1、1 靜力水準系統21.1系統的結構21.2系統的工作原理22 靜力水準儀42.1背景技術42.2靜力水準儀結構42.3靜力水準儀特點52.4靜力水準儀傳感器52.5傳感器的結構和工作原理52.6靜力水準儀的讀數與計算62.6.1讀數62.6.2計算62.6.3說明62.7靜力水準儀的數據傳輸72.7.1數據傳輸注意事項72.7.2數據傳輸電纜72.7.3數據傳輸接線方法72.8靜力水準儀的安裝72.8.1測墩安裝82.8.2墻壁安裝82.8.3安裝地板和安裝架的固定92.8.4貯液容器的安裝92.8.5連接通液管92.8.6系統充液92.8.7安裝傳感器102.8.8安裝通氣管103系統軟件簡

2、介101靜力水準系統1.1系統的結構靜力水準系統的結構由靜力水準儀及安裝架、液體連通管及固定配件、通氣連通管及固定配件、干燥管、液體等組成。安裝方式分為測墩式安裝和墻壁式安裝兩種方式，視現場條件和設計要求選定，如圖示1。靜力水準系統結構示意圖示1(模型)1.2系統的工作原理靜力水準系統工作原理圖示2 靜力水準系統工作原理圖示32靜力水準儀2.1背景技術本系統所述的磁致伸縮液位計傳感器，型號為JL-1。該傳感器是利用磁致伸縮原理開發出的新一代高精度液位測量產品，是一種非接觸式液位測量傳感器。浮子在測桿上的位置隨貯液容器內液位的變化而同步變化，通過二次儀表可測得變化數據，從而計算出液位的變化量。能

3、有效地克服其它類型傳感器所存在的以上問題,高精度、高穩定性、高可靠性、安裝簡便等優點。2.2靜力水準儀結構本文著重介紹HC-J100式靜力水準儀，其結構主要由觀測電纜、傳感器、水平泡、氣管接頭、通氣管、加液塞、上端蓋、貯液筒、防凍液、下端蓋、通液管接頭、通液管、底板、調節螺栓、安裝架等部件組成，如圖示4。JL-1型磁致伸縮式靜力水準儀結構圖示42.3靜力水準儀的特點本HC-J100式靜力水準儀的特點：1.采用有機玻璃管作為貯液容器，透明度好，可以直觀的反應容器內液面的高度便于目測。2.上下端蓋采用鋁合金材料制成，表面氧化發黑處理，及輕便又防銹。3.傳感器采用全不銹鋼制造永不生銹，外部全封閉式結

4、構，防水性能好。4.傳感器安裝采用螺紋連接固定，無需其它附件，及簡單又牢靠。5.上端蓋或底板上裝有水平泡，便于儀器的安裝調平。6.安裝架裝有3套調節螺栓對儀器底板形成3點支撐，便于儀器的安裝調平7.安裝架適用在測墩和墻壁安裝，無需增加附件，固定簡單方便。2.4靜力水準儀傳感器HC-J100式靜力水準儀采用的傳感器，是利用磁致伸縮原理開發出的新一代高精度液位測量產品，是一種非接觸式液位測量傳感器。具有高分辨率、高精度、高穩定性、高可靠性、響應時間快，工作壽命長等優點。主要特點：直線測量，絕對位置輸出；非接觸式連續測量，永不磨損；傳感器不用重新標定，也不用定期維護；輸入/輸出多種選擇，可選擇電壓、

5、電流模擬信號輸出，RS485數字信號輸出；安裝簡單方便與其它液位計相比有明顯的優勢。傳感器的主要技術指標1.測量范圍：050mm(超量程可達70mm以上)2.供電電壓：+12VDC±10%3.輸出電流：420mA4.負載能力：電流信號輸出最大負載2005.系統測量最小值：0.5mm6.線性度：±0.5%FS7.不重復性：0.5%FS8.滯后：0.5%FS9.工作溫度：258010.溫度影響：0.007%FS/2.5傳感器的結構和工作原理JL-1型靜力水準儀所使用的磁致伸縮液位傳感器主要由測桿、電子倉、觀測電纜以及套在測桿上的非接觸磁浮球組成,如圖示5。JL-1型磁致伸縮式量

6、水堰計傳感器的工作原理磁致伸縮液位傳感器的測桿內裝有磁致伸縮線(波導絲)，測桿由不導磁的不銹鋼管制成，可靠地保護了波導絲。工作時，由電路產生一起始脈沖，起始脈沖在波導絲中傳輸時，產生沿波導絲方向的旋轉磁場，當這個磁場與浮球中的永久磁場相遇時，產生磁致伸縮效應，使波導絲發生扭動，這一扭動被電子拾能機構所感知并轉換成相應的電流脈沖，測量電路計算出兩個脈沖之間的時間差，即可精確地測出被測液位值。2.6靜力水準儀的讀數與計算2.6.1讀數1.手動采集數據可使用HC-1212型讀數儀直接讀取模數F。2.自動采集數據可使用HC-C800分布式模塊化自動測量單元測量(模數F=讀數×100，小數點后

