安全監(jiān)測常用儀器及自動化原理

1、第二章 巖土工程安全監(jiān)測常用儀器及自動化安全監(jiān)測儀器的基本要求用于巖土工程的的安全監(jiān)測儀儀器所處的環(huán)環(huán)境條件十分分惡劣，有的的暴露在10002000m的高邊坡上上，有的又要要深埋在2000300m的壩體或基基礎中，有的的長期在潮濕濕的廊道或水水下工作，有的要要在-3050 的交變溫溫度場中工作作。建筑物開開始施工時儀儀器隨同埋設設，直到工程程運行施工期期就會長達十十年以上。一一般地說，儀儀器一旦埋進去就無無法修理和更更換。甚至觀觀測人員都難難以到達儀器器布設的地方方。因此，對對儀器除了技技術性能和功功能符合使用用要求外，通通常設計制造造要滿足以下下要求：高可靠性。設計計要周密，要采用用高品質(zhì)的

2、元元器件和材料料制造，并要要嚴格地進行行質(zhì)量控制，保保證儀器埋設設后完好率滿滿足要求。 長期穩(wěn)定性好。零零漂、時漂和和溫漂滿足設設計和使用所所規(guī)定的要求求，一般有效效使用壽命在在10年以上上。 精度較高。必須須滿足監(jiān)測實實際需要的精精度，有較高高的分辨率和和靈敏度，有有較好的直線線性和重復性性，觀測數(shù)據(jù)據(jù)不受長距離測量和和環(huán)境溫度變變化的影響，如如果有影響所所產(chǎn)生的測值值誤差應易于于消除。儀器器的綜合誤差差一般應控制在2%FFS以內(nèi)。耐惡劣環(huán)境性。可在溫度-25+60 ，濕度995的條件件下長期連續(xù)續(xù)運行，設計有防雷雷擊和過載沖沖擊保護裝置置，耐酸、耐耐堿、防腐蝕蝕。 密封耐壓性良好好。防潮密

3、封封性良好，絕絕緣度滿足要要求，在水下下工作要能承受受設計規(guī)定耐耐水壓能力。 操作簡單。埋設設、安裝、操操作方便，容容易測讀，最最好是直接數(shù)數(shù)顯。中等文文化水平的人人員經(jīng)過短期期培訓就應能能獨立使用。 結構牢固。能夠夠耐受運輸時時的振動以及及在工地現(xiàn)場場埋設安裝可可能遭受的碰碰撞、傾倒。在混凝土或土層振搗搗或碾壓時不不會損壞。維修要求不高。選選用通用易購購的元器件，便便于檢修和定定時更換，局局部故障容易易排除。 適于施工。埋設設安裝時與工工程施干擾要小，能能夠順利安裝裝的可能性要要大，不需要要交流電源和和特殊的影響響施工的手段段。費用低廉。包括括儀器購價、維維修費用和施施工費用、配配套的儀表，

4、傳傳輸信號的電電纜等直接和和間接費用應應盡可能低。能遙測。自動監(jiān)監(jiān)測系統(tǒng)容易易配置。以上這些要求構構成了比較理理想的監(jiān)測儀儀器，實際上上十全十美的儀器是是很難實現(xiàn)的的，還得根據(jù)據(jù)實際需要和和技術設計可可能性、制造造工藝性的保保證程度，以以及質(zhì)量控制制手段來共同同創(chuàng)造。常用傳感器的類類型和工作原原理一、差動電阻式式傳感器的基基本原理差動電阻式傳感感器是美國人人卡爾遜研制制成功的。因因此，又習慣慣被稱為卡爾爾遜式儀器。這這種儀器利用用張緊在儀器器內(nèi)部的彈性性鋼絲作為傳傳感元件將儀儀器受到的物物理量轉變?yōu)闉槟M量，所所以國外也稱稱這種傳感器器為彈性鋼絲絲式（Elaastic Wire）儀儀器。 由物

5、理學知道，當當鋼絲受到拉拉力作用而產(chǎn)產(chǎn)生彈性變形形，其變形與與電阻變化之之間有如下關關系式： （2-2-1）式中 鋼鋼絲電阻變化化量；鋼絲電阻；鋼絲電阻應應變靈敏系數(shù)數(shù)：鋼絲變形增增量；鋼絲長度。 由圖2-2-11可見儀器的的鋼絲長度的的變化和鋼絲絲的電阻變化化是線性關系系，測定電阻阻變化利用式式2-2-1可求得儀儀器承受的變變形。鋼絲還還有一個特性性，當鋼絲感感受不太大的的溫度改變時時，鋼絲電阻阻隨其溫度變變化之間有如如下近似的線線性關系： 圖2-2-1 鋼絲變變形 1鋼絲；2鋼絲固定點點 （22-2-2）式中 RTT溫度為TT的鋼絲電阻阻；R0溫度為為O的鋼絲電阻阻；電阻溫度系系數(shù)，一定范

6、范圍內(nèi)為常數(shù)數(shù)；鋼絲溫度。只要測定了儀器器內(nèi)部鋼絲的的電阻值，用用式2-2-2就可以計計算出儀器所所在環(huán)境的溫溫度。差動電阻式傳感感器基于上述述兩個原理，利利用彈性鋼絲絲在力的作用用和溫度變化化下的特性設設計而成，把把經(jīng)過預拉長長度相等的兩兩根鋼絲用特特定方式固定定在兩根方形形斷面的鐵桿桿上，鋼絲電電阻分別為RR1和R2，因為鋼絲絲設計長度相相等，R1和R2近似相等，如如圖2-2-2所示。圖2-2-2 差動電阻阻式儀器原理理當儀器受到外界界的拉壓而變變形時，兩根根鋼絲的電阻阻產(chǎn)生差動的的變化，一根根鋼絲受拉，其其電阻增加，另另一根鋼絲受受壓，其電阻阻減少，兩根根鋼絲的串聯(lián)聯(lián)電阻不變而而電阻比R

7、1/R2發(fā)生變化，測測量兩根鋼絲絲電阻的比值值，就可以求求得儀器的變變形或應力。當溫度改變時，引引起兩根鋼絲絲的電阻變化化是同方向的的，溫度升高高時，兩根鋼鋼絲的電阻則則都減少。測測定兩根鋼絲絲的串聯(lián)電阻阻，就可求得得儀器測點位位置的溫度。差動電阻式傳感感器的讀數(shù)裝裝置是電阻比比電橋（惠斯斯通型），電電橋內(nèi)有一可可以調(diào)節(jié)的可可變電阻R，還還有兩個串聯(lián)聯(lián)在一起的550固定電阻M/2，其測量量原理見圖22-2-3，將將儀器接人電電橋，儀器鋼鋼絲電阻R1和R2就和電橋中中可變電阻RR，以及固定定電阻M 構構成電橋電路路。圖2-2-3 電橋測量量原理圖2-2-3()是測量儀器器電阻比的線線路，調(diào)節(jié)RR

