03第七章+安全监测仪器.ppt

水利水电工程质量检测技术培训,中国水利水电科学研究院2010.3联系电话子邮箱：yuanpj,袁培进,第七章安全监测仪器,主要内容,第一节概述第二节仪器参数基本概念第三节常用传感器类型及原理,第一节概述,美国的卡尔逊发明的差动电阻式仪器。振弦式仪器在欧洲发明后也开始用于水工建筑物的监测。二十世纪七十年代，以意大利为代表，采用先进微机控制自动监测系统采集数据，并推出了一套全新的确定性模型软件用于监控大坝安全。国家“七五”、“八五”攻关项目，研制监测自动化系统及监控软件。先后研制电容式、电磁式、光电式（CCD）、步进马达式、差动变压器式、电位器式等仪器。多点变位计、测斜仪，水管式、引张线式钢丝位移计等。八十年代发展，分布式光纤传感器、光纤布拉格光栅传感器。近年来发展的GPS、三维激光扫描、孔径雷达等新技术。,第二节仪器参数基本概念,一、非线性度（NoLinearity）二、滞后（Hysteresis）三、不重复性（NoRepeatability）四、分辨力（Resolution）五、稳定性（Stability）六、综合误差七、大坝安全监测仪器的精度问题,第三节常用传感器类型及原理,1.差动电阻式(美国卡尔逊大学RoyW.Carlson，1932)长期稳定性好、耐高压、可兼测温度，适于大体积混凝土建筑物的变形、应（压）力应变及温度等监测。采用张紧在仪器内部的弹性钢丝作为传感元件，利用金属导线电阻的应变和温度特性来测量应变和温度的。70年代末，利用恒流源技术，用五芯电缆接法测量仪器电阻、电阻比方法，消除了导线电阻及其变化对测值的影响，实现了远距离测量和测量自动化。我国是从五十年代后期开始研制生产，目前已成为生产差动电阻式仪器的世界大国，已有20多万支仪器用于工程监测。,第三节常用传感器类型及原理,差动电阻式传感器应注意的问题：（1）不耐震，更不能碰撞传感器内的高强钢丝直径为0.040.06mm，钢丝极限强度为3000MPa。钢丝需预加250470g的张力，在不工作的状态下，钢丝所受张力为13002400MPa。所以该类仪器不耐震，更不能碰撞。在仪器率定及安装埋设过程中必须注意，否则极易造成仪器钢丝损坏而失效。（2）超载能力差仪器钢丝工作处在高应力状态，现场率定时一定注意。（3）绝缘要求高现场仪器电缆接长时接头处理不好或电缆绝缘下降，都会对测量结果造成影响。,第三节监测仪器类型及原理,2.振弦式结构简单、长期稳定性好、输出为频率值、不受电缆电阻、接地电阻等因素影响。引起钢弦应力变化的外部载荷变化，可用测量钢弦的频率反应出来，并与频率平方值成线性关系。利用钢弦自振频率与钢弦所受到的外加张力关系测得各种物理量。长期以来国内水电工程几乎大多采用国外进口弦式仪器。国内开发也较早，但与国外产品尚有差距。,第三节监测仪器类型,计算方法振弦式：P=K(Ri-R0)+C(Ti-T0)差阻式：P=f(Zi-Z0)+b(Ti-T0)Ti=(Ri-R0).弦式仪器因钢弦要在34Kg张力下夹紧不松弛，所以钢弦不能受扭力。对于弦式应变计和测缝计，在标定或现场安装时，严禁扭转端座或拉杆，否则极易造成仪器的永久性损坏。3.电容式:将被测物理量转化为电容变化的一种传感元件。4.电位器式:采用了恒压源激励比值测量方法。有直线型和圆形两种，仪器用不锈钢外壳和铜件外壳机械密封，保证仪器耐水压达0.5MPa3MPa。,第三节监测仪器类型,5.CCD光电式6.步进马达跟踪式7.差动变压器式8.电感调频式,分布式光纤测温系统,Model5100-M3PDTS-SRAQ8920美国SensorTran英国Sensornet日本横河YOKOGAW云南小湾水电站云南小湾水电站云南小湾水电站贵州光照水电站,武汉烽火50/125微米标准多模光缆,分布式光纤测温系统主要技术指标与特点,1.采用高标准传输通讯用多模光纤作为温度传感器和信息传递的介质。2.可实时在线监测温度及其分布，反映整个仓面的温度场变化。3.可每50cm长度为一个温度感应单元，快速多点连续分布、准确定位。4.光纤本身具有一定的抗拉、抗压的能力，安装施工简便。5.灵敏度高，抗电磁干扰，免遭雷击，可靠耐久。6.测量距离远，适于线性长距离监测和远程监控。,仪器型号Model5100-M3PDTS-SRAQ8920生产厂家美国SensorTran英国Sensornet日本横河YOKOGAW测量范围3km5km2km空间分辨率1m1m1m取样精度0.5m0.5m0.5m温度精度0.50.5(校准后0.1)0.5温度分辨率0.10.01/测量方式单端单端单端测量时间90s最小10s180s仪器重量18.9kg21.0kg11.0kg,光纤光栅测量系统,光栅钢筋计,光栅测缝计,光栅温度计,光栅解调仪,