Yapısal Alet Bilgisi

1. Yapısal Alet Bilgisi Yrd.Doç.Dr.Engin GÜLAL Ölçme Tekniği Anabilim Dalı 2000-2001 Öğretim Yılı Güz Yarıyılı

2. YAPISAL ALET BİLGİSİ • 1. Jeodezik Ölçü Aletlerinin Kısımları • Düzeçler • Dürbünler • Sehpalar • 2. Doğrultu Ölçme Aletleri (Teodolitler) • Teodolitler’in Sınıflandırılması • Teodolitler'in Yapısı • Teodolit Eksenleri • Doğrultu Ölçme Dairesi • Doğrultu Ölçme Düzeneği • Teodolitler'in Kontrolü

3. YAPISAL ALET BİLGİSİ • 3. Uzunluk Ölçme Aletleri • Şerit metreler • İnvar teller • Elektronik Uzunluk Ölçerler 4. Yükseklik Farkı Ölçme Aletleri • Nivolar • Hortum Teraziler • 5. Yön Belirleme Aletleri • Jiroskoplar 6. Konum Belirleme Aletleri • GPS ve GLONASS Alıcıları

4. Jeodezil Ölçü Aletlerinin Kısımları Düzeçler Ölçü Dürbünleri Sehbalar

5. Düzeçler Düzeçler: Jeodezik ölçü aletlerinin eksenlerini çekül doğrultusunda veya çekül doğrultusuna dik olmasını sağlayan düzeneklerdir. Düzeçler Silindirik Düzeç (Hassas düzeçleme) Küresel Düzeç (Kaba düzeçleme) Küresel düzeç:İç yüzü küresel olarak tıraşlanmış dairesel bir cam tüp olup, içi bir kabarcık kalacak şekilde sıvı ile doldurulmuştur. Küresel düzeç sehpa ayaklarını yukarı-aşağı hareketi ile ayarlanır.

6. Düzeçler Silindirik düzeç: İki ucu kapalı üst iç yüzeyi boyuna kesitte bir daire yayı meydana getiren silindir borudur. Düzecin üst yüzünde 2mm aralıklı taksimatlı bölümler bulunur, bu taksimatlı bölümlere pars adı verilir. 3 3 2 2 1 1 Sadece 3 döndürülür 1 ve 2 aynı yönde döndürülür (Her ikisi de içe veya dışa)

7. Düzeçler Silindirik düzeç’in duyarlığı: Düzeç kabarcığının bir bölüm kadar yer değiştirmesi için gereken eğim değişikliğine düzeç duyarlığı denilir. Jeodezik aletlerde kullanılan küresel düzeç duyarlığı 3’-5’ dır. Basit silindirik düzeçlerde 20’’- 30’’, hassas silindirik düzeçlerde 5’’-10’’ dir. a1  a2 s Örnek: n=20 s=18.80m l1=1.397m l2=1.361m olarak ölçülen aletin düzeç duyarlığı ne kadardır?

8. Dürbünler Ölçü Dürbünleri İlk olarak 1611 yılında KEPLER tarafından yapılan dürbün objektif ve oküler olmak üzere iki yakınsak mercekten meydana gelmektedir. Objektif Oküler Objektiflerde odak uzaklığı dışındaki bir cismin görüntüsü ters ve küçüktür. Cisim mercekten uzaklaştıkça görüntü odak noktasına yaklaşır.

9. Dürbünler Dürbünlerde oküler olarak büyüteç görevi yapan yakınsak mercek kullanılır. Dürbün boyu= fobjektif + foküler Yakın mesafelerde cismin görüntüsü okülerin odağına düşmemektedir. Eski aletlerde bu problem oküleri dışa doğru çekmek suretiyle çözülüyordu. Modern aletlerde ise objektif ile oküler arasına kalın kenarlı bir mercek konularak görüntünün okülerin odağına düşmesi sağlanmıştır. Oküler Objektif Kalın kenarlı mercek

10. Dürbünler Gözlem Çizgileri Ölçü aletlerini istenen hedefe yönlendirmek için dürbünün içerisine gözlem çizgileri adı verilen bir kıl ağı yerleştirilmiştir. Kıl ağının okülerden bakıldığında net görülebilmesi için okülerin odak noktasında bulunması gerekir. Dürbün Büyütmesi Bir cisim çıplak göz ile w1 dürbünle w2 açısı altında görünüyorsa dürbün büyütmesi Dürbün büyütmesi: Jeodezik ölçü aletlerinde dürbün büyütmesi 15-30 arasındadır.

