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静力水准仪自动化监测技术方案一、静力水准仪简介对结构健康影响最大的外力因素是重力，因此结构的竖向位移最能代表结构位置的变化。
竖向位移通常也简称沉降。
传统的人工测量耗时太多，监测周期长，只能反应变化的长期趋势。
难以反应快速变化的竖向位移。
而静力水准仪可用来在线自动测量沉降数据。
二、静力水准仪的原理及分类静力水准仪是依据“连通管”原理工作的：两端开口与大气相通的U型管注入液体后，液体在大气压力和重力的作用下，最终会保持在同一个水平面。
测量出测点液位的变化，即可得到测点的位置变化。
根据这个原理，市面上出现了液位式静力水准仪和压差式静力水准仪。
液位式水准仪是通过测量每个测点液位变化的高度来计算沉降的，而压差式静力水准仪是通过计算不同测点间的液体压力变化量再除以液体的密度和重力加速度得到沉降值。
液位式静力水准仪由于原理简单，液位变化直观，测量液位的技术简单成熟，因此种类繁多。
液位测量的方式有机械式、非机械式两种。
机械式的液位测量是在液位中放入浮球，液位变化时，浮球会随液位而变动，测量出浮球的位置变化，即可得到液位的变化。
常见的测量浮球位置变化是通过磁致伸缩原理来实现的。
非机械式的液位测量方式有超声波、电容，毫米波雷达、机器视觉、压差。
超声波、毫米波液位测量是利用超声波或电磁波遇到液体与气体的界面时会发生反射的原理，测量出超声波在液体中传播所用的时间，根据液体中声波的速度，求出液位的。
机器视觉是利用摄像装置，观察辅助激光光束在液面的光斑位置变化，求出液位变化的。
由于摄像装置的光学器件会收到水蒸气的遮蔽、侵蚀等影响，对视频数据的解算需要硬件和软件支持，结构复杂，体积较大、成本较高，目前极少有应用，因此本文不做展开介绍。
电容式液位测量原理是利用液位变化时，液体与上方的金属之间的电容会发生变化。
通过测量电容的变化，可求出液位的变化。
由于影响到电容的不仅是两极板之间的距离，液体上方的空气密度、温度、结构件几何尺寸都会影响到电容的变化，且测量的量程较小。
沉降观测：静力水准仪的工作原理分类及选型一、静力水准仪简介对结构影响最大的因素是重力，因此以结构的竖向位移最能代表结构位置的变化。
竖向位移通常也简称沉降。
传统的人工测量耗时太多，监测周期长，只能反应变化的长期趋势。
难以反应快速变化的竖向位移。
而静力水准仪可用来在线自动测量沉降数据。
二、静力水准仪的原理及分类静力水准仪的根据是“连通管”原理。
两端开口的U型管注入液体后，液体在大气压力和重力的作用下，最终会保持在同一个水平面。
根据这个原理，市面上出现了液位式静力水准仪和压差式静力水准仪。
液位式水准仪是通过测量每个测点液位变化的高度来计算沉降的，而压差式静力水准仪是通过计算不同测点间的液体压力变化量再除以液体的密度和重力加速度得到沉降值。
液位式水准仪按照液位测量的方式可分为磁致伸缩、超声波、电容三种。
三、磁致伸缩静力水准仪的原理及优缺点磁致伸缩指铁磁质中磁化方向的改变会引起介质晶格间距的改变，从而使得铁磁质的长度和体积发生改变的现象。
磁致伸缩液位传感器是利用磁致伸缩效应，利用两个不同磁场相交时产生的应变脉冲信号被检测到的时间来计算出磁场相交点的准确位置，从而测量出液位的高度。
在磁致伸缩液位水准仪的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。
在浮子内部有一组永久磁环。
当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。
通过测量脉冲电流与扭转波的时间差可以精确地确定浮子所在的位置，即液面的位置。
优缺点：磁致伸缩液位静力水准仪价格较为便宜，较多的用于石油、化工原料储存、生化、医药、食品饮料、大坝水位、水库水位监测与污水处理等。
