光纤光栅静力传感器分解.ppt

1、光纤光栅静力水准传感器,报告提纲,3,静力水准传感器的定义及原理,1,2,4,5,6,静力水准传感器的分类与应用,液位式静力水准传感器,光纤光栅传感器的定义及原理,光纤光栅静力水准传感器的定义,光纤光栅静力水准传感器的应用与展望,7,总结,静力水准传感器的定义,静力水准传感器1是一种高精密液位测量系统，该系统适用于测量多点的相对沉降。所有各测点的垂直位移均是相对于其中的一点(又叫基准点)变化，该点的垂直位移是相对恒定的或者是可用其它方式准确确定，以便能精确计算出静力水准仪系统各测点的沉降变化量。 1何晓业，黄开席，陈森玉，等。一种用于高能加速器高程监测的静力水准系统，核技术，2007，30（6

2、），486-490.,静力水准测量原理,液体静力水准测量的方法在很早之前已被人们所熟悉。它是根据静止液面在重力作用下保持同一水平的特性，即与大地水准面相平行的水准面的原理，测量各点间的高程差，从而直接得到垂直形变或间接求得倾斜角度的变化。各测点间液体用管道连通，液体静力水准测量又称为连通管法。静力水准仪是用于测量基础和建筑物各个测点的相对沉降的精密仪器。主要用于大型建筑物如水电站厂、坝、高层建筑物、核电站、水利枢纽工程岩体等各测点不均匀沉降的测量。,静力水准仪的结构,静力水准系统2由主机系统、水管系统、信号采集系统组成。如图1所示。,2孙君文，等 磁致伸缩位移传感器的研制J 仪表技术与传感器，

3、 2006，( 6) : 35 37,静力水准传感器原理,测试原理：各测点与基准点通过连通管相连接，根据其内的液体保持同一水平面的原理。(基准点是稳定不动的点，即相对恒定的或者是可用其它方式准确测定的点) 工作原理：在使用中，多个静力水准仪的容器用通液管联接，每一容器的液位由磁致伸缩式传感器测出，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量。,静力水准传感器的手段,目前在我国推广应用的静力水准仪技术中主要使用的传感器为：电感式、振弦式、电容式等。,电感式静力水准传感器,电感式传感器是一种属于金属感应的线性器件，接通电源后，在开关的感应面将产生一个交变磁场，当金属物体接近

4、此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。电感式传感器具有无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。主要应用在自动化装备上。,振弦式静力水准传感器,振弦式仪器的实际工作过程为：数据采集设备通过仪器电缆给传感器输送一个变频激励信号，线圈产生交变磁场会使钢弦产生振动。钢弦振动切割磁感线会使线圈产生感应电压，电压信号通过电缆反馈到数据采集设备，通过测量电压信号的频率从而得到钢弦的振动频率。,3万宏鹏. 安龙泉互通立交桥健康监测与状态评估研究D.吉林大学,2013.,电容式

5、静力水准传感器4,电容式静力水准传感器的原理如图所示。若安装点处发生变化，静力水准传感器内的液位也会改变，从而液体正上方的电容传感器检测到的电容值也会改变。因此，通过检测电容值的变化可得到液位变化的信息。 4何晓业,汪鹏,许少峰. 合肥光源电容式静力水准传感器的标定J. 原子能科学技术,2013,09:1648-1651.,静力水准传感器的需求,静力水准传感器的应用,在桥梁施工中的应用5 静力水准(即连通液位计)方式测试桥梁挠度的基本原理,就是利用液体在连通的管道中,会由于重力的作用,在不同位置的液面高度会相同。对于最小的静力水准系统至少需要两个静力水准仪,一个布置在参考点(即不会有挠度变化的

6、点,通常是桥墩或桥头),另一个布置在待测点。两个静力水准仪通过液管连接在一起,并加入适当的液体使得液面高度处于量程的中间位置。这样当待测点发生挠度时,两个静力水准的液面相对于其筒体的位置就会变化,测试这种变化就可计算出待测点相对于参考点的位移,从而达到测试桥梁挠度的目的。 5郭永东. 静力水准在桥梁施工竖向位移监控中的应用J. 山西建筑,2008,20:310-311.,静力水准传感器的应用,在监测工程中的应用6 该仪器依据连通管的原理，用传感器测量每个测点容器内液面的相对变化，再通过计算求得各点相对于基点的相对沉降( 隆起) 量，与基准点相比较即可得测点的绝对沉降( 隆起) 量。 6潘华.

