沉降监测仪器静力水准沉降观测

　　基于HR8066型静力水准仪的沉降监测系统

　　2.1 HR8066型静力水准仪原理

　　在工业领域已广泛运用的HR8066型静力水准仪可以用来测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，其工作原理是来自双侧导压管的压力差值直接作用于变送器传感器双侧隔离膜片上，通过膜片内的密封液传导至测量元件上，测量元件将测得的压力信号转换为与之对应的电信号传递给转换器，经过放大等处理变为标准电信号输出，如图1所示。

　　HR8066型静力水准仪测量值是水头的压力，传感器自身无须储液罐，以HR8066型静力水准仪为例，其规格与传统静力水准仪相比大大减小。HR8066型静力水准仪测量的量程大，量程为50 mm～ 10000 mm(H2O)，测量精度为±0.075%，分辨率为±0.01%。当各HR8066型静力水准仪之间高差在10cm以内时，其测量精度可达±0.1 mm，与传统静力水准仪精度相当。当高差为1m时，其测量的精度为±0．75 mm，分辨率为±0．1 mm，可以弥补传统静力水准仪器量程小的缺点，使得沉降监测系统设计和安装更为方便，在线路纵断面设计坡度变化较大的区段更具有优势。HR8066型静力水准仪都是工业级应用产品，其长期稳定性5年可达±0.1%，可连续工作5 年不用调校零点，温度、静压对其影响很小，在高温、高压环境下均能保持较高的稳定性。

　　2.2 系统设计

　　基于HR8066型静力水准仪的沉降监测系统主要由现场监测设备及传感器子系统、数据采集与传输子系统、监控中心、用户子系统四大部分组成，如图2所示。

　　监测设备与传感器子系统主要是布置在监测现场的HR8066型静力水准仪和采集器等硬件设备;数据采集与传输子系统的主要功能是对采集器进行控制，定期采集相应的数据并向监控中心传入数据，并执行相关命令;监控中心是整个监测系统的控制中心、数据存储中心、数据处理、分析和评价中心、监测预警发布中心;用户子系统实现将各种数据实时按需求向用户展示，并且接受用户对系统的控制与输入。在现场采集端，HR8066型静力水准仪测量的是流体的过程压力，因此需要单独设置储液罐来保证整个系统的压力。在系统的一端设置储液罐，并与各个HR8066型静力水准仪的高压端用连通管连通，保障储液罐中液面的高度高于所有HR8066型静力水准仪中心位置的高度，如图3 所示。

　　当监测区段较长时，为保障整个系统的压力，可以在系统两端头分别设置储液罐。各监测点之间安装高差可根据测量精度选择，为保障监测精度优于±1.0 mm，监测点之间高差不宜大于1m

　　系统充入的液体一般采用防冻液，若用纯净水作为介质，应在水中加入防腐剂，防止液体变质。将防冻液倒入储液罐中，然后依次从远端打开HR8066型静力水准仪排气阀门排气，直到传感器监测数据稳定为止。用密度计在储液罐处测量填充液体的密度，作为参数输入，换算得到各监测点相对储液罐液面的高度差。

　　HR8066/67型高精度静力水准仪适用于要求较高的垂直位移或沉降变形监测，可监测到0.01mm的液位变化。仪器由一系列含有液位传感器的容器组成，多个容器间由充满液体的连通管连接在一起。基准容器位于稳定的基准点上，任何一个容器与基准容器间的高程变化都将引起相应容器内的液位变化。通过测量液位变化即可获取测点的高程变化。

　　HR8066/67型高精度静力水准仪采用全球范围内品质压力敏感元件，静力水准仪产品采用-20-60℃度整机多点全量程温度补偿工艺，具有测量精度高、无漂移、可靠性强、安装方便等优点。密封的外壳防潮性能好，可在相对湿度环境下长期连续工作。

　　说明：数据显示该产品稳定型可以在0.01mm内。

　　项目情况:东南某省隧道沉降监测，总长400m，高差8m，采用分段测量