近些年有业内人士用来做建筑结构的沉降观测。
磁致伸缩静力水准仪的测量精度为1mm，测量的是浮子的移动高度。
能够直观地通过透明罐体看到液位的变化。
静力水准仪—安装示意图和工作原理
1、静力水准仪安装示意图
1-液位传感器；2-保护罩；3-螺母；4-螺栓；5-液缸；6-浮筒;7-地脚螺栓；8-气管接头；9-液管接头；10-气管；11-液管；12-防冻液；13-导线；14-PVC 钢丝软管；15-气管堵头；16-液管堵头
埋入式连通液位沉降计示意图
2、静力水准测量数据处理：
静力水准仪利用连通液的原理，多支通过连通管连接在一
起的储液罐的液面总是在同一个水平面，通过测量不同
储液罐的液面高度，经过计算就可以得出各个静力水准
仪的相对差异沉降。
即只需读出各个静力水准仪的测量值，与基准点的测量
值相减即可求出各点之间的沉降差异。
如果
知道基准点高程变化，可相加基准点高程变化数据得出
各个测点的绝对变化量。
3、静力水准仪应用领域和厂家：
静力水准仪测量差异沉降，该产品主要用于路基、路堑、桥梁、建筑、地铁及桥路过渡段的监测测量。
静压力液压式静力水准仪安装使用须知上海朝辉压力仪器有限公司目录第一部分产品概括 (3)第二部分监测系统组成及工作原理 (3)系统组成 (3)系统的工作原理 (4)测量原理 (4)水准仪参数 (5)产品结构图 (6)第三部分监测系统的安装 (6)概括 (6)测量基准点 (7)安装座或安装架的固定 (7)监测点安装--侧装式 (7)监测点安装--平装式 (8)贮液容器的安装 (9)连接通液管 (9)连接通气管 (10)信号线连接 (10)系统充液 (11)第四部分监测系统测试 (12)第五部分注意事项及简单异常维护 (12)注意事项 (12)简单异常及维护 (13)第一部分产品概括静压式静力水准仪是监测工程沉降系统中的重要底层监测传感器；静力水准测量系统是通过测量两点间或多点间液面沉降相对液面高度变化的精密仪器。
主要用于大坝、核电站、风力电站、高层建筑、矿山、滑坡、桥梁等垂直位移和倾斜的监测。
静力水准系统一般安装在被测物体等高的测墩（基台）上或被测物体墙壁等高线上，通常采用模块化自动测量单元采集数据，通过有线或无线通讯与计算机连接，从而实现自动化观测。
第二部分监测系统组成及工作原理系统组成静力水准监测系统由采集器、一只基准点静力水准仪和若干只监测点静力水准仪，通过水准仪的安装架、数据传输线缆、液体连通管及固定配件、大气连通管及固定配件、干燥管、液体等组成。
安装方式分为测墩平装式安装和墙壁侧装式安装两种方式，视现场条件和设计要求选定。
系统组成示意图系统的工作原理静力水准监测系统由监测点传感器、基准点传感器、液箱、采集器、数据处理中心组成，传感监测系统至少由三只传感器组成，其中一个基准点和至少2个监测点组成。
采集系统实时或按设定时间、频率采集监测点的数据和基准点的数据传输至数据处理中心，数据处理中心通过对各时间段采集是数据综合分析对比，得出监测点的沉降数据，以此来判定被监测点是否处于安全状态。
所有静力水准仪的压力通过管道以串联或并联形式连接至贮液箱的接口上，贮液箱内注入液体后，液体通过液管传输到每一个静力水准仪的压力腔内，同时排除腔体和管道内的空气以减少空气在冷热状态下对传感器精度的影响；当液体液面完全静止后系统中所有连通容器内的液面应同在一个大地水准面上，此时每一容器的液位由传感器测出差异沉降。
静力水准仪------产品技术静力水准仪是一种高精密液位测量系统，该系统适用于测量多点的相对沉降。
在使用中，多个静力水准仪的容器用通液管联接，每一容器的液位由磁致伸缩式传感器测出，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量。
在静力水准仪的系统中，所有各测点的垂直位移均是相对于其中的一点(又叫基准点)变化，该点的垂直位移是相对恒定的或者是可用其它方式准确确定，以便能精确计算出静力水准仪系统各测点的沉降变化量。