7、静力水准系统在监测工程中的应用J. 低温建筑技术,2013,12:102-105.,静力水准传感器的应用,在地铁施工中的应用 主要由测量、数据发射和数据采集及分析三个部分组成。通过连通器的原理得出基准点及各监测点上静力水准仪的压力值，集成后通过GPRS或无线电台发射出去，在能够接收的范围内通过数据采集装置采集测得的压力值，之后通过数据处理及分析软件得出监测点相对基准点的沉降变化量及变化速率，之后绘出累计变沉降量-时间曲线和变化速率-时间曲线，进而分析地铁隧道各部分的变化情况。,静力水准传感器的应用,如何选取基准点？ 基准点应根据工程的沉降施测方案和布网原则的要求建立，而沉降施测方案应根据工程的

8、布局特点、现场的环境条件制订。一般建筑物周围要布设三个基点，且与建筑物相距50m至100m间的范围为宜。基点可利用已有的、稳定性好的埋石点和墙脚水准点，也可以在该区域内基础稳定、修建时间长的建筑物上设置墙脚水准点。若区域内不具备上述条件，则可按相应要求，选在隐蔽性好且通视良好、确保安全的地方埋设基点。所布设的基点，在未确定其稳定性前，严禁使用。因此，每次都要测定基点间的高差，以判定它们之间是否相对稳定，并且基点要定期与远离建筑物的高等级水准点联测，以检核其本身的稳定性。,静力水准传感器的应用,基准点应避开交通干道主路、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区以及其他可能

9、使标石、标志易遭腐蚀和破坏的地方； 基准点应选设在变形影响范围以外且稳定、易于长期保存的地方。在建筑区内，其点位与邻近建筑的距离应大于建筑基础最大宽度的2倍，其标石埋深应大于邻近建筑基础的深度。基准点也可选择在基础深且稳定的建筑上； 基准点、工作基点之间宜便于进行水准测量。当使用静力水准测量方法进行沉降观测时，用于联测观测点的工作基点宜与沉降观测点设在同一高程面上，偏差不应超过1cm。当不能满足这一要求时，应设置上下高程不同但位置垂直对应的辅助点传递高程。,静力水准传感器的应用,如何选取观测点？ 沉降观测点应依据建筑物的形状、结构、地质条件、桩形等因素综合考虑，布设在最能敏感反映建筑物沉降变化

10、的地点。一般布设在建筑物四角、差异沉降量大的位置、地质条件有明显不同的区段以及沉降裂缝的两侧。埋设时注意观测点与建筑物的联结要牢靠，使得观测点的变化能真正反映建筑物的变化情况。并根据建筑物的平面设计图纸绘制沉降观测点布点图，以确定沉降观测点的位置。在工作点与沉降观测点之间要建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处做好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。,液位式静力水准传感器,现今采用最新的是液位式静力水准传感器，能有效地克服其它类型传感器所存在的问题。 JL-1型磁致伸缩式静力水准仪采用的传感器是利用磁致伸缩原理开发出的高精度非接触式液位测量传感器。 优点：具有高分辨率、高精度、高稳定性、响

11、应时间 快，工作寿命长、不受低温影响。 缺点：由于液体的粘滞作用，静力水准仪管路内部的液 体需要时间才能流动并且平衡，那么，在这段时间内，就无法实现高速测量沉降变化量。而且不能应用在特殊的恶劣环境中。,液位式静力水准传感器,静力水准仪隧道安装图：,液位式静力水准传感器,结构：主要由观测电缆、传感器、水平泡、气管接头、通气管、加液塞、上端盖、贮液筒、防冻液、下端盖、通液管接头、通液管、底板、调节螺栓、安装架等部件组成。 测量量程：0-100mm 工作温度：-25_+80,液位式静力水准传感器,利用液面上的浮体与位移传感器相连，当液面高度发生变化时,使得浮体升降，引起传感器的电量发生变化，从而完成

12、非电量向电量转换的过程。输出的电讯号可以直接数字显示或模拟记录，也可以输入计算机处理，绘出连续的位移曲线图。 该方法所使用的传感器可以是:电感式、电容式、差动变压器式、电阻式等等。具体采用何种方式，要看仪器的用途、使用场地的环境、观测精度要求等因素来决定。,液位式静力水准传感器,外界条件的影响： 在整个液体静力水准系统中,测量有效值必须在液面静止或变化均匀的情况下取得。但在实际工作中,来自外界的振动以及气象等因素的变化,往往使得这一条件难以满足,给测量结果带来误差。 外界振动的影响 温度影响 液体的污染影响,液位式静力水准传感器,液体静力水准测量主要是通过对容器中的液体处于静力平衡状态时的表面