11. Dürbünler Görüş Alanı Dürbün sabit konumda iken dürbünden görülebilen alan görüş alanı olarak tanımlanabilir. a k s Dürbün Aydınlığı Bir cisimden çıplak gözle bakıldığında göze gelen ışık miktarı H ve dürbünle bakıldığında göze gelen ışık miktarı H’ ise dürbün aydınlığı d: Objektif merceği yarıçapı p: Gözbebeği yarıçapı c: Dürbünün ışık geçirgenliği

12. Sehpalar • Sehpa, • aletin bağlanacağı sehpa başlığı, • başlığa bağlı üç ayaktan meydana gelir. Sehpa ayakları hassas ölçülerde kullanılan tek parçalı ayaklar ve taşımayı kolaylaştıran sürgülü ayaklı olarak iki şekildedir. Sürgü ayaklı sehpa Sehpa başlığı Madeni çarık

13. Doğrultu Ölçme Aletleri Teodolitlerin Sınıflandırılması Teodolitlerin Yapısı Teodolit Eksenleri Bölüm Dairesi Doğrultu Ölçme Düzeneği Teodolitlerin Kontrolü

14. Teodolitler'in Sınıflandırılması Teodolit:Yatay doğrultu ve düşey açıların ölçülmesinde kullanılır. Teodolitler'in Sınıflandırılması: T0 T1 T2 T3 T4 Takeometre 0.1mgon’a kadar açı ölçer 0.01mgon’a kadar açı ölçer Saniye teodoliti Astronomik ölçü işlerinde kullanılır

15. Teodolitler'in Yapısı Dürbün Düşey açı dairesi Muylu ekseni Üst yapı Gövde Silindirik düzeç Yatay açı dairesi Düşey eksen yuvası Alt yapı Üç ayak Düşey eksen

16. Teodolit Eksenleri Düşey eksen Gözlem ekseni Muylu ekseni Düşey Eksen (Asal eksen) Düşey eksen, teodolitin gövdesini taşır ve gövdenin dönme ekseni ile yatay açı dairesinin merkezini birleştirir. Düşey eksen farklı teodolitler de çeşitli şekillerdedir. Eski teodolitler de konik eksen kullanılmaktaydı. Üst yapı alt yapı ile konik bir yatak ile birleştiriliyordu. Yeni teodolitler de ise daha pratik olan ve seri üretime daha uygun olan silindirik eksenler kullanılmaktadır. Eksenler genellikle sertleştirilmiş çelikten yapılmaktadır.

17. Teodolit Eksenleri Muylu Ekseni Muylu ekseni düşey açı dairesini taşıyan ve dürbünün düşey doğrultuda aşağıya-yukarıya hareket etmesini sağlayan eksendir. Muylu ekseni dürbünün tam ortasından geçmektedir ve dürbünün muylu ekseni etrafında takla atmasını sağlayacak şekilde yerleştirilir. Aletlerde muylu ekseni düşey eksene ve dürbünün gözlem eksenine dik olarak yerleştirilir. Gözlem Ekseni (Kolimasyon ekseni) Objektifin merkezi ile kıl ağının merkezini birleştiren doğrudur.

18. Bölüm Daireleri Yatay doğrultu bölüm dairesi Doğrultu bölüm daireleri camdan basit teodolitler de metalden imal edilirler. Bölümlendirmede açı birimi grad olup saatin dönme doğrultusundadır. Bölüm dairesinin yarıçapı ne kadar büyükse daha az bölümleme hatası meydana gelir. Bölüm daireleri 60mm ile 100mm arasında olup genellikle 0.5 gon aralıklı bölümlendirilirler. Hassas doğrultu ölçümleri bölümler arası enterpole edilerek okuma mikroskopları yardımı ile gerçekleştirilir.

19. Bölüm Daireleri Düşey doğrultu bölüm dairesi Düşey bölüm dairesi muylu eksenine diktir ve muylu ekseni bölüm dairesinin merkezinden geçer. Düşey bölüm dairesinde yatay bölüm dairesi gibi yapılır fakat yarıçapı yatay bölüm dairesinden daha küçüktür.

20. Doğrultu Ölçme Düzeneği 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

21. Doğrultu Ölçme Düzeneği • Okuma Mikroskopları: • Bölüm dairesindeki okumaları basitleştirmek, hızlandırmak için yapılmışlardır. Teodolitler de 4 çeşit okuma mikroskobu bulunmaktadır. • Çizgili mikroskop • Skalalı mikroskop • Optik mikrometreli çizgili mikroskop • Çakıştırmalı mikroskop Çizgili Mikroskop: Okuma markası olarak bir okuma çizgisi vardır. Çizgili mikros- koplarda bölüm aralıkları 10cgon aralıklı olarak bölümlendirilmiştir. Çizgi aralığının 1/10’u tahmin edilerek okuma yapılır.