液压式静力水准系统（压差式）是利用液压敏感单元测量各个测点储液器内压强变化值相对于基准点的变化计算出各测点压强变化量进而解算出沉降变化量。
主要应于地铁隧道、高铁路基、水利大坝等沉降变形监测领域。
------特点·稳定性好、抗干扰能力强，受外界温度环境影响小。
传感器可自动进行实时温度补偿，提高了传感器在不同气候条件下的适应性及监测数据的准确性。
·量程大故在其量程范围之内，现场安装不需要将测点调平，故适用于地铁运营、大型桥梁等项目自动化监测.·体积小、防潮防水，全密封结构可以埋设于路面以下方便道路交通，故适合高铁路基等自动化沉降监测项目。
------设备参数有效量程：500、1000mm、2000mm等可选显示精度：0.01mm实际精度：0.1mm（0.2mm）工作电压：12v-36v工作温度：-25℃~75℃伸缩式静力水准仪（电感式）采用的传感器是利用磁致伸缩原理开发出的新一代高精度液位测量产品，是一种非接触式液位测量传感器。
该传感器具有高分辨率、高精度、高稳定性、高可靠性、响应时间快，工作寿命长等优点。
磁致伸缩式传感器主要由测杆、电子仓和套在测杆上的非接触磁浮球组成。
测杆内装有磁致伸缩线(波导丝)，测杆由不导磁的不锈钢管制成。
测量时由电路发出起始脉冲，起始脉冲在波导丝中传输，产生沿波导丝方向的旋转磁场，当这个磁场与浮球中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使波导丝发生扭动，这一扭动被电子拾能机构所感知并转换成相应的电流脉冲，测量电路计算出两个脉冲之间的时间差，即可精确地测出被测液位值。
静力水准仪通用技术要求1范围本文件规定了静力水准仪通用技术要求。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成文件必不可少的条款。
所引用的文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB191包装储运图示标志GB6388运输包装收发货标志GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GBZT2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GBZT2423.3电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热GBZT4857.5包装运输包装件跌落试验方法GB/T4857.10包装运输包装件基本试验第10部分：正弦变频振动试验方法GB“7665传感器通用术语DI√Γ948混凝土坝监测仪器系列型谱D1ZT5178混凝土坝安全监测技术规范DI√Γ5211大坝安全监测自动化技术规范DI√Γ1020电容式静力水准仪DI√Γ1086光电式(CCD)静力水准仪3术语与定义3.1倾角式静力水准仪(Ob1iquitystatic1eve1)将液面高度变化转换成角度变化并输出信号的仪器。
3.2光电式静力水准仪(PhotoeIeCtriCtypestatic1eve1)通过线位移传感器感受液面高度变化并输出信号的仪器。
3.3压差式静力水准仪(PreSSUredifferencestatic1eve1)将液面高度变化转换成水位压差的变化并输出信号的仪器。
4概述静力水准仪根据监测液面高度变化的原理不同，主要分为倾角式静力水准仪(图1所示)、压差式静力水准仪(图2所示)和光电式静力水准仪(图3所示)三种。
倾角式静力水准仪和光电式静力水准仪的测量范围为(0-500)mm、压差式静力水准仪的测量范围为(0-5000)mm。