13、进行观测，从而达到测量高差的目的。所以说，液体的选择是一个关键。各种液体性质的差异,决定了人们采用不同的观测方法，采取不同的措施去提高观测精度。通常使用的液体是水。 水，由于价格低这一最大的优点,在液体静力水准测量中使用最为广泛。因有着良好的透明度，几乎可用任何一种方法进行观测。水对温度的变化要求较高，因水的体膨胀系数较大，若100mm高的水柱，温度变化1,将产生的高度变化为0.02mm。所以在实际施测时，需同时观测温度，并作改正。另外，水的凝固温度较高，只能在0以上的条件下使用。,液位式静力水准传感器,由于局部温度的变化，会引起容器中液体的不均衡蒸发。若在液体的表面覆盖一层很薄的酒精或油酸，

14、或使用防水透气膜，将有效地减小蒸发速度。如果水作为静力水准系统中的液体，还有一个缺点就是润湿现象严重。由于润湿的影响，使容器水管的毛细管产生相当大的负压力，引起液面发生变化。例如，在温度为18时，毛细管直径从2mm变成2.4mm，则液面高度变化1.6mm。所以说,为确保测量结果的可靠性，在仪器选择时，要保证水管直径严格一致，最好在30-50mm之间。 润湿现象：液体在与固体接触时，沿固体表面扩展的现象。又称为液体润湿固体。,液位式静力水准传感器,防水透气膜介绍 防水透气膜是一种新型的高分子防水材料。从制作工艺上讲，防水透气膜的技术要求要比一般的防水材料高的多；同时从品质上来看，防水透气膜也具有

15、其他防水材料所不具的特点，防水透气膜可以使气体无阻通过，并保证水分不流失。是一种健康环保的新型节能材料。,液位式静力水准传感器,防水透气膜的工作原理 在水汽的状态下，水颗粒非常细小，根据毛细运动的原理，可以顺利渗透到毛细管到另一侧，从而发生透气现象。当水气冷凝变成水珠后，颗粒变大，由于水珠表面张力的作用（水分子之间互相拉扯抗衡）， 水分子就不能顺利脱离水珠渗透到另一侧，也就是防止了水的渗透发生，使透汽膜有了防水的功能。,液位式静力水准传感器,防水透气膜的材料： 防水透气膜的技术最早是从欧美国家开始引进的，然而国内产品的制作工艺五花八门，各个厂家的产品质量参差不齐，没能形成一个统一的质量标准。实

16、际上，防水透气膜主要有三层构成： PP纺粘无纺布，PE高分子透气膜，PP纺粘无纺布。纺粘无纺布的作用主要是增强拉力和静水压及保护中间层（透气膜），真正透气主要是靠中间层PE高分子透气膜。,液位式静力水准传感器,上海弗翔电子材料有限公司,液位式静力水准传感器,蒲微防水透气膜公司,液位式静力水准传感器,蒲微防水透气膜公司,液位式静力水准传感器,SUPER-TEX 德国GUFC公司,液位式静力水准传感器,液位式静力水准传感器,防水透气膜的工艺： 1、先进的生产工艺：防水透气膜采用先进的热复合生产工艺，该工艺属国内首创，无胶水无溶剂复合，国际先进。 2、优良的抗老化性能：防水透气膜在施工过程中，必将经

17、受强紫外线与高温的双重考验，即使在铺装完毕后，也将长期受到冷热空气的接触与交换，因此良好的抗老化性能是产品必备的条件与品质的保证。防水透气膜，已通过国家建筑材料测试中心的检测，产品经500小时强紫外线照射，2160小时100度高温的考验，保证了防水透气膜的耐久性与使用年限。,液位式静力水准传感器,磁流变液： 磁流变液（Magnetorheological Fluid , 简称MR流体）属可控流体，它是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体(矿物油、硅油等)中形成的悬浮液。在零场情况下,磁流变液表现为流动性能良好的液体,其表观粘度很小;在强磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表观粘度增加两个数量级以