7、4舍5入)。3.計算機讀取(使用專用軟件，直接讀取工程值）。 2.6.2計算1.靜力水準儀基準點液位變化量hj(mm)可按下列公式計算：hj=Kj(FjFoj)在此：Kj靜力水準儀基準點傳感器系數(mm/F)Fj靜力水準儀基準點的當前讀數(F)Foj靜力水準儀基準點的初始讀數(F)2.靜力水準儀各觀測點液位變化量hi(mm)可按下列公式計算：hi=Ki(FiFoi)在此：Ki靜力水準儀觀測點傳感器系數(mm/F)Foi靜力水準儀觀測點的初始讀數(F)Fi靜力水準儀觀測點的當前讀數(F)3.各觀測點沉降或抬高的變化量Hi(mm)可按下列公式計算：Hi=hjhi =Kj(FjFoj)Ki(FiFo

8、i)2.6.3說明1.當靜力水準儀觀測計算值Hi為負值時表示觀測點地基沉降。2.當靜力水準儀觀測計算值Hi為正值時表示觀測點地基抬高。3.在正常工作范圍內溫度的變化對系統本身的影響很小，溫度修正系數遠遠小于最小讀數，可忽略溫度對系統的影響。2.7靜力水準儀的數據傳輸2.7.1數據傳輸注意事項數據傳輸電纜線必須避開大功率電源、射頻信號源和其它有噪聲的傳輸線等。電纜的屏蔽線必須完好無斷線，用二次儀表讀取數據時傳感器的屏蔽線必須連接儀表地端。二次儀表必須具備防雷措施。2.7.2數據傳輸電纜傳感器的引線方式為屏蔽電纜直接出線(紅、黑、綠、白四芯屏蔽線),電源的地線可以和信號地線共用短接。傳輸電纜選用相

9、同型號的四芯屏蔽電纜。2.7.3數據傳輸接線方法1.電源12VDC±10%：紅色線接電源正極，黑色線接電源地端。2.模擬電流信號：綠色線接二次儀表的信號輸入正極,白色線接二次儀表的信號輸入負極。3.數字信號(RS485)：綠色線接A,白色線接B。2.8靜力水準儀的安裝靜力水準儀的安裝根據現場的狀況或設計要求分為兩種方式：一種方式為測墩安裝，此方式是用安裝地板將靜力水準儀安裝在標高相同的測墩上，如圖示6。另一種方式為墻壁安裝，此方式是用安裝架將靜力水準儀安裝在墻壁的等高線上；如圖示7。說明：系統如果是多點觀測(3點以上)，應考慮設置主通液管，各測點靜力水準儀的通液管應加裝三通接頭與主通

10、液管連通，使用這種方法的好處是可縮短液面平衡靜止的時間。2.8.1測墩安裝首先根據設計要求在觀測建筑物(如大壩的廊道地基、馬道地基，各種隧道地基等）建造相同標高的測墩,測墩的尺寸400mm×400mm,高度根據各測點的設計標高而定。建造測墩時可將靜力水準儀安裝地板預埋在測墩上面的中心位置，也可測墩建好后用膨脹螺栓將靜力水準儀安裝地板固定在測墩上面的中心位置。所有安裝地板預埋或用膨脹螺栓固定前應將三個調節螺栓裝配在安裝地板上。靜力水準儀安裝地板固定好后其標高應基本相同。靜力水準儀測墩安裝時，要考慮觀測電纜的走線方向和保護方法，如果測點與測點之間相距較遠時(2米),要考慮通氣管和通液管的

11、固定和保護方法。靜力水準儀測墩安裝圖示62.8.2墻壁安裝首先根據設計要求在觀測建筑物(如大壩的廊道墻壁、各種隧道墻壁、橋梁箱梁和橋墩等）的測點處確定標高,各測點的靜力水準儀安裝標高應相同。系統中各測點靜力水準儀安裝架用膨脹螺栓固定在墻壁上，安裝架固定好后其標高應基本相同。靜力水準儀墻壁安裝時，應考慮觀測電纜的走線方向和保護方法，如果測點與測點之間相距較遠時(2米),要考慮通氣管和通液管的固定和保護方法。靜力水準儀墻壁安裝圖示7圖示6和圖示7中：安裝地板或安裝架的固定安裝底板和安裝架為“L”形鋼板是通用件，只是采用不同的安裝方式時其叫法不同而已。在采用測墩安裝時叫安裝地板，在采用墻壁安裝時叫安

