مقياس الميل

مقياس الميل هو جهاز قياس ميل حساس مصمم لقياس التغيرات الطفيفة جدًا عن المستوى الرأسي، سواء على الأرض أو في المنشآت. ^{[ 1 ]} تُستخدم مقاييس الميل على نطاق واسع لرصد البراكين ، واستجابة السدود لعمليات التعبئة، والحركات الطفيفة للانهيارات الأرضية المحتملة ، واتجاه وحجم الشقوق الهيدروليكية ، واستجابة المنشآت لتأثيرات مختلفة مثل الأحمال وهبوط الأساسات. قد تكون مقاييس الميل ميكانيكية بحتة أو مزودة بمستشعرات سلكية مهتزة أو مستشعرات إلكتروليتية للقياس الإلكتروني. يمكن لجهاز حساس أن يرصد تغيرات تصل إلى ثانية قوسية واحدة .

تتمتع أجهزة قياس الميل بتاريخ طويل ومتنوع، يشبه إلى حد ما تاريخ أجهزة قياس الزلازل . كان أول جهاز لقياس الميل عبارة عن بندول ثابت طويل . استُخدمت هذه الأجهزة في أولى السدود الخرسانية الكبيرة، ولا تزال تُستخدم حتى اليوم، مع إضافة تقنيات أحدث مثل عاكسات الليزر . على الرغم من استخدامها في تطبيقات أخرى مثل مراقبة البراكين، إلا أنها تعاني من عيوب واضحة، مثل طولها الكبير وحساسيتها لتيارات الهواء. حتى في السدود، يجري استبدالها تدريجيًا بأجهزة قياس الميل الإلكترونية الحديثة.

استُخدمت في رصد البراكين وحركة الأرض آنذاك مقياس الميل ذو الأنبوب المائي ذي القاعدة الطويلة. ^{[ 2 ]} في عام 1919، لاحظ الفيزيائي ألبرت أ. ميكلسون أن أفضل طريقة للحصول على حساسية عالية ومقاومة لتغيرات درجة الحرارة هي استخدام سطح تساوي الجهد المحدد بالماء في أنبوب ماء مدفون نصف ممتلئ. ^{[ 3 ]} كان هذا ترتيبًا بسيطًا لوعاءين مائيين متصلين بأنبوب طويل مملوء بالماء. أي تغيير في الميل يُسجل من خلال اختلاف علامة الامتلاء في أحد الوعاءين مقارنةً بالآخر. على الرغم من استخدامها على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم لأبحاث علوم الأرض، فقد ثبت أنها صعبة التشغيل. على سبيل المثال، نظرًا لحساسيتها العالية لفروق درجات الحرارة، يجب دائمًا قراءة قراءاتها في منتصف الليل.

يستخدم مقياس الميل الإلكتروني الحديث، الذي يحل تدريجيًا محل جميع أنواع مقاييس الميل الأخرى، مبدأ ميزان الفقاعة البسيط ، كما هو الحال في ميزان النجارة الشائع. ^{[ 4 ]} وكما هو موضح في الشكل، يستشعر ترتيب الأقطاب الكهربائية الموضع الدقيق للفقاعة في المحلول الإلكتروليتي، بدقة عالية. ويتم تسجيل أي تغييرات طفيفة في المستوى باستخدام مسجل بيانات قياسي. هذا الترتيب غير حساس لدرجة الحرارة، ويمكن تعويضه بالكامل باستخدام إلكترونيات حرارية مدمجة. ^{[ 5 ]}

تتيح تقنية حديثة تستخدم مستشعرات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) إمكانية قياس زاوية الميل بسهولة في وضع المحور الواحد أو المحورين. تتوفر أجهزة قياس الميل الرقمية ثنائية المحور فائقة الدقة، والمُشغّلة بتقنية MEMS، لتطبيقات قياس الزوايا السريعة وتحديد ملامح الأسطح التي تتطلب دقة عالية جدًا تصل إلى ثانية قوسية واحدة. يمكن تعويض هذه الأجهزة رقميًا ومعايرتها بدقة عالية لتصحيح اللاخطية وتغيرات درجة حرارة التشغيل، مما يُحسّن دقة الزاوية واستقرارها على نطاق أوسع من قياسات الزوايا ودرجات حرارة التشغيل. علاوة على ذلك، يُمكن للعرض الرقمي للقراءات أن يمنع بشكل فعال خطأ اختلاف المنظر الذي يحدث عند النظر إلى قوارير "الفقاعات" التقليدية الموجودة على مسافة بعيدة.

يُعدّ التنبؤ بالثوران البركاني من أبرز تطبيقات أجهزة قياس الميل. ^{[ 6 ]} وكما هو موضح في هذا الشكل من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، فإن بركان كيلاويا الرئيسي في هاواي يتبع نمطًا يتمثل في امتلاء الحجرة الرئيسية بالصهارة، ثم تفريغها إلى فتحة جانبية. يُظهر الرسم البياني هذا النمط من انتفاخ الحجرة الرئيسية (الذي يسجله جهاز قياس الميل)، ثم تفريغها، ثم ثوران الفتحة المجاورة. كل رقم عند ذروة الميل، على الرسم البياني، يُمثل ثورانًا مُسجلاً.

• 
  مبدأ عمل مقياس الميل الإلكتروني الحديث
• 
  رسم بياني يوضح دورة تضخم بركان كيلاويا

• نظام أمان السدود
• نظام تحديد المواقع التفاضلي
• الجيوميكانيكا
• مقياس الميل
• أساليب الاستشعار عن بعد
• ميكانيكا الصخور
• اختبار الميل (الهندسة الجيوتقنية)