18、上,并呈现类固体特性;而且这种变化是连续的、可逆的,即去掉磁场后又恢复到原来的状态。,液位式静力水准传感器,苏州纳康纳米材料有限公司 ￥1500/kg,液位式静力水准传感器,液位式静力水准传感器,磁流变液减振器的特点 （1）磁流变液减振器精确的实时控制 （2）连续可逆变化的阻尼力 （3）低电压低功耗 （4）工业级的稳定性和耐久性 （5）简洁的机电结构 （6）使用寿命长,液位式静力水准传感器,总的来说液体静力水准系统主要用于变形观测，位移量变化是缓慢的，且观测周期较长，一般需几年，甚止几十年进行连续观测。所以对于传感器来说，要求稳定性好，不能有大的漂移。灵敏度不一定要求很高，但精度以及量程比的要

19、求却很高。通常观测液面变化的精度要求达0.01-0.1mm，这对目前所使用的传感器来说是可能的。当然这种方法也有其缺点：对浮体的灵敏度以及稳定性要求很高；仪器不能有大的震动；传感器的零电压难以调整；信号源的内阻和传输线路使得信号衰减，难以进行远距离的遥测；不能在具有强磁场的测区内使用，例如加速器的沉降观测。关于这一缺点，如果采用光栅传感器就可克服。,光纤光栅传感器定义,光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，通过紫外光曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯，在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化，从而形成永久性空间的相位光栅，其折射率调制深度和光栅周期都是常数。它可以直接传感温度和应变以及实现与温度和

20、应变有关的其他参数的间接测量，是一种光纤无源器件。 实质：在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。,光纤光栅传感器优点,1.灵敏度高、工作频带宽、动态范围大。 2.易与光纤连接、低损耗、光谱特性好、可靠性高。 3.具有非传导性，又具有抗腐蚀性、抗电磁干扰的特点，适合在恶劣环境中工作。 4.测量信息是波长编码的，有较强的抗干扰能力。 5.一根光纤中写入多个光栅，实现分布式传感。 6.强大的数据管理功能，实时记录测量数据和操作日志，方便查询。 7.兼容性好，可与其他系统实现互联互通。 8.测量范围广，可测量温度、压强、应力、应变、电压、电流、液位等物理量。,光纤光栅传感器工作方式,通过

21、光纤光栅测量机械浮子的浮力，来监测液位深度。 通过光纤光栅来感知液体和液体上方的空气的温度，来监测液位的深度。 通过长周期光纤光栅来感知液体的温度，来监测液位的深度。,长周期光纤光栅定义,栅格周期一般为几十到几百微米，光栅波矢方向与光纤轴线方向一致。 光纤布拉格光栅其传输方向相反的模式之间发生耦合，属于反射型带通滤波器。长周期光纤光栅是同向传输的纤芯基模和包层模之间的耦合，无后向反射，属于透射型带阻滤波器。 除具有插入损耗小、易于集成等优点，还是性能非常优异的波长选择性损耗原件。 其温度灵敏度是布喇格光栅的7倍，应变灵敏度是布喇格光栅的一半。 目前主要用于光纤通信和光纤传感。,长周期光纤光栅,

22、用加热管对长周期光纤光栅加热，用宽谱光源作为长周期光纤光栅输入光源，用光谱分析仪观测透射谱的谐振波长和损耗峰幅值。靠近长周期光纤光栅处放置热电偶作为温度测量传感头，以监测温度的变化。将长周期光纤光栅一端固定，另一端自由下垂并悬挂一轻质量物体，使长周期光纤光栅始终保持同一水平直线状态。,长周期光纤光栅,进行长周期光纤光栅温度传感特性实验时，让温度从20升温到90，每升温5等温度稳定后，必须在该温度下保持数分钟，记录多次谐振波长和损耗峰幅值。降温时从 90降温到20，每降温5等温度稳定以后，也是必须在该温度下保持数分钟，记录多次谐振波长和损耗峰幅值。 实验结果：随着温度升高，长周期光纤光栅谐振波长

23、向长波方向移动；温度降低，则谐振波长向短波方向移动，而且基本成线性响应，升降温数据的重复性比较好。在整个升、降温过程中,峰值损耗基本保持不变。 长周期光纤光栅谐振波长具有线性响应的温度特性，基于这一特性可以制作温度传感器。,光纤光栅静力水准传感器原理,光纤光栅传感器6属于光纤传感器的一种，基于光纤光栅的传感过程是通过外界物理参量对光纤布拉格（Bragg）波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。 工作原理：光纤光栅作为敏感元件，其折射率调制深度和光栅周期都是常数。它可以直接传感温度和应变以及实现与温度和应变有关的其他参数的间接测量，其工作原理是，当一束中心波长为 的宽带光谱经过光纤

