沉降观测静力水准仪的分类及选型

本文通过从各类静力水准仪的原理出发，详细讲解各类水准仪的优缺点；帮助用户选择合适水准仪。

工具/原料

各类静力水准仪

动力水准仪

网关

其他配件

一、静力水准仪简介

1、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。

3、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、医警骀嗝炫药、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。能够直观的通过透明罐体看到液位的变化。因使用浮子，存在移动的部件，且体积难以缩小，某些地方有碍观瞻，使用受限。量程更是受限，常规为100-200mm，很难做到大量程。由于是靠磁场变动来获取液位变动的，因此抗电磁干扰能力较弱，不建议在电厂、高铁接触网附近、大型电力设备设附近使用。如果温度变化较大，浮子内部空气的体积变化将导致浮力变化，浮力此时将带来较大的系统误差。因此适合在相同的气温下做数据的对比。在昼夜温变较为剧烈的地方必须做防热、隔热处理。

2、优缺点：超声波静力水准仪的优点是无机械活动器件，传感器不和液体接触，抗电磁干扰能力踅斗渤汊强。缺点是受温度影响变化较大。超声波静力水准仪的基本原理和磁致伸缩水准仪一样是靠液位测量实现功能的，因此体积较大，不便与安装。影响超声波静力水准仪的因素还有液体表面和内部的气泡、悬浮物，引起反射混乱而产生的测量误差。使用时需要采取保温隔热措施，避免太阳照射带来的液体蒸发、气泡等带来的影响。另外，超声波静力水准仪的量程较小，通常仅为50-300mm。安装使用时对位置要求较高，需要人工用水准仪进行抄平，把静力水准仪安装在同一个水平上，以尽可能使用有限的量程。超声波静力水准仪属于精密的娇气的仪器，对使用环境要求较高，适合于室内使用，如科研院所等环境温度变化较小，液体介质受控的试验室。在户外工地等项目中较少使用。

五、压差式静力水准仪的原理及优缺点

1、压差式静力水准仪是用压力传感器测量液体压力的变化量再除以液体的密度和重力加速度得到液位变化的。因此各项关键指标高度依赖于压力传感器和计算的MCU及算法。随着科技的发展，测量液体压力的传感器不断出现，如扩散硅、MEMS等固态传感器，具有体积小、性价比高，数字化，容易和MCU集成等优点，得到了广泛的应用。因此数字压力传感器也在静力水准仪中得到较多应用。

2、压差式静力水准仪利用帕斯卡原理，液体压力仅与液面的高度有蔡龇呶挞关、因此体积可以做得非常小，便于安装使用。压差式静力水准仪通常使用扩散硅压力传感儡泌掩羞器实现压力测量的。因此可以在体积不变的情况下，根据需求选择合适的量程与精度。通常，压力传感器的精度0.01%FS。比如1米的量程精度为1mm，分辨率为0.1mm。需要注意的是，某些商家为了某些目的，标注的精度为分辨率，甚至有的根本不知道精度的意义，直接标注分辨力。静力水准仪使用水来做介质，对气温极为敏感。如低温时容易结冰、高温时容易膨胀等。需要采取防冻保温措施。如在低温环境，使用防冻液。高温时，采用保温隔热泡沫材料进行隔热，避免温差过大。

七、动力水准仪的原理及优缺点

1、随着结构健康监测的要求越来越高，对竖向位移的测量也出现了新的要求。如桥梁动态挠度、列车经过时轨道的竖向位移变化、高压注浆 时路基隆起、管廊架空施工时的挠度动态补偿等。

2、动力水准仪在同一个外壳内嵌的压力传感器、加速度传感器及倾斜角 度传感器、温度传感器硬件采集数据，高性能MCU运行实 现多传感器数据融合算法，对液体的流动惯性、粘滞阻尼及 温度做实时计算补偿，以获取高精度、高频率的竖向位移。