图3光电式静力水准仪结构示意图1一位移传感静；2一箱体：3—浮球5要求5.1一般机械要求仪器的结构应能保证在规定使用条件下不引起任何危险，应保证防破裂、防爆燃、防异物、防腐蚀。
静力水准仪的分类和选型以静力水准仪的分类和选型为标题，写一篇文章。
静力水准仪是一种常用的测量仪器，广泛应用于土木工程、建筑工程等领域。
根据其测量原理和功能特点的不同，可以将静力水准仪分为多种不同的类型。
本文将对静力水准仪的分类和选型进行详细介绍。
一、按测量原理分类1. 重力式静力水准仪重力式静力水准仪是最常见的一种类型。
它利用重力传感器测量地面的重力加速度，通过计算得出高程差。
重力式静力水准仪的优点是测量精度高，适用范围广，但由于其结构复杂，价格相对较高。
2. 气压式静力水准仪气压式静力水准仪是利用大气压力的变化来测量地面高程差的一种仪器。
它通过测量气压的变化来计算出高程差。
气压式静力水准仪的优点是结构简单，价格较低，但测量精度相对较低。
3. 光学式静力水准仪光学式静力水准仪利用光学原理进行高程差的测量。
它通过观察视线的水平位置和高程差之间的关系来计算出高程差。
光学式静力水准仪的优点是测量精度高，适用于远距离测量，但不适用于复杂地形。
二、按功能特点分类1. 自动水准仪自动水准仪是一种自动调平的静力水准仪。
它利用内置的自动调平系统，可以在不平坦的地面上自动平衡，提高测量的准确性和效率。
自动水准仪适用于大面积的高程测量，如道路、铁路等工程。
2. 数字水准仪数字水准仪是一种具有数字显示和数据存储功能的静力水准仪。
它可以将测量结果直接显示在仪器上，并可以通过连接计算机进行数据处理和存储。
数字水准仪的优点是操作简便，数据处理方便，适用于大量数据的测量和分析。
3. 无人机水准仪无人机水准仪是将无人机与静力水准仪相结合的一种测量工具。
它利用无人机的飞行能力和携带静力水准仪的能力，可以实现大范围、高精度的高程测量。
无人机水准仪适用于复杂地形、难以到达的区域以及大规模的测量任务。
三、选型指南1. 根据测量精度要求选择合适的水准仪。
如果对测量精度要求较高，可以选择重力式或光学式静力水准仪；如果对测量精度要求较低，可以选择气压式静力水准仪。
BGK4676 CCD静力水准仪 使 用 说 明 书基康仪器（北京）有限公司2008 年4 月目 录一．概述.......................................................... .1 二．技术指标...................................................... .1 三．仪器原理及结构.. (1)（一）．基本原理 ................................................... .1 （二）.仪器结构.. (2)1．底筒 (2)2．浮子部件 (2)3．C C D部件 (2)4．上盖 (2)四．安装方法 (3)1．安装予埋底板组件或仪器支架 (3)2．安装仪器 (4)3．仪器精确调整 (4)五．使用方法 (4)1．连接方法 (4)2．观测数据处理方法 (5)六．数据收集仪的使用说明 (6)七．常见故障与排除方法 (9)一．概 述BGK4676 CCD 静力水准仪是应用于基础与建筑物垂直变形观测的仪器。
仪器利用连通管原理多点连通，通过连通容器中的浮子跟踪液位，将被测参点的垂直位移转换为标志杆的位移，通过对线阵CCD扫描图象的识别检测被测点的垂直位移。
本仪器为智能型数字化自动测量仪器，具有目标自动判断识别功能和故障自动诊断功能，本仪器以CCD 器件构成智能型位移传感器作位移检测单元，无电学漂移问题，可靠性高。
二．技术指标测量范围：10mm分 辨 率：0.001mm测量精度：0.01mm电学漂移：无信号输出： RS485供电电源：交流220V±20％，50Hz功 耗：3W体 积：Φ150×250(高)重 量：5kg环境温度：-10℃ ～ + 50℃环境湿度：95%RH, 无凝结三．仪器原理及结构（一）.仪器原理本仪器选择光电图像传感方法，采用CCD器件构成位移检测单元，传感器单元由平行光光源和CCD 光接收器等部分组成。
