dới lăng kính sẽ thấy số chỉ 2700 (W) của mặt số.
* Đo lực thẳng đứng Z và Z' bằng Cô lông ga
Thành phần từ trờng thẳng đứng Z của trái đất và lực thẳng đứng Z' ở trên tầu đợc đo để khử độ lệch nghiêng, để kiểm tra độ nghiêng kim trụ của mặt số. Lực Z và Z' đợc đo bằng máy Cô lông ga. Để đo lực Z và Z' ta phải xoay về dới nếu vị trí đo ở phía bắc xích đạo từ, còn nếu vĩ độ từ nam thì ng- ợc lại. Đo lực Z và Z' không cần sử dụng thanh nam châm phụ nên ta bỏ nó ra xa la bàn.
Đo thành phần lực Z đợc tiến hành theo thứ tự sau:
1. Chọn nơi không chịu ảnh hởng của từ trờng phụ ở trên bờ, đem chậu la bàn và mặt số nghiêng đặt lên giá ba chân (chậu mặt số nghiêng ta sẽ nghiên cứu sau).
2. Đặt vòng phơng vị cùng với Cô lông ga đã chuẩn bị để đo lực thẳng đứng Z lên chậu mặt số nghiêng.
3. Điều chỉnh vị trí bộ phận gá thanh nam châm khử để đa kim mặt số nghiêng về vị trí nằm ngang. 4. Đọc số chỉ trên thang thớc lực thẳng đứng.
Đo lực thẳng đứng Z' ở trên tàu đợc tiến hành nh sau: 1. Đặt tàu trên một hớng đi la bàn nào đó.
2. Thay chậu la bàn bằng chậu mặt số nghiêng
3. Đặt vòng phơng vị cùng với Cô lông ga đã chuẩn bị để đo lực thẳng đứng vào chậu mặt số nghiêng.
4. Điều chỉnh vị trí thanh nam châm đo để mặt số nghiêng về vị trí nằm ngang. 5. Đọc số đo trên thớc lực thẳng đứng.
* Cách kiểm tra điều chỉnh máy Cô lông ga
Cũng nh các máy khác, Cô lông ga cũng phải đợc kiểm tra định kỳ để khắc phục những sai số nảy sinh trong quá trình bảo quản và sử dụng. Nếu không kịp thời kiểm tra hoặc không biết cách điều chỉnh cho đúng yêu cầu kỹ thuật thì giá trị đo đợc sẽ sai thực tế.
Kết quả của Cô lông ga phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sau:
- Trục của thanh nam châm phụ phải vuông góc với mặt phẳng quan sát của vòng phơng vị. - Mô men từ của thanh nam châm phụ phải đạt giá trị 200 ± 40 CGSM
- Trục của thanh nam châm đo phải nằm trong mặt phẳng quan sát của vòng phơng vị.
- Các vạch chia trên thớc phải phù hợp để số chỉ trên thớc phù hợp với giá trị thực tế của lực đo. Cô lông ga đợc kiểm tra và điều chỉnh ở trên bờ. Công tác kiểm tra và điều chỉnh đợc tiến hành theo các yêu cầu đã nêu ở trên.
* Kiểm tra vị trí của thanh nam châm phụ.
Để kiểm tra vị trí của thanh phụ ngời ta đem chậu la bàn lên bờ đặt lên giá ba chân, đặt vòng phơng vị vào số chỉ 00 vòng góc mạn. Sau đó xoay chậu la bàn để thấy số chỉ dới lăng kính 1800 (S) của mặt số. Sau đó ta xoay vòng phơng vị ngợc chiều kim đồng hồ đến số chỉ 2700 vòng góc mạn. Đọc số chỉ của mặt số
dới lăng kính với độ chính xác 00,2 số chỉ này xấp xỉ 900. Đem Cô Lông ga không có thanh nam châm đó đặt lên vòng phơng vị, lúc này trục của thanh phụ sẽ nằm theo kinh tuyến từ, đầu bắc hớng về phía cực bắc từ. Sau khi đặt 1,5 - 2 phút tiến hành đọc số chỉ dới lăng kính. Nếu vị trí thanh phụ đặt đúng thì số chỉ dới lăng kính không thay đổi. Nếu vị trí thanh phụ đặt lệch thì số chỉ dới lăng kinh không thay đổi. Nếu vị trí thanh phụ đặt lệch thì số chỉ dới lăng kính sẽ khác đi. Khi thấy số chỉ khác đi thì phải vặn lỏng các đinh vít vặn từ từ cho tới khi đạt chỉ số dới lăng kính 900±00, 2. Vặn chặt các đinh vít đinh vít để thớc lại, kiểm tra lại số chỉ dới lăng kính một lần nữa, nếu đạt yêu cầu thì thôi, nếu vẫn sai khác thì ta lại điều chỉnh tiếp. z
Vị trí của thanh phụ cũng có thể đợc điều chỉnh bằng cách khác, điều chỉnh vị trí của nó so với vòng phơng vị.
Muốn điều chỉnh theo cách này ta điều chỉnh vị trí của chế độ Cô lông ga gắn vào ống bạc trên thanh gắn vào vòng phơng vị. Cách này chỉ áp dụng khi chỉ sử dụng một Cô lông ga để đo lực trên nhiều la bàn khác nhau.
Theo cách này ta tiến hành điều chỉnh ống bạc gắn với thanh bằng cách vặn lỏng các đinh vít định vị, dùng tay xoay nhẹ ống bạc để đạt đợc số chỉ 900 ± 00,2