12、裝架。測墩方式安裝時，安裝地板采用預埋方式固定，其側板朝下埋入混凝土中，安裝底板采用膨脹螺栓方式固定，其翻轉使用側板朝上即可。安裝地板主面的3個9的孔用于固定3個M8×80螺栓，中心1個11的孔用于測墩方式安裝時使用M10的膨脹螺栓與測墩固定。墻壁方式安裝時，安裝架使用2個M10的膨脹螺栓與墻壁固定。安裝架與墻壁固定時，可利用測面2個11mm寬的長孔上下稍微調整安裝架的高低，使系統中各測點的高程保持一致。2.8.4貯液容器的安裝當整個系統各測點的靜力水準儀安裝地板或安裝架固定好后，將靜力水準儀貯液筒底板安裝在安裝地板或安裝架的3個調節螺栓上,利用儀器上的水平泡調節螺桿上的螺母使貯液筒

13、底板水平。貯液容器安裝完成后應核定和調整各測點高程，使其底板標高基本相同。2.8.5連接通液管在3點以下的靜力水準系統中，中間測點的靜力水準儀與兩端的靜力水準儀直接用通液管連通即可工作。此時各測點靜力水準儀連通所需通液管的長度為相鄰兩測點間的距離長度，見圖示6和圖示7。在3點以上的多點靜力水準系統中，建議設置主通液管和副通液管，各測點靜力水準儀之間不直接連通，而各自通過副通液管與主通液管連通，使系統各測點的靜力水準儀貯液容器相連通。這樣做的優點是可加快液面平衡靜止的速度。系統中主通液管是分段在各測點處加裝三通接頭后連接形成，其總長度等于第一測點和最末測點的距離長度。系統各測點靜力水準儀是通過副

14、管與主通液管連通的，副通液管一頭與靜力水準儀連接，另一頭通過三通接頭與主通液管連通。另外第一測點和最末測點的靜力水準儀與其它測點不同，無需使用副通液管和三通接頭，可直接與主通液管連通,見圖示1。靜力水準系統各測點連通后，應將通液管管口與管接頭相聯處用卡箍鎖緊，防止松動和漏液。主通液管必須用線槽分段保護，見圖示1。2.8.6系統充液系統充液通常挑選中間測點作為充液點，這樣可加快充液速度，縮短充液時間。旋下充液點貯液容器的上端蓋，將購買的防凍液充入靜力水準系統各測點的貯液容器中。充液完成后各測點貯液容器內加入少量甘油，防止液體揮發。充液操作只能從選定的充液點加液，加液應均勻、緩慢、不間斷的進行。應

15、完全排除通液管內的空氣并清除氣泡。充液過程中應不斷觀察系統各測點貯液容器內的液位高度，當液位平衡靜止后達到儲液筒標線時停止充液。充液完成后應及時檢查系統的密封性能，觀察各接頭部位有無液體滲出，無滲漏方可進行下一步操作。2.8.7安裝傳感器先將靜力水準儀上端蓋旋下，再將磁致伸縮液位傳感器測桿上的止位環和浮球取下。傳感器測桿插入靜力水準儀上端蓋的M18×1.5螺紋孔中，用力旋緊使傳感器與上端蓋固定牢靠，再將取下的浮子按原方向穿在傳感器測桿上(有CN標記的半球在液面之上)，止位環復位固定在距測桿端約19mm處，最后將裝好傳感器的上端蓋旋緊在貯液容器上即可工作。2.8.8連接通氣管靜力水準系

16、統中通氣管的作用是使各測點靜力水準儀貯液容器內的液面壓力保持一致，整個系統各測點通氣管應相互連通并僅在一點(兩端選其一)與大氣相通。靜力水準系統中兩端測點，任一測點的通氣管與干燥管連接，干燥管通大氣，另一端用直角彎通接頭封堵氣管即可使用。根據各測點間的距離，截取通氣管的長度，然后將通氣管管口與管接頭相接把各測點串聯在一起，通過干燥管與大氣連通，最后做好通氣管的固定工作，如圖示1。3系統數據采集管理軟件簡介系統數據采集軟件根據所使用的二次儀表的不同有所不同，分別介紹如下：1.使用HC-1212型讀數儀手動采集數據時，只能采集電壓信號(0-±2V)或電流信號(4-20mA)輸出的傳感器。

17、先將采集數據手動或自動存貯在讀數儀中，計算機安裝HUACEMAOS型讀數儀通信軟件后，讀數儀與計算機連接傳輸數據。打開通信軟件可查看數據，可將數據導出為電子表格文檔保存管理，然后進行數據整理、繪制過程線、進行觀測分析。具體操作方法見讀數儀說明書。2.使用HC-C800分布式模塊化自動測量單元采集數據時，可采集電壓信號(0-±2V)、電流信號(4-20mA)、RS485數字信號輸出的傳感器。采集不同輸出信號的傳感器，HC-C800分布式模塊化自動測量單元的測量模塊需分別選用電壓電流模塊(GDA-1104)或水文模塊(GDA-1701)。HC-C800分布式模塊化自動測量單元可自動存貯采集數據。計算機安裝HC-C800分布式模塊化自動測量單元數據采集管理軟件后，將HC-C800測量單元與計算機連接，并打開數據采集管理軟件進行操作，可任意選