上海沉降自动化监测静力水准仪工作原理
上海沉降自动化监测静力水准仪是一种用于监测地表沉降的仪器，它采用了静力水准仪的原理，通过测量水准仪的水准高度变化来监测地表沉降。
静力水准仪的工作原理是：将水准仪安装在地表上，然后将水准仪的水准高度设定为一个固定的值，当地表沉降时，水准仪的水准高度也会随之变化，从而可以检测到地表沉降的情况。
上海沉降自动化监测静力水准仪的优点是：它可以实时监测地表沉降，可以检测到微小的沉降变化，而且可以连接到计算机，实现远程监测，可以更好地掌握地表沉降的变化情况。
FTJS-1000型静力水准仪一、产品介绍结构组成：FTJS-1000型晶硅式静力水准仪是由储液器、高精度感应器、处理模块、保护罩等部件组成。
适用于地铁、隧道、桥梁、建筑物、大坝、城市管道、基坑、路面等各种沉降监测。
FTJS-1000晶硅式静力水准仪是一种差压式的传感器，利用各个监测点之间的压力值的变化计算出沉降量，传感器体积小、量程大，在其量程之内，静力水准仪可以随着地面走势安装而不需要调平，全密封结构可以埋设于地下方便道路交通。
二、设备原理FTJS-1000型晶硅式静力水准仪是通过一根透明的PU管连起来的，最后连接到一个储液罐上面，相比于管线的容量，储液罐拥有足够大的容量，能够有效减少管线容量由于温度变化导致的细微变化所带来的影响。
其中任意一个传感器的高层一旦确定或者通过其它方式测定,该测点就可以做为基准点。
或将储液罐视为基准点时，即可通过压力传感器的压力变化直接获取该测点的相对沉降（或抬升）。
为消除大气压的影响，所有的传感器共用一根通气管，最后连接到储液罐，形成了一个封闭的气压自平衡系统。
三、设备参数名称晶硅式静力水准仪型号FTJS-1000量程1000mm、3500mm、5000mm可选精度0.1mm分辨率0.01mm工作电压9v-28v输出RS485工作温度-20℃～80℃防护等级IP65外形尺寸长：14.3cm、宽：9cm、高：6cm四、产品特点1、大量程，最大5m的量程，能够在高差大的地铁隧道里面使用，而不需要增加动基点,减少设备数量、工作量；2、监测距离长,可以在可视或者不可视的情况下达到长距离监测,使用于那些大的保护区;3、体积小、全密封结构，安装时不需要打水平，设备不需要调水平,大大减少了安装的时间；4、插拔式接口，公司根据现场情况配好线缆，减免了现场接线的时间以及因为现场接线造成的失误；5、独特的性能，可以随意安装在管片或者轨道中间上面，能在复杂环境和不可视的环境下工作；6、高精度大量程，能够用在水利大坝、建筑、管道上面。
磁致式静力水准
磁致式静力水准是一种高精度测量地面高差的仪器。
它利用磁致效应和静力平衡原理，能够精确测量不同位置之间的高差，广泛应用于土木工程、地质勘探和地质灾害监测等领域。
磁致式静力水准的工作原理是通过测量重力产生的力矩与磁场产生的力矩之间的平衡关系来确定测量点的高差。
它由垂直测量管、磁力控制系统和显示系统组成。
在测量过程中，先将测量管与参考点进行精确对准，然后根据磁力传感器测量的磁场强度和重力传感器测量的重力加速度计算出高差值。
通过精确的校准和多次测量，可以得到更加准确的结果。
与传统的光学水准仪相比，磁致式静力水准具有更高的测量精度和更大的测量范围。
它可以在不同地形条件下进行测量，不受天气和光照条件的限制。
同时，它还可以进行连续测量，提高测量效率。
磁致式静力水准在土木工程中的应用非常广泛。
在道路施工中，可以用来测量不同路段之间的高差，以确定路面的坡度和平整程度。
在建筑施工中，可以测量楼层之间的高差，确保建筑物的平整度和结构稳定性。
在水利工程中，可以测量水库和河流的水面高程，为水资源的合理利用提供数据支持。