8、使電橋平衡衡，則： R/M = RR1/R2 （2-2-3）因為M1000，故由電橋橋測出之R值值是R1和R2之比的1000倍，R/1100 即為為電阻比。電電橋上電阻比比最小讀數(shù)為為0.01。圖2-2-3(b)是測量串聯(lián)聯(lián)電阻時，利利用上述電橋橋接成的另一一電路，調(diào)節(jié)節(jié)R達到平衡衡時，則：（M/2)/RR=（M/22)/(R1+R2) (2-2-4)簡化式（2-22-4）得:R=(R1+RR2) (2-2-55)這時從可變電阻阻R讀出的電電阻值就是儀儀器的鋼絲總總電阻，從而而求得儀器所所在測點的溫溫度。綜上所述，差動動電阻式儀器器以一組差動動的電阻R1和R2，與電阻比比電橋形成橋出電參算承和

9、度二、鋼弦式傳感感器的基本原理鋼弦式傳感器的的敏感元件是是一根金屬絲絲弦（一般稱稱為鋼弦，振振弦或簡稱“弦”）。常用高高彈性彈簧鋼鋼、馬氏不銹銹鋼或鎢鋼制制成，它與傳傳感器受力部部件連接固定定，利用鋼弦弦的自振頻率率與鋼弦所受受到的外加張張力關系式測測得各種物理理量。鋼弦式傳感器所所測定的參數(shù)數(shù)主要是鋼弦弦的自振頻率率，常用專用用的鋼弦頻率率計測定，也也可用周期測測定儀測周期期，二者互為為倒數(shù)。在專專用頻率計中中加一個平方方電路或程序序也可直接顯顯示頻率平方方。鋼弦式儀器是根根據(jù)鋼弦張緊緊力與諧振頻頻率成單值函函數(shù)關系設計計而成的。由由于鋼弦的自自振頻率取決決于它的長度度、鋼弦材料料的密度和鋼

10、鋼弦所受的內(nèi)內(nèi)應力。其關關系式為： （2-22-6）式中 鋼弦自振振頻率；L鋼弦有效效長度；鋼弦的應力力；鋼弦材料密密度。 由式（2-2-6）可以看看出，當傳感感器制造成功功之后所用的的鋼弦材料和和鋼弦的直徑徑有效長度均均為不變量。鋼鋼弦的自振頻頻率僅與鋼弦弦所受的張力力有關。因此此，張力可用用頻率的關系式來來表示： （2-22-7）從式（2-2-6）中可以以看出，鋼弦弦式傳感器的的張力與頻率率的關系為一一次函數(shù)圖圖2-2-44（），頻率平平方與張力為為一次函數(shù) 圖2-2-4（b） 通過最小小二乘法變換換后的式（22-2-7)為線性方程程。儀器的結結構不同，張張力“F”可以變換為為位移、壓力力

11、、壓強、應應力、應變等等各種物理量量。從式（22-2-7）中中可以看出鋼鋼弦的張力與與自振頻率的的平方差呈直直線關系。但但不同的傳感感器中鋼弦的的長度、材料料的線性度很很難加工得完完全一樣。因因此，修正常常數(shù)（Y軸的的截距）相對對于每只傳感感器也都不盡盡相同，為以以后資料整理理時的起始值值造成不一致致，通常根據(jù)據(jù)資料的要求求人為設“A”值等于“0”，使一個工工程中的多只只傳感器起點點一致，以方方便計算中的的數(shù)據(jù)處理。圖2-2-4 鋼弦傳感感器輸出特征征鋼弦自振頻頻率；鋼弦應力力鋼弦式傳感器的的激振一般由由一個電磁線線圈（通常稱稱磁芯）來完完成。 工作過程可用圖圖2-2-55來說明。經(jīng)經(jīng)過把各類

12、物物理量轉換為為拉（或壓）力力作用在鋼弦弦上，改變鋼鋼弦所受的張張力，在磁芯芯的激發(fā)下，使使鋼弦的自振振頻率隨張力力變化而變化化。通過頻率率的變化可以以換算出被測測物理量的變變化值。由于于鋼弦被置于于電測原件“磁芯”的磁場中，當當鋼弦振動時時就在接收線線圈中產(chǎn)生感感應電動勢VV。測出它的的頻率就確定了了被測鋼弦的的自振頻率，代代人式（2-2-7）中中即可換算成成相應的物理理量。鋼弦傳傳感器的激振振方式不同，所所需電纜的芯芯數(shù)也不同。圖圖2-2-55中的三種激激振方式代表表了鋼弦式傳傳感器的發(fā)展展過程。圖2-2-5 三種鋼弦弦式傳感器原原理（a）單線圈間間歇激振型輸輸出波形；（bb）三線制雙雙線

13、圈連續(xù)激激振型輸出波波形；（c）二線制雙雙線圈連續(xù)激激振型輸出波波形圖2-2-5（a）是單線圈間間歇激振型傳傳感器，它激激振和接收共共用一組線圈圈，結構簡單單，但由于線線圈內(nèi)阻不可可能很大，一一般是幾十歐歐姆到幾百歐歐姆。因此，傳傳輸距離受到到一定限制，抗抗干擾能力比較較差，傳輸電電纜要求截面面較大的屏蔽蔽電纜為好。激激振方式為單單脈沖輸人，如如圖2-2-5(a2)。當激發(fā)脈脈沖輸?shù)酱判拘揪€圈上，磁磁芯產(chǎn)生一個個脈動磁場撥動鋼鋼弦，所以國國外也有叫“撥弦式”，鋼弦被撥撥動后產(chǎn)生一一個衰減振蕩蕩，切割磁芯芯的磁力線在在磁芯的輸出出端也產(chǎn)生如如圖2-2-5（aa3）的衰減正弦弦波。接收儀儀表測出此

14、波波的頻率即為為鋼弦此刻的的自振頻率。 圖2-2-5（bb）是一組三三線制雙線圈圈鋼弦式傳感感器示意圖。它它有兩個線圈圈組成如圖圖2-2-5（bb1）一個線圈圈為激振線圈圈，一個為接接收線圈。激激振線圈由二二次儀表送來來一個l0000HZ左右的激發(fā)發(fā)脈沖，一般般為正弦波或或鋸齒波。當當鋼弦激振后后由接收線圈圈傳送到二次次儀表中，經(jīng)經(jīng)放大反饋一一部分到激發(fā)發(fā)線圈上，使使激發(fā)頻率與與接收頻率相相等，讓鋼弦弦處于諧振狀狀態(tài)，一部分分送到整形、計計數(shù)、顯示電電路測出頻率率。圖2-2-5（bb2）、（b3）為激發(fā)和輸輸出的波形。這這種結構比單單線圈的性能能有了很大的的改善，但同同樣存在線圈圈內(nèi)阻小，對對

15、電纜要求較較高的不足。常常用三芯或雙雙芯屏蔽電纜纜，屏蔽層或或其中一芯為為公用線，一一芯激發(fā)線，一一芯接收線。圖2-2-5（c）為一組二二線制雙線圈圈的鋼弦傳感感器示意圖。這這種結構比較較新穎，磁芯芯中有一組反反潰放大電路路，對二次儀儀表來說，由由二芯傳輸線線直流輸人，經(jīng)經(jīng)內(nèi)部電路激激發(fā)，正弦波波輸出。此方方式采用了現(xiàn)現(xiàn)代電子技術術，把磁芯內(nèi)內(nèi)阻做到35500左右，內(nèi)阻阻提高，傳輸輸損耗小，傳傳輸距離較遠遠，抗干擾增增強。因此，對對電纜要求較較低。一般用用二芯不屏蔽蔽電纜即可。若若一組有幾個個傳感器的，每每增加一只傳傳感器只需增增加一芯電纜。例例一組四點位位移計只需一一根5芯不屏屏蔽電纜，但但

