靜力水準(zhǔn)儀概述

　　1基本概念

　　靜力水準(zhǔn)儀是一種高精密液位測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于測量多點(diǎn)的相對(duì)沉降。現(xiàn)階段，常用的靜力水準(zhǔn)儀有兩種：連通管式和壓力式。

　　目前在用的靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)多為連通管式靜力水準(zhǔn)，其利用相連容器中靜止液面在重力作用下保持同一水平這一特征來測量各監(jiān)測點(diǎn)間的高差。各監(jiān)測點(diǎn)間的液體通過管路連通，俗稱連通管法，其特點(diǎn)是各個(gè)容器中的液體是連通的，存在液體流動(dòng)和交換。

　　各個(gè)靜力水準(zhǔn)的儲(chǔ)液容器用通液管聯(lián)接，傳感器的浮子位置隨液位的變化而同步變化，其液位由距離傳感器測出，由此可測出各測點(diǎn)的液位變化量。

　　壓力式靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)是近年才出現(xiàn)的，其容器間的液體被金屬膜片分?jǐn)啵鱾€(gè)傳感器不存在液體間的相互交換，通過壓力傳感器測量金屬膜片壓力差的變化可計(jì)算監(jiān)測點(diǎn)間的高差。

　　相比較來說，連通管法受罐體長度的限制，其量程一般較壓力式的小，但其測量精度較高。而壓力式的傳感器通過壓力差進(jìn)行測量，其監(jiān)測點(diǎn)可以有較大的高程，傳感器的量程可以達(dá)到3000mm甚至以上。

　　值得注意的是，壓差式靜力水準(zhǔn)也是需要布設(shè)聯(lián)通管，即需要通液管將各個(gè)傳感器和儲(chǔ)液罐相連接，同時(shí)需要通氣管將各個(gè)傳感器連接保證其基本處于基本相同的氣壓環(huán)境下，從而保證其達(dá)到標(biāo)稱的測量精度。

　　2精度指標(biāo)

　　量程和精度是靜力水準(zhǔn)的兩個(gè)重要指標(biāo)。

　　對(duì)于同一型號(hào)的傳感器，一般情況下，量程越大，精度就越低。

　　目前常用的連通管式液體靜力水準(zhǔn)儀有20mrn～200mm多種量程，安裝時(shí)要求同組的傳感器大致位于同一水準(zhǔn)面高度。

　　壓力式傳感器的量程較大，一般大于500mm，現(xiàn)場安裝要求可適當(dāng)放寬。靜力水準(zhǔn)的標(biāo)稱精度一般與量程相關(guān)，不同型號(hào)的傳感器標(biāo)稱精度通常為滿量程的0.1%、0.7%。

　　一等及以上精度的觀測宜采用連通管式靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)。

　　3安裝使用

　　靜力水準(zhǔn)測量具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高、穩(wěn)定性好、無須通視等特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化沉降測量。自動(dòng)化測量應(yīng)有配套的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理與發(fā)布軟件系統(tǒng)。

　　靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)一般采用在監(jiān)測點(diǎn)上固定安裝的方式，在軌道交通、大壩、大型建筑底板等建筑結(jié)構(gòu)的差異沉降觀測中有較廣泛的應(yīng)用。在大型設(shè)備安裝的沉降觀測中，也可使用。

　　連通管式靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)要求所有測點(diǎn)的液面都位于一個(gè)水準(zhǔn)面上，初始安裝時(shí)要求各傳感器安裝在同一高度，安裝高度的偏差直接影響沉降測量的量程。

　　壓力式靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)的高差限制較寬，但也有相應(yīng)要求。一般情況下，所有傳感器安裝要低于儲(chǔ)液罐，在低于儲(chǔ)液罐 0.5-1.5m 范圍內(nèi)使用。具體依照傳感器的使用說明及現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行確定。

　　對(duì)于有縱坡的線路結(jié)構(gòu)，常常需分段分組安裝測線，相鄰測線交接處應(yīng)在同一結(jié)構(gòu)的上、下設(shè)置兩個(gè)傳感器作為轉(zhuǎn)接點(diǎn)。

　　變形測量作業(yè)現(xiàn)場，靜力水準(zhǔn)的參考點(diǎn)很難布設(shè)到穩(wěn)定區(qū)域，點(diǎn)位穩(wěn)定性很難滿足基準(zhǔn)點(diǎn)的要求，應(yīng)定期進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測。

　　4注意事項(xiàng)

　　連通管式靜力水準(zhǔn)浮子上、下的活動(dòng)范圍有限，傳感器的安裝高度應(yīng)統(tǒng)一，較大的差異直接影響其量程。

　　應(yīng)保證管路內(nèi)液體的流動(dòng)性，環(huán)境溫度可能達(dá)到冰點(diǎn)的安裝現(xiàn)場，填充液應(yīng)采用防凍液。

　　靜力水準(zhǔn)測量誤差源主要有液面高度(受外界環(huán)境影響)、液壓讀取元件等兩方面。液面高度受外界環(huán)境影響又分為：

　　1)非均勻溫度場下管路內(nèi)液體不均勻膨脹，導(dǎo)致液面高度變化(如基準(zhǔn)點(diǎn)處于陰涼區(qū)域而監(jiān)測點(diǎn)處于暴曬區(qū)域等);

　　2)不同氣壓、風(fēng)力導(dǎo)致局部液面壓力異常，導(dǎo)致液面高度變化(如連通管內(nèi)存在氣泡、液體揮發(fā)、不同傳感器氣壓有差異等);

　　3)液面受外界強(qiáng)迫振動(dòng)影響(如列車振動(dòng)、人為歡動(dòng)等)。

　　靜力水準(zhǔn)儀測量系統(tǒng)在長期運(yùn)營期間，難免發(fā)生液體蒸發(fā)引起的液面下降、個(gè)別傳感器損壞、局部管路滲漏等情況，應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。發(fā)生意外情況時(shí)為保證數(shù)據(jù)能順延，靜力水準(zhǔn)測量系統(tǒng)應(yīng)與水準(zhǔn)測量進(jìn)行互校。

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