22. Doğrultu Ölçme Düzeneği Skalalı Mikroskop: Bölüm dairesi resmi mikroskop düzlemine yansıtılır.Sıfırdan itibaren numaralandırılan skala bölüm dairesinin tersine doğru büyümektedir. Okuma çizgisinin skalayı kestiği yer yönlendirilen doğrultu değerini verir. Bölüm dairesinin bölümlendirme aralığı 1gon skalanın bölümlendirmesi 10 mgon dur. Optik Mikrometreli Çizgili Mikroskop: Daha hassas doğrultu ölçmelerinde okuma çizgilerinin aralığı bir optik mikrometre ile bölüm dairesinden geçen çizgi ölçülür. Optik mikrometre bir çift çizgi taşır ve bir vida yardımıyla hareket eder.

23. Doğrultu Ölçme Düzeneği Çakıştırmalı Mikroskop: Çakıştırmalı mikroskoplarda bölüm dairesinin birbirinden 200g farklı yerlerinin bir arada görüntülenmektedir. Aralarında 200g fark olan ters görüntü çizgileri mikrometre tamburası ile üst üste çakıştırılarak doğrultu okuması yapılır. Normal bölüm yeri : 265g+a1 Ters bölüm yeri : 65g+a2 Ortalama : 265g+(a1+a2)/2

24. Elektronik Teodolit Sensör Mikro işlemci Optik okuma düzeni Dijital 1,0,1,0 Analog 1,2,3,4 Eğim sensörü Düşey açı sensörü Yatay doğrultu sensörü Seri port Mikro İşlemci Klavye Ekran Program Veri kaydı

25. Elektronik Doğrultu Ölçme Dinamik Yöntem A/D Dönüşümü • Sabit Yöntem • Kod Tarama Yöntemi • Sayma Yöntemi • Dinamik Yöntem Sayaç Sayaç Sayma Yöntemi Kod Tarama Yöntemi

26. Teodolitler'in Kontrolü • Aletsel hatalar, matematiksel tasarımın üretim sırasında tam olarak gerçekleşmemesi veya aletlerin ayarlarının bozulmasından meydana gelmektedir. Bu hatalar; • Özel ölçme yöntemleri geliştirerek, • Hata sebeplerini belirlemek için ek ölçüler yaparak, • Hataları önceden belirleyip düzeltmeler getirilerek • indirgenebilir veya etkileri ortadan kaldırılabilir.

27. Eksen Hataları Teodolit Eksenleri Eksen Şartları Düşey eksen (VV)  Muylu ekeni (HH) Düşey eksen (VV)  Düzeç ekseni (LL) Muylu eseni (HH)  Gözlem ekseni (ZZ)

28. Gözlem Ekseni Hatası • Gözlem ekseninin muylu eksenine dik değilse alette gözlem ekseni hatası var demektir. • Gözlem Ekseni Hatasının Saptanması: • Alet kurulur ve düzeçlenir, • En az 100m ileride alet yatayında net olarak görülebilen noktaya gözlem yapılır ve 1 yatay açı okunur, • Dürbün takla attırılarak aynı noktaya 2 yatay açısı okunur, • 1=2 200g ise alette hata yoktur, • 12 200g ise alette c kadar bir gözlem ekseni hatası vardır.

29. Gözlem Ekseni Hatası • Gözlem Ekseni Hatasının Düzeltilmesi: • Dürbün I. Duruma getirilir ve yatay açı1 +c değerine ayarlanır dürbünden hedef aşağıdaki şekilde görünür, • Yatay açı vidalarından birisi gevşetilip diğeri sıkıştırılarak düşey çizgi hedefe çakıştırılır, • Dürbün ile asılı bir çekülün ip izlenerek gözlem çizgilerinde bir dönme olup olmadığı kontrol edilir. Dönme yarsa gözlem çizgilerini tutan vidalar gevşetilerek gözlem çizgileri düzeltilir. • Pratikte yapılan ölçümlerde açılar her iki dürbün durumunda ölçülerek gözlem ekseni hatası pratik olarak elimine edilir.