16、設計要求在在雷電地區(qū)須須屏蔽的例外外。鋼弦式傳感器利利用電磁線圈圈銅導線的電電阻值隨溫度度變化的特性性可以進行溫溫度測量，也也在傳感器內(nèi)內(nèi)設置可兼測測溫度的元件件，同樣可以以達到目的。鋼鋼弦式傳感器器的優(yōu)點是鋼鋼弦頻率信號號的傳輸不受受導線電阻的的影響，測量量距離比較遠遠，儀器靈敏敏度高，穩(wěn)定定性好，自動動檢測容易實實現(xiàn)。三、電感式傳感感器的基本原原理電感式傳感器是是一種變磁阻阻式傳感器，利利用線圈的電電感的變化來來實現(xiàn)非電量量電測。它可可以把輸人的的各種機械物物理量如位移移、振動、壓壓力、應變、流流量、比重等等參數(shù)轉換成成電量輸出，可可以實現(xiàn)信息息的遠距離傳傳輸、記錄、顯顯示和控制。電電感式

17、傳感器器種類很多，常常用的有形、E形和和螺管形三種種。雖然結構構形式多種多多樣，但基本本包括線圈、鐵鐵芯和活動銜銜鐵3個部分，見見圖2-2-6。圖2-2-6是是最簡單的電電感式傳感器器原理圖。鐵鐵芯和活動銜銜鐵均由導磁磁材料如硅鋼鋼片或鈹鏌合金制成成，可以是整整體的或者是是迭片的，銜銜鐵和鐵芯之之間有空氣隙隙。當銜鐵移動動時，磁路中中氣隙的磁阻阻發(fā)生變化，從從而引起線圈圈電感的變化化，這種電感感的變化與銜銜鐵位置即氣氣隙大小圖22-2-6 電感式傳傳感器原理圖圖 相對應。因因此，只要能能測出這種電電感量的變化化，就能判定定銜鐵位移量量的大小。根據(jù)電感的定義義，設電感傳傳感器的線圈圈匝數(shù)為W，則

18、線圈的的電感量L 為： （22-2-8）式中 磁磁通，Wb；I線圈中的的電流，A。磁通可由下式計計算： （2-2-9）式中RF為鐵芯芯磁阻，由下下式計算： （2-22-10）為空氣隙磁阻，由由下式計算： （2-2-11）式中 磁磁通通過鐵芯芯的長度，mm；鐵芯橫截面面積，m2；鐵芯在磁感感應值為B11時的導磁率率，H/m；磁通通過銜銜鐵的長度，mm；銜鐵橫截面面積，m2；銜鐵在磁感感應值為B22時的導磁率率，H/m；氣隙長度，m；氣隙截面積積，m2；空氣導磁率率，為410-7H/m。、可按下式計算算： （22-2-122）式中 B磁感應強強度，（特斯斯拉）；H磁場強度度，A/m。由于電感傳感器

19、器用的導磁材材料一般都工工作在非飽和和狀態(tài)下，其其導磁率要大大于空氣的導導磁率數(shù)千倍倍甚至數(shù)萬倍倍，因此，鐵鐵芯磁阻RFF，和空氣隙隙磁阻相比是是非常小的，常常常可以忽略略不計。這樣樣把式（2-2-9）和和式（2-22-11）代代入式（2-2-8）便便得下式:L=W2/R=W20S/2 （2-2-13）式（2-2-113）就是電電感傳感器的的基本特性公公式。線圈匝匝數(shù)W確定，只只要氣隙長度度和氣隙截面面積S二者之一發(fā)發(fā)生變化，電電感傳感器的的電感量就會會隨之變化。把把電感傳感器器設計為變氣氣隙長度的，就就可用來測量量位移，設計計為改變氣隙隙截面積，就就可用來測量量角位移。電感式傳感器結結構簡單

20、，沒沒有活動電接接觸點、工作作可靠、靈敏敏度高、分辨辨率大、能測測出0.1微米（m）的機械位移移和0.1角秒的的微小角度變變化。重復性性好，高精度度的可以做到到非線性度誤誤差達0.11。四、電阻應變片片式傳感器的的基本原理電阻應變片是一一種將機械構構件上應變的的變化轉換為為電阻變化的的傳感元件。它它是基于金屬屬的電阻應變變效應的原理理制成，即金金屬導體的電電阻隨著所受受機械變形（拉拉伸或壓縮）的的大小而變化化，這就是電電阻應變片工工作的物理基基礎。因為導導體的電阻與與材料的電阻阻系數(shù)、長度度和截面積有有關，導體在在承受機械變變形過程中，這這三者都要變變化。因此，引引起導體電阻阻產(chǎn)生變化。圖2-

21、2-7 應變片的的基本結構1粘合層；22基座；3粘合層；44蓋片；5敏感柵；66引出線電阻應變片的基基本構造見圖圖2-2-7。它由敏感感柵、基底、粘粘合劑、引線線、蓋片等組組成。敏感柵柵由直徑約00.0100.05mmm、高電阻細絲絲彎曲而成柵柵狀，是電阻阻應變片的敏敏感元件，實實際上就是一一個電阻元件件。敏感柵用用粘合劑將其其固定在基底底上?；椎牡淖饔脩ＷC證將構件上應應變準確地傳傳遞到敏感柵柵上去?；椎滓话愫?.03O.06mm，材料有紙、膠膠膜、玻璃纖纖維布等，要要求有良好的的絕緣性能、抗抗潮性能和耐耐熱性能。引引出線的作用用是將敏感柵柵電阻元件與與測量電路相相連接，一般般由0.10

22、.2mmm低阻鍍錫銅銅絲制成，并并與敏感柵兩兩輸出端相焊焊接。將應變片用粘合合劑牢固地粘粘貼在被測試試件的表面上上，隨著試件件受力變形，應應變片的敏感感柵也獲得同同樣的變形，從從而使其電阻阻隨著發(fā)生變變化，且與試件應變變成比例。用用專用電阻應應變儀將這種種電阻變化轉轉換為電壓或或電流變化，再再用顯示記錄錄儀表將其顯顯示記錄下來來，就可以測測出被測試件件應變量的大大小。電阻應變片的品品種繁多，按按敏感柵不同同分為絲式電電阻應變片、箔箔式應變片和和半導體應變變片三種。常常用的是箔式式應變片，它它的敏感柵由由0.030.01mmm屬箔片制成成。箔片電阻阻應變片用光光刻法代替絲絲式應變片的的繞線工藝，