24、光栅时，被光栅反射回一单色光，相当于窄带的反射镜。反射光的中心波长 与光栅的折射率变化周期和有效折射率neff有关：,7杨兴, 胡建明, 戴特力.光纤光栅传感器的原理及应用A.研究重庆师范大学报,2009(10):101-104.,光纤光栅静力水准传感器原理,光纤光栅反射中心波长(短周期光纤光栅)或透射中心波长(长周期光纤光栅)与介质折射率有关,在温度、应变、压强、磁场等一些参数变化时,中心波长也会随之变化。通过光谱分析仪检测反射或透射中心波长的变化,就可以间接检测外界环境参数的变化。,光纤光栅静力水准传感器,温度、应变的变化会引起光纤光栅的周期和折射率的变化，从而使光纤光栅的反射谱和透射谱发

25、生变化，通过检测光纤光栅的反射谱和透射谱的变化，就可以获得相应的温度和应变的信息。,光纤光栅传感器,除了具有普通光纤传感器体积小、 灵敏度高、 抗电磁干扰能力强、 耐高温和耐腐蚀等优点外,而且动态范围宽、易集成、单位长度上信号衰减少，成本低、智能化，同时既可以进行点测量，也可实现分布式测量。特别四核用于强磁场、辐射性、腐蚀性及高危险性环境。 因此将光纤光栅传感器应用到静力水准仪系统中能有效解决稳定性差、远距离传输信号不稳定和由于液体粘滞性不能对基础设施垂直位移长期准确的时时监测。,光纤光栅在石油井中的应用,光纤光栅传感器抗电磁干扰能力和耐高温、腐蚀能力能够精确地测量井下环境的参数。具有分布式测

26、量能力,可以测量井下参数的空间分布,给出剖面信息，而且在油气井中占据空间极小。因此,将光纤传感器应用于石油测井具有极广阔的前景。,8杨兴, 胡建明, 戴特力.光纤光栅传感器的原理及应用A.研究重庆师范大学报,2009(10):101-104.,光纤光栅在结构监测中的应用,光纤光栅传感器统一串连接入到桥梁控制中心的光纤光栅传感网络分析仪中,分析仪可对采集到的数据进行分析、保存、打印等,监测人员可获取可靠信息,采取相应措施。,远程光纤光栅桥梁健康监测系统结构,光纤光栅在静力水准系统中的应用,图(a)为监测隧道本身的不均匀沉降，传感器安装在隧道侧壁上。为了避免隧道壁上的其他障碍物，图(b)采用了多个

27、子系统接力的方法，使处在不同高度上的传感器能同时监测隧道的变化。,9何晓业. 静力水准系统的最新发展和应用A. 测绘出版社.测绘通报测绘科学前沿技术论坛摘要集C.测绘出版社:,2008:7.,光纤光栅静力水准传感器的安装,传感器的安装较为复杂，首先要采用精密水准仪使监测点、基准点标高一致，仪器安装就位后，宜采用水准仪再次检查仪器高度的一致性。仪器液体连通管正确灌入液体是仪器安装的关键步骤，灌入液体应分段进行，传感器之间液管内没有空气后才可接通，排除液管中的气泡有时要反复进行。由于隧道内气温远高于0，因此也可采用净水作为连通管液体。液管内气泡排净连接好后，将浮筒按编号挂在与应变光栅相连的挂钩上，

28、完成仪器组装，再连接仪器上部的气管。光缆连接时要注意用酒精清洁插头，避免由此产生信号衰减。,光纤光栅静力水准传感器,结构：光纤光栅静力水准传感器由金属储液筒、浮筒、光栅敏感元件，以及相应气、液管连接管、光缆等组成。 工作原理：静力水准系统有2个光栅，应力光栅与浮筒相连。它的波长测量采用光纤光栅解调仪，当结构发生沉降时，将使传感器内的浮筒产生位移，从而改变光栅的应变，通过解调仪可直接测出每个通道连接的传感器由应力和温度变化引起的B。,10白韶红 光纤光栅静力水准传感器在地铁穿越施工中的应用J.北京:中国仪器仪表,2010（4）:50-53.,光纤光栅静力水准传感器实例,仪器设备：1pm光纤光栅解