30. Muylu Ekseni Hatası • Muylu ekseninin düşey eksene dik olmamasına muylu ekseni hatası denilir. • Muylu Ekseni Hatasının Saptanması: • Gözlem ekseni hatası giderildikten sonra bir binanın duvarına alet yatayında yatay bir cetvel asılır, • P noktasına gözlem yapılır ve dürbün aşağıya çevrilerek düşey gözlem çizgisinin cetveli kestiği değer a1 okunur, • Dürbün takla attırılarak aynı işlem tekrarlanarak cetvelden a2 değeri okunur, a2 a1

31. Muylu Ekseni Hatası • a1 = a2 ise muylu ekseni hatası yoktur, farklı ise • kadar muylu ekseni hatası var demektir, • Modern aletlerde muylu yatağı kapalı olduğu için bu hata ancak mekanik bir ayarlama ile giderilir.

32. Düşey Eksen Hatası Düzeç ekseninin düşey eksene dik olmamasına düşey eksen hatası denilir. Bu hata aletsel bir hata değildir; sadece teodolitin iyi kurulup düzeçlenmemesinden ileri gelmektedir. Bu hatadan kaçınmak için aletin düzeçlenmesine özen gösterilmeli ve ölçü esnasında belli aralıklarla düzeçlerin doğru olup olmadığı kontrol edilmelidir. Ayrıca ölçü esnasında aletin düzecini bozacak çarpma, titreşim gibi dış etkilere dikkat edilmelidir.

33. Gözlem Ekseninin Dışmerkezliği Bir teodolitte gözlem ekseni ile düşey eksen birbirini kesmiyorsa buna gözlem ekseni dışmerkezliği denilir. Gözlem ekseni düşey eksene ne kadar uzak ise alet döndürüldüğünde gözlem ekseni, merkezi bölüm dairesinin merkezi L olmak üzere e yarıçaplı bir daireye teğet kalır. Bir noktaya her iki dürbün durumunda gözlem yapıldığında bu hata eşit değerli ve ters işaretli doğrultu sapmaları olarak değerlendirilir. Her iki dürbün durumunda yapılan gözlemlerin ortalaması alınırsa bu hatanın etkisinden arınmış olur.

34. Doğrultu Dairesinin Dışmerkezliği Düşey eksenin bölümlendirilmiş doğrultu dairesinin tam merkezinden geçmemesinden meydana gelir. Düşey eksen doğrultu dairesinin merkezi L yerine A gibi bir noktasından geçiyorsa dışmerkezlik var demektir.

35. Gösterge Hatası Doğrultu dairesinin bölümlendirilmesinde imalattan meydana gelen hatalar olabilir. Eğer bölüm dairesinin bir diliminde böyle bir bölümlendirme hatası varsa ve açıda bu dilim içinde ölçülmüş ise elde edilen ölçü bu hata ile yüklü olur. Bunun için ölçülerde bir açı birçok kez ve doğrultu dairesinin farklı dilimlerinde ölçülmelidir. Silsile yöntemi adı verilen bu şekilde doğrultu ölçümünde silsile başlangıç değerleri n silsile sayısını göstermek üzere şeklinde belirlenir. Örneği 4 silsile yapılan bir doğrultu ölçümünde silsile başlangıç değerleri 0g 50g 100g ve 150g olmalıdır.

36. Run Hatası Skalalı mikroskoplarda skala boyunun bölüm dairesinin en küçük bölüm genişliğine eşit olması gerekir. Run hatasını belirlemek için dürbün döndürülmek suretiyle skalanın sıfır çizgisi bir bölüm çizgisi ile çakıştırılır. Skala son çizgisi bölüm dairesinin ardışık çizgisi ile çakışmıyorsa run hatası var demektir ve miktarı skala dan ölçülerek belirlenir.

37. Uzunluk Ölçme Aletleri Çelikşeritmetreler İnvar teller Elektronik Uzunluk Ölçerler

38. Uzunluk Ölçme Yöntemleri

39. Çelik şerit metre • Şerit metreler; • 13 mm x 0.2 mm kesitinde, • Çelik veya invar’dan imal edilmiş, • 20m, 30m, 50m, 100m boylarında, • Tamamı santimetre bölümlü, ilk desimetreleri mili metrik bölümlenmiştir.

40. Çelik şerit metre Alet Hataları Alet hataları şerit metrenin boyunun verilen değerden herhangi bir sebeple farklı olmasından ileri gelir. Komparator L1 L2 0 0 Şerit boyu hatası Birim uzunluğa gelen düzeltme Ölçülen bir S uzunluğuna gelen düzeltme