23、可可以制成尺寸寸精確形狀各各異的敏感柵柵，允許電流流大，疲勞壽壽命長，蠕變變小，特別是是實現(xiàn)了工藝藝自動化，生生產(chǎn)效率高。電阻應變片式傳傳感器尺寸小小、重量輕、分分辨率高、能能測出122個微應變（11 x 100-6mm/mm），誤差在11以內(nèi)，適適于遠距離測量量和巡檢自動動化。日本共共和電業(yè)首先先引進制成以以電阻片為傳傳感元件的觀觀測儀器，稱稱為“貼片式儀器器”。在日本已已代替卡爾遜遜式儀器，普普遍用于工程程建設。五、其他原理的的傳感器除了上述四種類類型的傳感器器以外，還有有一些利用其其他原理制成成的安全監(jiān)測測儀器。例如如電容式傳感感器、壓阻式式傳感器、伺伺服加速度計計傳感器等都都被用來制成

24、成安全監(jiān)測儀儀器。電容式傳感器是是指能將被測測物理量轉化化為電容變化化的一種傳感感元件。眾所所周知，電容容器的電容是是構成電容器器的兩極片形形狀、大小、相相互位置及電電介質(zhì)電介常數(shù)的函數(shù)數(shù)。以最簡單單的半極式電電容器為例，見見圖2-2-8。其電容量CC為： （2-2-14）式中 介質(zhì)介電常常數(shù)；S極片的面面積； 極片間距離離。 圖圖2-2-88 平板電電容器 由圖2-2-88可知，如將將上極片固定定，下極片與與被測物體相相連，當被測測物體上下位位移（變化），或或左右位移（SS改變），將將改變電容的的大小，通過過一定測量線線路將電容轉轉換為電壓、電電流或頻率等等信號輸出，即即可測定物體體位移的大

25、小小。將兩個結結構完全相同同的電容式傳傳感器共用一一個活動電極極，即組成差差動電容式傳傳感器，其靈靈敏度高，非非線性得到改改善，并且能能補償溫度變變化。固體受到作用力力后，電阻率率（或電阻）就就要發(fā)生變化化，這種效應應稱為壓阻效效應。壓阻式式傳感器就利利用固體的壓壓阻效應制成成，主要用來來測量壓力、載載荷和加速度度等參數(shù)。壓壓阻式傳感器器靈敏度高，有有時輸出不要要放大，就可可以直接用來來測量。另外外分辨力高，112mm水柱柱的微壓，也也能反應。壓壓阻式傳感器器是用半導體體材料制成的的，其對溫度度很敏感，所所以必須要溫溫度補償，或或在恒溫條件件下使用。習慣稱為伺服加加速度計就是是力平衡加速速度計

26、。在工工程安全監(jiān)測測中也采用伺伺服加速度計計制成觀測儀儀器來測量位位移。它是利利用檢測質(zhì)量量的慣性力來來測量線加速速度或角加速速度，其輸出出量與輸人的的加速度成比比例。如石英英撓性伺服加加速度計是用用石英片（環(huán)環(huán)）做為感性性支承，將感感受到的加速速度通過電容容傳感器或電電感式傳感器器轉換成相應應電信號輸出。測測出輸出電壓壓的大小就可可算出相應的的位移值。以上各種類型傳傳感器均需要要與此配套的的測量儀表，方方能測出其輸輸出的電信號號，而測定出出對應的物理理量。為此在在選用觀測儀儀器時，應盡盡量使用同一一種原理的觀觀測儀器和測測量儀表，有有利于人員培培訓，操作使用用與維護管理理。變形觀測儀器對建筑

27、物和地基基的變形觀測測包括表面位位移觀測和內(nèi)內(nèi)部位移觀測測。目的是觀觀測水平位移移和垂直位移移，掌握變化化規(guī)律，研究究有無裂縫、滑滑坡、滑動和和傾復的趨勢勢。 表面位移觀測一一般包括兩大大類：用全站儀、水水準儀或激光光準直儀，根根據(jù)起測基點點的高程和位位置來測量建建筑物表面標標點高程和位位置的變化。 在建筑物內(nèi)、外表面安裝或埋設一些儀器來觀測結構物各部位間的位移，包括接縫或裂縫的位移測量。如在壩體內(nèi)部、壩基或壩肩、豎井、廊道、隧洞、壓力鋼管、發(fā)電廠房以及高邊坡、深基礎等部位安裝位移測量儀器，觀測其自身和相互間的位移和位移變化率。內(nèi)部安裝的位移測量儀器要在結構物的整個壽命期內(nèi)使用。常用的內(nèi)部位移

28、觀測儀器有位移計、測縫計、傾斜儀、沉降儀、垂線坐標儀、引張線儀和多點變位計等。一、變形監(jiān)測控控制網(wǎng)用儀器器利用測距、測角角、測水準和和準直線的大大地測量方法法，建立平面面控制網(wǎng)用以以測量大壩、壩壩肩、基礎和和大壩周邊地地區(qū)的水平位位移和垂直位位移。其特點點是使用全站站儀、水準儀儀等精密測量儀器器按視準線、邊邊角網(wǎng)、交會會法及導線法法等方法測得得網(wǎng)內(nèi)點位相相對于固定的的大地參考點點的絕對位移移和變形。鑒于國家對變形形監(jiān)測精度的的要求較高，受受到測量儀器望遠遠鏡放大倍數(shù)數(shù)的限制，照照準誤差大。特特別大壩壩長長、氣候條件件較差時，致致使觀測成果果不能正確地地反映壩體的的實際變形。為為此變形監(jiān)測測控制

29、網(wǎng)多選選用高精度的的測量儀器。（一）全站儀這里介紹徠卡TTCA20003全站儀。TCA20003全站儀儀有很高的角度度和距離測量量精度，既可可人工操作也也可自動操作作，既可遠距距離遙控運行行也可在機載載應用程序控控制下使用，廣泛應用在精密工程測量、變形監(jiān)測、幾乎是無容許限差的機械引導控制等領域中。徠卡TCA2003全站儀主要工作指標如下：世界上最高精度度的全站儀：測角精度（一一測回方向標標準偏差）00.52，測測距精度 1mm+1pppm。具有ATR功能能的TCA22003全站站儀，把地面面測量設備帶帶入了測量機機器人的時代代，并以性能能穩(wěn)定可靠著著稱。利用ATR功能能，白天和黑黑夜（無需照照

30、明）都可以以工作，合作作目標只是普普通的反射棱棱鏡。具有激光對點器器?？赏ㄟ^GeoBBasic工工具，用戶可可自開發(fā)機載載應用軟件；在GeoCCOM模式下下，通過計算算機軟件的控控制，可組成成各種自動化化測量系統(tǒng)。在測量辦公軟件件Leicaa Geo-Officce的幫助下下，可把儀器器內(nèi)PC卡上上保存的數(shù)據(jù)據(jù)輕松地傳輸輸?shù)接嬎銠C中中。（二）水準儀水準儀是一臺能能夠提供一條條水平視線測測量儀器，通通過水準儀的的水平視線測測讀前、后水準尺尺讀數(shù)，通過過視線高法即即可計算出測測點高程。這里介紹徠卡DDNA03數(shù)數(shù)字水準儀。DDNA03數(shù)數(shù)字水準儀主主要工作指標標如下：大屏幕的液晶顯顯示屏能將所所有