此外，磁致式静力水准还可以用于地质勘探和地质灾害监测。
在地质勘探中，可以测量地下岩石层的高度和分布，为地质勘探工作提供数据支持。
在地质灾害监测中，可以测量地面沉降和地裂缝的变化，及时预警和防范地质灾害的发生。
总之，磁致式静力水准是一种高精度、高效率的测量工具，广泛应用于土木工程、地质勘探和地质灾害监测等领域。
它的出现和应用，为相关领域的科学研究和工程建设提供了有力的支持。
JL-1 型静力水准仪适用于测量土石坝、边坡、地基等构筑体的沉降变形。
JL-1型静力水准仪是由磁致伸缩式传感器组成的高精密液位测量仪器,测量时将多台静力水准仪的容器用通液管连接，传感器的磁浮子位置随液位同步变化，每台容器的液位由磁致伸缩式传感器测出，通过计算可得出各测点的沉降量。
静力水准仪主要技术参数
静力水准仪及配套设备图片
静力水准仪(智能)
沉降计(智能)
倾斜仪(智能)
斜坡式倾斜仪(智能) 土体沉降计(智能)
读数仪(智能) MCU 自动测量单元
振弦测量模块 单点采集模块
南京葛南实业有限公司是专业从事安全监测仪器及其自动化数据采集设备研发、生产、销售、服务的高科技企业。
公司产品广泛应用于水利水电、铁路桥梁、矿山隧道、海洋边坡、基坑建筑等工程领域，其中智能振弦式传感器技术水准国内领先，是业界智能传感器技术的领跑者。
静力静力水准仪是一种高精密液位测量系统，该系统适用于测量多点的相对沉降。
在使用中，多个静力水准仪的容器用通液管联接，每一容器的液位由磁致伸缩式传感器测出，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量。
在静力水准仪的系统中，所有各测点的垂直位移均是相对于其中的一点(又叫基准点)变化，该点的垂直位移是相对恒定的或者是可用其它方式准确确定，以便能精确计算出静力水准仪系统各测点的沉降变化量。
静力水准仪有多种类型，包括：振弦式，电阻式，液位式等等。
这里主要介绍液位式静力水准仪。
JL-1型磁致伸缩式静力水准仪采用的传感器是利用磁致伸缩原理开发出的新一代高精度液位测量产品，是一种非接触式液位测量传感器。
该传感器具有高分辨率、高精度、高稳定性、高可靠性、响应时间快，工作寿命长等优点。
特点：直线测量，绝对位置输出，非接触式连续测量，永不磨损，防护等级IP65。
传感器不用重新标定，也不用定期维护，输入/输出多种选择，可选择电压、电流模拟信号输出，RS485数字信号输出。
安装简单方便与其它液位变送器和液位计相比有明显的优势。
静力水准仪用途静力水准仪是用于测量基础和建筑物各个测点的相对沉降的精密仪器。
主要用于大型建筑物如水电站厂、坝、高层建筑物、核电站、水利枢纽工程岩体等各测点不均匀沉降的测量。
技术参数1)测量范围：0～100mm(超量程可达120mm以上)2)供电电压：+12VDC±10%3)输出电流：4～20mA4)负载能力：电流信号输出最大负载200Ω6)最小读数：≤0.5mm7)线性度：≤±0.5%FS8)不重复性：≤0.5%FS9) 滞后：≤0.5%FS10)工作温度：－25～+80℃11)温度影响：≤0.07%FS/℃。
压差式静力水准仪原理
压差式静力水准仪原理是通过测量液体在两个不同高度处的压力差，来求出地面或其他水平面的高度差。
该仪器由压力接收器、液位计、精度水银柱和支撑部件等组成。
在使用压差式静力水准仪时，先将两个压力接收器放置在需要测量的高度处，并且相距一定的距离。
然后，在两个接收器之间连通一段管道，使两个接收器内部的液面相等，并且与地面平齐。
然后，打开液位计调整装置，使得两个液银柱的高度相等。
此时，在液位计的标度上可以读取出两个接收器液面高度差，从而求出所需测量的高度差。
压差式静力水准仪原理依赖于液体在重力作用下的压力差，因此精度较高。
同时，该仪器测量过程简单、操作方便，适用于各种地形的高程测量需求。
