基于HR8066型靜力水準儀的沉降監測系統

　　2.1 HR8066型靜力水準儀原理

　　在工業領域已廣泛運用的HR8066型靜力水準儀可以用來測量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，其工作原理是來自雙側導壓管的壓力差值直接作用于變送器傳感器雙側隔離膜片上，通過膜片內的密封液傳導至測量元件上，測量元件將測得的壓力信號轉換為與之對應的電信號傳遞給轉換器，經過放大等處理變為標準電信號輸出，如圖1所示。

　　HR8066型靜力水準儀測量值是水頭的壓力，傳感器自身無須儲液罐，以HR8066型靜力水準儀為例，其規格與傳統靜力水準儀相比大大減小。HR8066型靜力水準儀測量的量程大，量程為50 mm～ 10000 mm(H2O)，測量精度為±0.075%，分辨率為±0.01%。當各HR8066型靜力水準儀之間高差在10cm以內時，其測量精度可達±0.1 mm，與傳統靜力水準儀精度相當。當高差為1m時，其測量的精度為±0．75 mm，分辨率為±0．1 mm，可以彌補傳統靜力水準儀器量程小的缺點，使得沉降監測系統設計和安裝更為方便，在線路縱斷面設計坡度變化較大的區段更具有優勢。HR8066型靜力水準儀都是工業級應用產品，其長期穩定性5年可達±0.1%，可連續工作5 年不用調校零點，溫度、靜壓對其影響很小，在高溫、高壓環境下均能保持較高的穩定性。

　　2.2 系統設計

　　基于HR8066型靜力水準儀的沉降監測系統主要由現場監測設備及傳感器子系統、數據采集與傳輸子系統、監控中心、用戶子系統四大部分組成，如圖2所示。

　　監測設備與傳感器子系統主要是布置在監測現場的HR8066型靜力水準儀和采集器等硬件設備;數據采集與傳輸子系統的主要功能是對采集器進行控制，定期采集相應的數據并向監控中心傳入數據，并執行相關命令;監控中心是整個監測系統的控制中心、數據存儲中心、數據處理、分析和評價中心、監測預警發布中心;用戶子系統實現將各種數據實時按需求向用戶展示，并且接受用戶對系統的控制與輸入。在現場采集端，HR8066型靜力水準儀測量的是流體的過程壓力，因此需要單獨設置儲液罐來保證整個系統的壓力。在系統的一端設置儲液罐，并與各個HR8066型靜力水準儀的高壓端用連通管連通，保障儲液罐中液面的高度高于所有HR8066型靜力水準儀中心位置的高度，如圖3 所示。

　　當監測區段較長時，為保障整個系統的壓力，可以在系統兩端頭分別設置儲液罐。各監測點之間安裝高差可根據測量精度選擇，為保障監測精度優于±1.0 mm，監測點之間高差不宜大于1m

　　系統充入的液體一般采用防凍液，若用純凈水作為介質，應在水中加入防腐劑，防止液體變質。將防凍液倒入儲液罐中，然后依次從遠端打開HR8066型靜力水準儀排氣閥門排氣，直到傳感器監測數據穩定為止。用密度計在儲液罐處測量填充液體的密度，作為參數輸入，換算得到各監測點相對儲液罐液面的高度差。

　　HR8066/67型高精度靜力水準儀適用于要求較高的垂直位移或沉降變形監測，可監測到0.01mm的液位變化。儀器由一系列含有液位傳感器的容器組成，多個容器間由充滿液體的連通管連接在一起?；鶞嗜萜魑挥诜€定的基準點上，任何一個容器與基準容器間的高程變化都將引起相應容器內的液位變化。通過測量液位變化即可獲取測點的高程變化。

　　HR8066/67型高精度靜力水準儀采用全球范圍內品質壓力敏感元件，靜力水準儀產品采用-20-60℃度整機多點全量程溫度補償工藝，具有測量精度高、無漂移、可靠性強、安裝方便等優點。密封的外殼防潮性能好，可在相對濕度環境下長期連續工作。

　　說明：數據顯示該產品穩定型可以在0.01mm內。

　　項目情況:東南某省隧道沉降監測，總長400m，高差8m，采用分段測量