31、重要的測測量數(shù)據(jù)在一一個界面上顯顯示出來，并并且能提示下下一步動作。數(shù)據(jù)安全雙重保保護：除了將將工作自動存存儲在儀器內(nèi)內(nèi)存里，還能能在測量完成成后，把數(shù)據(jù)據(jù)存儲到一張張PC卡上。這這時候測量數(shù)數(shù)據(jù)可以非常常方便地下載載到計算機上上去。操作方便：汲取取TPS7000全站儀設設計思路的字字母數(shù)字式混混合鍵盤和操操作方式，讓讓用戶獲得一一流的作業(yè)效效率，并且操操作順手，熟熟悉過程快。實踐證明，與傳傳統(tǒng)水準儀相相比，采用徠徠卡數(shù)字水準準儀可以節(jié)省省將近50%的工作時間間。測量輕松、準確確。利用徠卡LGOO軟件可以進進行數(shù)據(jù)交換換、參數(shù)設置置、建立編碼碼表以及更新新儀器系統(tǒng)軟軟件。二、激光準直儀儀 激光

32、準直是激激光應用最早早的技術之一一。在礦井指指向，打樁定定位，船體放放樣等低精度度短距離的應應用中，國內(nèi)內(nèi)外已有各種種激光照準的的商品銷售。但但在高精度遠遠距離的應用用領域，如大大壩的位移測測量至今尚無無專業(yè)生產(chǎn)廠廠生產(chǎn)定型的的激光準直儀儀器，一般仍仍靠科研、院院校與使用單單位共同研制制。激光準直直系統(tǒng)在我國國大壩變形監(jiān)監(jiān)測中已取得得了成功經(jīng)驗驗，并通過SSDJ336689混凝土土大壩安全監(jiān)監(jiān)測技術規(guī)范范的頒布加以以推廣。激光光準直儀分為為大氣激光準準直儀和真空空激光準直儀儀兩種。（一）大氣激光光準直儀過去大壩水平位位移多用經(jīng)緯緯儀視準線法法進行觀測，由于受到儀器望遠鏡放大倍數(shù)的限制和大氣折光

33、的影響，特別是壩較長，往往觀測誤差大于2mm,甚至超過壩本身的位移量。利用激光的方向強，亮度高、單色性及相干性好的特性，以及光電探測遠高于人眼分辨率的特性，在光學視準線基礎上開發(fā)了激光照準法技術用于大壩水平位移的觀測，增加準直距離，提高了準直精度，且實現(xiàn)全天候觀測。大氣激光準直在在壩基準線兩兩端分別設置置激光點光源源（發(fā)射點）和和激光探測器器（接收靶）, 根據(jù)觀測測需要在位移移標點上設置置波帶板及其其支架（測點點）。因此，大大氣激光準直直又稱為波帶帶板激光準直直(如圖2-3-1所示）。圖2-3-1 波帶板激激光準直示意意圖1激光探測器器；2波帶板；33激光點光源源；4十字亮絲；5測點1；66測

34、點2從點光源發(fā)出的的激光束，使使它對準激光光探測器，在在測點1上利利用強制對中中裝置插人相相應焦距的波波帶板，激光光束在該點波波帶板衍射后后，便在接收收靶上產(chǎn)生一一個十字亮線線，按三點準準直原理，精精確測定十字字亮線的中心心位置，即可可算出測點ll 的位移值值。當測點11 觀測結束束后，取下該該點波帶板，插插上測點2的的波帶板，重重復前述方法法觀測，直到到所有測點全全部觀測完，就就可測得沿壩壩長方向壩體體的水平位移移情況。（二）真空激光光準直系統(tǒng)真空激光準直系系統(tǒng)是波帶板板激光準直裝裝置和真空管管道系統(tǒng)的結結合。即將裝裝有波帶板裝裝置的測點箱箱與適合大壩壩變形的軟連連接的可動真真空管道聯(lián)成成一

35、體。管道道內(nèi)氣壓控制制在66Paa以下，使激激光源發(fā)射的的激光在真空空中傳輸，減減少大氣折光光和大氣湍流流對準直的影影響，從而使使激光接收裝裝置上測得的的大壩變形值值更接近真實實。該系統(tǒng)能能同時觀測各各測點的水平平位移和垂直直位移，具有有高精度、高高效率、作業(yè)業(yè)條件好、不不受外界溫度度濕度和觀測測時間的限制制等特點。三、GPS全球球定位系統(tǒng)GPS是20世世紀70年代代美國國防部部研制的全球球定位系統(tǒng)，利利用GPS空間測測量新技術與與常規(guī)地形變變化監(jiān)測技術術相接合在測測量領域中得得到廣泛應用用。大壩變形形監(jiān)測常用傳傳統(tǒng)的方法是是利用光學儀儀器建立高精精度的監(jiān)測控控制網(wǎng)來測量量位移。由于于受地形、

36、氣氣候等條件制制約影響了測測量精度，而而且觀測時間間長、勞動強強度大，難以以實現(xiàn)監(jiān)測自自動化。而采采用GPS技術則則具有操作簡簡單、觀測時時間短、定位位精度高、能能全天候作業(yè)業(yè)等優(yōu)點，且且結合計算機機技術，可實實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采采集、平差計計算及變形分分析的連續(xù)自自動化。特別別是，接收機機體積的減少少和價格降低低、操作更簡簡便，促進了了GPS技術的的推廣與應用用。在GPS測量技技術中，相對對定位是精度度最高的一種種定位方法，即即采用兩臺GGPS接收機機分別安置在在基線的兩端端，并同步觀觀測相同的GGPS衛(wèi)星，以以確定基線端端點在協(xié)議地地球坐標系中中的相對位置置或基線相量量。這種方法法一般可推廣廣到多

37、臺接收收機確定多條條基線相量。由由于兩個或多多個觀測站是是同步觀測相相同衛(wèi)星。因因此，衛(wèi)星的的軌道誤差、衛(wèi)衛(wèi)星時鐘差、接接收機時鐘差差以及電離層層和對流層的的折射誤差等等得以消除和和減弱，從而而提高了相對對定位的精度度。利用GPS定位位技術可同時時精確確定測測點站的三維維坐標，一般般進行水平位位移觀測可得得到小于士55mm的位移量量。高程的測測量誤差可得得到士10mmm的精度。四、位移計（一）差動電阻阻式土位移計計1.用途差動電阻式土位位移計是一種種供長期測量量土體或其他他結構物間相相對位移的觀觀測儀器。在在外界提供電電源時，它輸輸出的電阻比比變化量與位位移變化量成成正比，而輸輸出的電阻值值變

38、化量與溫溫度變化量成成正比。2.結構型式土位移計由變位位敏感元件、密密封殼體、萬萬向鉸接件和和引出電纜四四部分組成如如圖2-3-2所示。變位敏敏感元件是差差動電阻式傳傳感器。儀器器兩端萬向鉸鉸接件配有柱柱銷連接頭和和螺栓連接頭頭?？捎糜谶B連接錨固板或或長桿等。圖2-3-2 差動電阻阻式土位移計計1螺栓連接頭頭；2引出電纜；3變形敏感元元件；4密封殼體；5萬向鉸接件件；6柱銷連接頭頭3.工作原理由于被測位移量量的作用，使使差動電阻式式變位敏感元元件的兩組電電阻鋼絲產(chǎn)生生差動變化，即即引起電阻比比變化。按差差阻式儀器計計算公式即可可計算出土體體位移量。（二）鋼弦式位位移計1.用途鋼弦式位移計采采用

