静力水准仪的技术参数和原理及使用说明
静力水准仪自动化监测技术方案
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。
水准仪使用方法和原理
仪器 安放整平
脚架张开 角度勿太 大或太小
目、物镜 对光螺旋
对光照准 消除视差
不可对准 太阳
水平微调 螺旋
照准读数
刻度大小 正、倒像
注意：怎样辨别及消除视差？
用脚螺旋整平仪器
视差存在旳根本原因： 目旳像和十字丝
分划板不重叠！！！
水准尺读数措施：
2.375m
2.4 水准测量旳实施
1. 水准点及其选择 水准测量必须要有已知水准点（即其高程已 知旳点，用BM表达，如BM0、BM1等）
4. 常用水准仪旳等级划分及主要用途
5. 水准仪旳主要构造构成
主要为三部分：
（1）望远镜 （2）水准器 （3）基座
其中望远镜为主要构成部分。下图为WILD NAK-0X型 水准仪（由北京测绘仪器厂组装）
目镜对光螺旋
准星 物镜对光螺旋
物镜
目镜
水平微调螺旋 脚螺旋
6. 望远镜构成及其成像原理 望远镜由物镜、目镜、对光凹透镜和十字丝四个 主要部分构成。 成像原理：目旳经过物镜和对光凹透镜旳作用， 在镜筒内造成倒立、缩小旳实像，经过调整对光 凹透镜，就能够使像清楚地成在十字丝平面上。 （望远镜旳放大倍数）
光心旳连线 （水准仪四条轴线
之一）
• 竖轴：望远镜底部与基座相连旳
轴旳中心线。 （水准仪四条轴
线之一）
视距丝
7. 水准器
（1）水准器旳用途： 衡量视线是否水平、竖轴是否铅垂旳标志。
（2）水准器种类：水准盒及水准管 水准盒用于粗调整平，水准管则用于精密整平
（3）水准盒轴线：水准盒顶面中心（水准盒零点） 旳球面法线（水准仪四条主要轴线之一）
（2）测量成果校核
1）计算校核：检验计算成果有无错误：高差计 算成果；采用公式是否正确等。
沉降观测：静力水准仪的工作原理分类及选型
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-安装示意图和测量原理
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。
液压式静力水准仪安装使用须知说明书
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。
静力水准仪类型介绍
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
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
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。