41. Çelik şerit metre Sıcaklık Hatası Şerit metreler yapıldıkları maddenin cinsine göre ısı ile genleşirler. Bu genleşme şerit metrelerde uzunluk değişimine neden olur. Bu nedenle fabrikalarca verilen ve metrenin üzerinde yazan ayar sıcaklığından farkı bir sıcaklıkta ölçü yapılması durumunda sıcaklık farkı nedeniyle oluşan uzunluk değişimi düzeltme olarak getirilmelidir. Bu düzeltme özellikle hassas uzunluk ölümünde göz önünde bulundurulmalıdır. Şerit metreye getirilecek düzeltme Birim uzunluğa gelen düzeltme Ölçülen bir S uzunluğuna gelen düzeltme =0.0000125 t= Ölçü sıcaklığı

42. Teller Yardımıyla Hassas Uzunluk Ölçümü Tel uzunluğu : 24 m Tel kalınlığı : 1.65 mm Çekme kuvveti : 10 kg Eğim : 3 gon Doğruluk : 0.03 mm/Bant uzunluğu

43. Teller Yardımıyla Hassas Uzunlu Ölçümü Distometer ISETH Kern 1 1 2 3 1. Ölçü bronzları 2. İnvar tel 3. Distometer ISETH Uzunluk ölçü saati Çekme kuvveti ölçü saati • İnvar tel uzunluğu 1m - 50 m • Eğim kısıtlaması yok • Doğruluk 0.02mm/20m.

44. Elektro-optik Uzunluk Ölçümü Uzunluk ölçümünde taşıyıcı dalga olarak mikrodalgayı ve ışığı kullanan aletler geliştirilmiştir.Mikrodalga ile çalışan aletler uzun mesafelerde S>20 km için kullanılmaktadır. Mikrodalgalar ışığa göre meteorolojik koşullardan daha çok etkilendiklerinden mikrodalga ile çalışan aletlerle ulaşılabilen uzunluk ölçme doğruluğu ışık dalgaları ile çalışan aletlere göre daha düşüktür. Uygulamada taşıyıcı dalga olarak ışığın kullanıldığı elektro-optik uzunluk ölçerler daha yaygındır.

45. Elektro-optik Uzunluk Ölçümü • Elektro-optik uzunluk ölçümünde göndericiden yollanan elektromanyetik dalga yansıtıcıdan yansır ve alıcıya ulaşır. İki nokta arasındaki mesafe ya sinyalin gidiş dönüş zamanından (impuls yöntemi) ya da alınan sinyalin faz farkından (faz karşılaştırma yöntemi) yararlanılarak belirlenir.

46. Enterferometrik uzunluk ölçümü Elektro-optik uzunluk ölçümünde elekromanyetik spektrumun 0.5 μm ile 1.0 μm’lik kısmı yani görünen ışık ile kızılötesi ışık kullanılır. Bu spektrumdaki dalgalar doğrudan uzunluk ölçümünde sadece enterferometrik yöntem ile kullanılır. Enterferometrik yöntem çok hassas olmasına karşın kısa mesafelerin ölçümünde kullanılır. Bu spektrumdaki dalgaları uzun mesafelerin ölçümünde kullanabilmek için modüle edilmeleri gerekmektedir.

47. Elektronik Uzunluk Ölçümü Detaylı Bilgi Elektronik Ölçmeler Yansıtıcı EUÖ D İmpuls Yöntemi Faz Karşılaştırma Yöntemi Mesafe D Gönderici Gönderici Alıcı Alıcı İmpuls Faz Ölçer Zaman Ölçer c=Sinyal hızı t=Zaman N=Tam dalga boyu sayısı =Artık dalga boyu

48. Elektronik Uzunluk Ölçümü EUÖ’lerin Sınıflandırılması • 2-5 km, yakın mesafe uzunluk ölçerler • 15 km, uzak mesafe uzunluk ölçerler Elektronik Uzunluk Ölçümünde Doğruluk • 1 . . . 5mm Poligon, Kutupsal alım Aplikasyon • 1 . . . 5x10-6 D Sıfır Noktası Hatası Ölçek Hatası • 0.2. . . 1mm Hassas Ölçümlerde Mühendislik Ölçmelerinde • 0.2 . . . 1x10-6 D Örnek: Doğruluğu 1mm+3ppm olan bir uzunluk ölçer ile ölçülen 1 km uzunluğun doğruluğu ne kadardır ? 1mm+3x1.10-6=4mm

49. Yükseklik Farkı Ölçme Aletleri Nivolar Hortum Teraziler

50. Yükseklik Sistemleri Detaylı Bilgi Yükseklik Ölçmeleri Fiziksel Yeryüzü Jeoid Elipsoit Ortometrik Yükseklik:Çekül doğrultusu boyunca jeoid’den fiziksel yeryüzüne olan mesafedir. Elipsoidal Yükseklik:Elipsoit ile fiziksel yeryüzü arasındaki en kısa mesafedir.