39、振弦式傳傳感器，工作作于諧振狀態(tài)態(tài)，遲滯、蠕蠕變等引起的的誤差小，溫溫度使用范圍圍寬，抗干擾擾能力強，能能適應于惡劣劣環(huán)境中工作作。廣泛應用用于地基基礎礎，壩工建筑筑及其他土工工建筑物的位位移監(jiān)測。2.結構型式鋼弦式位移計由由位移傳動桿桿、傳動彈簧簧、鋼弦、電電磁線圈、鋼鋼弦支架、防防水套管、導導向環(huán)、內(nèi)外外保護套筒、兩兩端連接拉桿桿和萬向節(jié)等等部件構成（如如圖2-3-3所示）。電纜常用二二芯屏蔽電纜纜。圖2-3-3 鋼弦式位位移計結構示示意圖1拉桿接頭；2電纜孔；33鋼弦支架；4電磁線圈；5鋼弦；6防水波紋管管；7傳動彈簧；8內(nèi)保護筒；9導向環(huán)；110外保護筒；11位移傳動桿桿；12密封圈；

40、133萬向節(jié)3.工作原理當位移計兩端伸伸長或壓縮時時，傳動彈簧簧使傳感器鋼鋼弦處于張拉拉或松弛狀態(tài)態(tài)，此時鋼弦弦頻率產(chǎn)生變變化，受拉時時頻率增高，受受壓時頻率降降低。位移與與頻率的平方方差呈線性關關系。當測出出位移后的頻頻率，即可按按公式計算出出土體位移。（三）引張線式式水平位移計計1.用途引張線式水平位位移計是由受受張拉的銦瓦合金鋼絲絲構成的機械械式測量水平平位移的裝置置。其優(yōu)點是是工作原理簡簡單、直觀、耐耐久，觀測數(shù)數(shù)據(jù)可靠，適適合于長期觀觀測。廣泛用用于土石壩和和其他填土建建筑物及邊坡坡工程中，觀觀測其水平位位移。2.結構型式引張線式水平位位移計主要由由錨固板、銦銦瓦合金鋼絲絲、鋼絲頭固

41、固定盤、分線線盤、保護管管、伸縮接頭頭、固定標點點臺和游標卡卡尺等組成（如如圖2-3-4所示）。圖2-3-4 引張線式式水平位移計計示意圖1鋼絲錨固點點；2外伸縮管；3；外水平平保護管；44游標尺；5銦鋼絲；66導向輪；77砝碼；8固定標點3.工作原理引張線式水平位位移計的工作作原理見圖22-3-5。在測點高高程水平鋪設設能自由伸縮縮、經(jīng)防銹處理理的鍍鋅鋼管管(或硬質(zhì)高高強度塑料管管)，從各測測點固定盤引引出銦瓦合金金鋼絲至觀測測臺固定標點點，經(jīng)導向輪輪，在其終端端系一恒重砝砝碼，測點移移動時，帶動動鋼絲移動，在在固定標點處處用游標卡尺尺量出鋼絲的的相對位移，即即可以算出測測點的水平位位移量。

42、測點點位移大小等等于某時刻tt時讀數(shù)與初初始值讀數(shù)之之差，加相應應觀測臺內(nèi)固固定標點的位位移量。圖2-3-5 引張線式式位移計工作作原理示意圖圖1壩體；2伸縮管接頭；3導向輪；44游標卡尺； 5保護鋼管管；6錨固板；7鋼絲；8恒重砝碼（四）滑線電阻阻式土位移計計（TS位移移計）1.用途滑線電阻式土位位移計，也稱稱土應變計或或堤應變計，是是一種堅固、測測量精度高、埋埋設容易的位位移測量儀器器，可測土體體某部位任何何一個方向的的位移，適用用于填土中埋埋設?？蓡吸c點埋設，亦可可串聯(lián)埋設。2.結構型式滑線電阻式土位位移計主要由由傳感元件、銦瓦合金連接桿、鋼管保護內(nèi)管、塑料保護外殼、錨固法蘭盤和傳輸信號

43、電纜構成，傳感元件就是一種直滑式合成型電位器。其結構簡單，尺寸小，重量輕，輸出信號大，精度高，空載線性度+0 . 1 %，分辨率高，在1mm行程中可分辨2001000個點。3.工作原理將電位器內(nèi)可自自由伸縮的銦銦瓦合金連接接桿的一端固固定在位移計計的一個端點點上，電位器器固定在位移移計的另一個個端點上，兩兩端產(chǎn)生相對對位移時，伸伸縮桿在電位位器內(nèi)滑動，不不同的位移量量產(chǎn)生不同電電位器移動臂臂的分壓，即即把機構位移移量轉換成與與它保持一定定函數(shù)關系的的電壓輸出。用數(shù)字電壓表測出電壓變化，即可計算出位移量。（五）變位計變位計又稱伸長長計、鉆孔伸伸長儀或鉆孔孔位移計，主主要是用來觀觀測地下（深深度為

44、20m以上）基巖巖變形的位移移計，變位計計分為單點變變位計和多點點變位計兩類類。多點數(shù)在在國內(nèi)最多為為6點，國外外可多達100點。量測變變形的傳感器器有測微表式式、電位器式式、鋼弦式和和差動電阻式式。1.單雙點錨固固式變位計(A)用途單雙點錨固式變變位計是一種種比較經(jīng)濟、操操作簡單、結結構牢固、工工作可靠、容容易安裝的測測量地下形變變的監(jiān)測儀器器。廣泛用于于礦井、隧洞洞及巖石開挖挖周邊的應變變測量，建筑筑物基礎和橋橋墩變形觀側側，以及土壩壩邊坡穩(wěn)定監(jiān)監(jiān)測等。根據(jù)經(jīng)驗，在容容易鉆孔地方方，在相鄰鉆鉆孔不同深度度安裝多支單單點變位計，進進行各點之間間的多點觀測測比在同一鉆鉆孔設置多點點變位計要好好

45、。(B)結構型式式國內(nèi)使用的單點點桿式變位計計由灌漿錨栓栓、測桿與錨栓栓接頭、裝在保護套套管內(nèi)的傳遞遞桿、變位計基準準端、電測傳感器器等組成。（C）工作原理理變位計的灌漿錨錨栓與巖體牢牢固連成一體體，當巖體沿沿鉆孔軸線方方向發(fā)生位移移時，錨栓帶帶動傳遞桿沿沿伸到鉆孔孔孔口基準端，使使得位于基準準端的伸長測測量儀表也隨隨著位移產(chǎn)生生相應的變化化，隨著錨點點的移動相相對于基準端端的伸長即可可測出。 2.多點變位計計（多點位移移計）（A）用途在同一鉆孔中沿沿其長度方向向設置不同深深度的測點336個，測量各測測點沿長度方方向的位移，適適用于各種建建筑物基礎及及巖土工程，如如隧洞、廠房房、洞室、邊邊坡、

46、壩基等等基巖不同深深度變形監(jiān)側側。（B）結構型式式多點變位計主要要由錨頭、傳傳遞桿、護管管、支承架、前前（后）護筒筒、傳感器、護護罩以及灌漿漿管（或壓力力水管）組成成(如圖2-33-6所示)。傳感器可可用人工測讀讀的機械式測測微儀表，也也可用遠程傳傳箱的電測傳感器如線線性電位器式式位移計、差動電阻式式位移計、鋼鋼弦式位移計計等。常用錨錨頭有四種：可膨脹型巖石錨錨。多用于單單雙點變位計計，快速安裝裝。具有較大大膨脹量和扭扭力，能在表表面不平破碎碎巖石鉆孔或或受到爆破作作用的地方有有效地錨固。彈簧錨頭。適用用于鉆孔均勻勻平滑的堅硬硬巖石中，安安裝簡捷，特特別適用于同同一鉆孔有兩兩個或更多錨錨頭的變

47、位計計。灌漿錨頭。變位位計先裝好錨錨頭與傳遞桿桿永久接觸，再再灌漿定位錨錨固。 圖2-3-6 多點變位位計示意圖1保護罩；22傳感器；33預埋安裝管管；4排氣管； 5支承板；6護套管；7傳遞桿；8錨頭；9灌漿管（C）工作原理理當鉆孔各個錨固固點的巖體產(chǎn)產(chǎn)生位移時，經(jīng)經(jīng)傳遞桿傳到到鉆孔的基準準端，各點的的位移量均可可在基準端進進行量測?；鶞识伺c各測測點之問的位位置變化即是是測點相對于于基準的位移移。根據(jù)這原原理可用多點點變位計監(jiān)測測建筑物某一一部位相對另另一部位，建建筑物相對基基礎，基礎某某一部位相對對另一部位的的位移。如果果要觀測巖石石的絕對變形形，可使變位位計最深的錨錨頭固定在基基巖變形范

48、圍圍之外，即找找到穩(wěn)定不變變的基準點，就就可測出基巖巖的相應變形形值。（六）滑動測微微計滑動側微計是瑞瑞士Soleexpertts公司為監(jiān)監(jiān)測沿某一直直線的應變分分布而制造的的高精度便攜攜式儀器，從從原理和功能能來看，這是是一種比較新新穎的鉆孔多多點變位計。1.用途滑動測微計用于于確定在巖石石、混凝土和和土中沿某一一測線的應變變和軸向位移移的全部分布布情況。在混混凝土壩中可可用其觀測由由于水位變化化、溫度變化化和混凝土收收縮所產(chǎn)生荷荷載作用。研研究壩肩和巖巖石間相互作作用。在隧道道等地下工程程可用它確定定松動區(qū)，觀觀測膨脹。在在樁基、防滲滲墻和各種隔隔墻中，可用用它觀測沿樁樁和墻的兩側側測線的

49、應變變，從而確定定其曲率，估估計其彎矩，確確定其偏位曲曲線。2.結構型式該儀器由探頭、電電纜、絞線盤盤和測讀儀組組成。探頭的的兩個測頭做做成球面，探探頭內(nèi)設有線線性位移傳感感器（LVDDT）。電纜纜為加強的測測量電纜，長長100m，配配有絞線盤。測測讀儀為Soolexpeerts的SSDC 數(shù)據(jù)據(jù)控制器，是是菜單驅動的的多用途讀數(shù)數(shù)和數(shù)據(jù)采集集裝置。3.工作原理將滑動式測微計計插入鉆孔的套管管中，并在間間距為1.00m的兩測標間間一步步移動動。在滑移位位置，探頭可可沿套管從一一個測標滑到到另一個測標標。使用導桿桿，探頭旋轉轉45到達測試位位置，向后拉拉緊加強電纜纜，利用錐面面球面原理，使使探頭

50、的兩個個測頭在相鄰鄰兩個測標間間張緊，探頭頭中傳感器被被觸發(fā)，并將將測試數(shù)據(jù)通通過電纜傳到到測讀裝置上上。周圍介質(zhì)質(zhì)（土、巖石石或混凝上）的的變形會引起起測標產(chǎn)生相相對位移。因因此，滑動測測微計能對某某測線的應變變或軸向位移移獲得高精度度的側量。使用滑動測微計計，可以在很很短時間內(nèi)測測得結果，鉆鉆孔深30mm，自上而下下和自下而上上測試一次，不不要30miin就可完成成。五、收斂計1.用途主要用于固定在在建筑物、基基坑、邊坡及及周邊巖體的的錨栓測點間間相對變形的的監(jiān)測。它可可以在施工期期 和竣工后后 定期觀測測隧洞頂板下下沉，坑道頂頂版下垂，基基坑形變，邊邊坡穩(wěn)定性的的表面位移等等。2.結構型

51、式收斂計主要由鋼鋼卷尺（銦瓦鋼或高彈彈性工具鋼）、百百分表、測量量拉力裝置及及與錨栓測點點相連接的連連接掛鉤等部部分組成。鋼鋼尺按每2.5cm或5cm ( 2 英寸）孔孔距用高精度度加工穿孔，測測力計張拉定定位進行拉力力粗調(diào)。彈簧簧控制拉力使使鋼尺張緊，百百分表進行位位移微距離讀讀數(shù)測量。圖2-3-7 收斂計示示意圖1錨固端；22鋼卷尺（每每隔2英寸穿穿一孔）；33校正拉力指指示儀；4壓力彈簧；5密封外殼；6百分表；77拉伸鋼絲；8旋轉軸承；9鋼帶卷軸3.工作原理測量是將收斂計計一端的連接接掛鉤與測點點錨栓上不銹銹鋼環(huán)相連（如如圖2-3-8所示），展開開鋼尺使掛鉤鉤與另一端測測點的錨栓相相連。

52、張力粗粗調(diào)可把收斂斂計測力裝置置上的插銷定定位于鋼尺穿穿孔中來完成成。張力細調(diào)調(diào)則通過測力力裝置微調(diào)至至恒定拉力時時為止。六、測縫計測縫計顧名思義義是測量結構構接縫開度或或裂縫兩側塊塊體間相對移移動的觀測儀儀器。按其工工作原理有差差動電阻式測測縫汁、電位位器式測縫計計、鋼弦式測測縫計、旋轉轉電位器式測測縫計以及金金屬標點結構構測縫裝置等等。測縫計與與各種形式加加長桿連接可可組裝成基巖巖變形計，用用以測量基巖巖變形。（一）差動電阻阻式測縫計1.用途差動電阻式測縫縫計用于埋設設在混凝土內(nèi)內(nèi)部，遙測建筑物結構構伸縮縫的開開合度，經(jīng)過過適當改裝，也也可監(jiān)測大體體積混凝土表表面裂縫的發(fā)發(fā)展以及基巖巖的變

53、形。如如測量兩壩段段間接縫的相相對位移，大大壩管道中結結構裂縫（接接縫）的監(jiān)測測，軟弱基巖巖中夾泥層的的變形與錯動動、斷層破碎碎帶的變形監(jiān)監(jiān)測等。2.結構型式測縫計由上接座座、鋼管、波波紋管、接線線座和接座套套筒等組成儀儀器外殼。電電阻感應組件件由兩根方鐵鐵桿、彈簧、高高頻瓷絕緣子子和直徑為00.05mmm的彈性電阻阻鋼絲組成。兩兩根方鐵桿分分別固定在上上接座和接線線座上。兩組組電阻鋼絲繞繞過高頻瓷絕絕緣子張緊在在吊拉簧和玻玻璃絕緣子焊焊點之間，并并交錯地固定定在兩根方鐵鐵桿上（如圖圖2-3-88所示）。外套套塑料套以防防止埋設時水水泥漿灌人波波紋管間隙內(nèi)內(nèi)，保持伸縮縮自如。圖2-3-8 差動

54、電阻阻式測縫計1接座套筒；2接線座；33波紋管；44塑料殼；55鋼管；6中性油；77方鐵桿；8彈性鋼絲；9上接座；110彈簧；111高頻磁絕緣緣子3.工作原理當測縫計承受外外部變形時，由由于外殼波紋紋管以及傳感感部件中的吊吊拉彈簧將大大部分變形承承擔了，小部部分變形引起起鋼絲電阻的的變化。而且且兩組鋼絲的的電阻在變形形時的變化是是差動的電電阻的變化與與變形成正比比。測出電阻阻比即可算出出測縫計承受受根阻特用阻點4.注意事項測縫計外殼剛度度很小。自由由狀態(tài)電阻比比實際上不是是一個穩(wěn)定值值，受油的膨膨脹，縱向受受力的大小不不同而異。因因此，不能以以自由狀態(tài)電電阻比作為考考核儀器穩(wěn)定定的指標，而而應

55、該用冰點點電阻值，當當該電阻變化化超過0.11則應與廠方方聯(lián)系。埋設設時也意上態(tài)度3以壓（二）鋼弦式測測縫計鋼弦式測縫計常常用鋼弦式位位移傳感器改改裝。量程110mm、20mm、30mm、50mm，最大可達1000mm。如如大于1000mn可用兩兩個或多個傳傳感器串聯(lián)使使用。1.用途與差動電阻式測測縫計基本相相同。2.結構型式該儀器由一個經(jīng)經(jīng)過系列熱處處理的振弦感感應元件構成成，一端連接接弦的應力釋釋放彈簧，而而另一端是連連接桿。鋼弦弦式測縫計結結構如圖2-3-9所示。圖2-3-9 鋼弦式測測縫計3.工作原理當連接桿從儀器器主體拉出，彈簧拉伸導致應力增加，并由振弦元件感應。彈簧的應力與弦張力成

56、正比，裂縫的開度用弦式讀數(shù)儀通過測量應變的變化即可精確的確定。（三）金屬標點點測縫裝置1.用途觀測混凝土建筑筑物伸縮縫的的開合度。2.結構與原理理對混凝土建筑物物表面裂縫觀觀測，可采用用在裂縫兩側側混凝土表面面各埋設一個個金屬標點。用用游標卡尺測測定兩金屬標標點間距的變變化值，即為為裂縫寬度的的變化值，精精度可量至00.1mm。也也可用電阻絲絲片貼在裂縫縫上，進行短短期觀測。為了觀測伸縮縫縫的空間變化化，可采用三三點式金屬標標點。3 個金屬屬標點中兩點點埋設在伸縮縮縫一側，其其連線平行于于伸縮縫，并并與位于伸縮縮縫另一側的的第3個標點構成成等邊三角形形且三點大大致位于同一水平面面上。用型板式三

57、向標標點（如圖2-33-10所示示），也可觀觀測伸縮縫的的空間變化。用用寬30，厚5、77二的金屬板板制成3個方向相互垂垂直的測量拐拐角架。并在在其上焊三對對不銹鋼或銅銅標點，用以以觀測3個方向的變化化。用螺栓將將拐角架錨固固在混凝上上上。用游標卡卡尺或千分卡卡尺測量三對對標點的距離離X、Y 、Z ，兩次次觀測間所測測得數(shù)值的變變化即反映伸伸縮縫的三向向變化。圖2-3-100 型板式式三向標點結結構安裝示意意圖1觀測X方向向的標點；22觀測Y方向向的標點；33觀測Z方向向的標點；44伸縮縫（四）3DM-200型二二向、三向測測縫計1.用途由單向大量程位位移計構成的的二向測縫計計和三向測縫縫計，

58、主要用于于混凝士面板板堆石壩周邊邊伸縮縫開合合度的觀測?；旎炷撩姘逵捎芍喊迮c巖坡坡和壩址牢靠靠連接。面板板與趾板之間間為周邊伸縮縮縫，通稱周周邊縫。觀測測最大壩高處處的周邊縫的的兩向位移，即即垂直面板的的沉降（或上上升）和沿坡坡面向河谷的的開合位移，應應采用兩向測測縫計組：沿沿兩巖坡周邊邊縫的三間位位移觀測，即即沉降或上升，垂直周周邊縫的開合合位移及沿縫縫向的剪切位位移，應采用用三向測縫計計組。2.結構型式3DM-2000型三向測縫縫計由3個旋旋轉電位器式式位移傳感器器、支護件和和智能化二次次儀表三部分分組成。其結構示意意圖為圖2-3-11（aa），支護件件由坐標板、保保護罩、伸縮縮節(jié)和標點

59、支支架組成。支支護件的主要要作用是在坐坐標板上固定定3個位移傳傳感器，在預預埋板上設置置位移標點PP，以形成一一個相對的坐坐標系。3個個位移傳感器器由3 根不不銹鋼絲引接接并交于P點。保護罩罩用來保護不不銹鋼絲不受受外界擾動或或損壞。伸縮節(jié)由土土工布制作，置置于保護罩與與位移標點之之間，以保證證當面板位移移時，標點PP在測縫計量量程范圍內(nèi)自自由移動。支支護件的設計計應根據(jù)周邊邊縫的構造而而定。3.工作原理該種測縫計是基基于在周邊縫縫一側的標點點P相對于另一側安裝了三三支傳感器的的坐標板的空空間位移，通通過測量3根根鋼絲位移的的變化，來換換算求得縫的的沉陷上升升）、開合和切向位位移。其測量量原理

60、見圖22-3-111（b）。圖2-3-111 3DMM-200型測測縫計安裝示示意圖（a）傳感器安安裝細部（bb）測量原理理圖1位移傳感器器；2坐標板；33傳感器固定定螺母；4不銹鋼絲；5傳感器托板板；6周邊縫；7預埋板（虛虛線部分埋入入面板內(nèi)）；8鋼絲交點；9面板；100趾板：111固定螺栓；12支架七、測斜類儀器器測斜類儀器通常常分為測斜儀儀和傾斜計（儀儀）兩類；用用于鉆孔中測測斜管內(nèi)的儀儀器，習慣稱稱之為測斜儀儀；而設置在在基巖或建筑筑物表而，用用作測定某一一點轉動量，或或某一點相對對于另一點垂垂直位移量的的儀器稱為傾傾斜儀。測斜儀是通過測測量測斜管軸軸線與鉛垂線線之間夾角變變化量，來監(jiān)