29、调仪，温度稳定性为0.05实验架、磁力千分尺（位移分辨率：0.01mm）、光纤光栅静力水准仪（灵敏度：0.01mm）,光纤光栅静力水准传感器,光纤光栅静力水准传感器的封装：考虑材料本身的强度、稳定性、外界环境对其的氧化、腐蚀等诸多因素。 传感头：选择320不锈钢材料。 外筒、浮筒限位器、连接器：由于应用于室外的大型基础设施，所以应用不锈钢材料。 连接器：在各个静力水准仪之间起连通作用，管的材质选用不锈蚀的聚乙烯硬塑料管。,静力水准在桥梁中基准点布设,主桥结构为中承式拱桥，拱圈竖向位移监测采用静力水准监测，图为静力水准点的布设。 在上下游拱顶位置设置静力水准测点,并在东桥头引桥上设置基准点，测试

30、时间选择在凌晨车辆干扰最小的时候进行，测试选用的是精度为0.01mm的静力水准仪测试。,静力水准在桥梁中基准点布设,原理：在桥梁上通过连通管将各传感器联通起来，将液箱置于基准点并且高于传感器水平位置一定的距离。液体通过连通管流通至所有传感器以及管道中。当桥梁发生挠度变形时，传感器所在水平平面的液位会发生变化。液位变化的大小通过一系列的转化与计算就可求得桥梁变形值。 优点：静力水准仪可以实现多点自动监测，不受桥梁现场高尘高湿以及浓雾的影响，达到长期在线监测的目的。静力水准测试系统对桥梁施工竖向挠度的监测能够起到较好的作用，具有精度高、自动化性能好、实时测量功能等特点。 缺点：不足之处在于对频率较

31、高的动态变形不能准确测量。,静力水准在地铁中基准点布设,监测点在影响范围内沿既有线路布置，监测点数量应能全面反映监测区域变化情况，基准点应布设在影响区域外稳定位置。 图为静力水准仪布置在既有线左右线两侧路基上，不影响铁路正常运营的位置，南北两侧各布设5个静力水准监测点、1个静力水准基点，测点间距约10 m。,静力水准在地铁中基准点布设,原理：静力水准自动化测量系统主要用于测量各测点的垂直位移量，其测试原理是各测点与基准点通过连通管相连接，根据其内的液体保持同一水平面的原理，当仪器主体安装墩发生高程变化时，主体容器液面产生变化，引起装有中间极的浮子与固定在容器顶的1组电容极板间的相对位置发生变化

32、。用电容传感器测量每个测点容器内液面的相对变化，并由电缆传输到地面测试室进行处理和反馈，从而可以实时监测结构体的沉降变形情况。,静力水准在地铁中基准点布设,静力水准仪安装： (1）在安设位置路基坡面挖坑并预埋仪器垫板，垫板上预制与仪器之间的连接件，埋设时保证各点的垫板尽量在同一水平面上；安设时用水准仪现场找平，同时保证垫板的水平，调试完成后在垫板周围用砂石粒料填实。,静力水准在地铁中基准点布设,(2）把静力水准仪用螺丝固定在垫板上，调整所有静力水准仪的螺杆为大概的同一高度。 (3）仪器之间用PVE连通管连接起来，并安设连通管保护装置，注入纯水或溶液，然后赶出连通管中的气泡，直到连通管中无气泡。

33、 (4）观察仪器中的液位，调整所有仪器为同一水位高度。 (5）对静力水准仪的进行水平调试。 (6）对安装过程中的细节进行检查，如，膨胀螺丝的固定，连通管是否漏液体等。,静力水准的基准点校准,工作基点是测量基础高程的基准点，其稳定性直接影响沉降观测的成果，为了检查其是否受到外界的干扰，确保监测数据可靠性，所以有必要对施工单位布设的工作基点进行复测。为满足观测点沉降变形观测精度要求，对于长度大的大测区，宜把大测区合理分割成若干小测区。各测区的基准点或工作基点，组成闭合或附合水准路线，并按国家二等水准测量技术要求定期复测。,国家二等水准测量仪器,图分别为FS1测微器、苏光DSZ2水准仪、苏光DSZ2

34、水准仪+FS1测微器。,国家二等水准测量仪器,铟钢尺，其原理就是一根用铟钢带尺刻划，并按一定条件固定在尺框内，主要用于精密水准测量。 优点：铟钢尺刻划很严密，精度高，热膨胀系数小，受外界温度影响几乎可以忽略。,热膨胀系数,热膨胀系数：是指物质在热胀冷缩效应作用之下，几何特性随着温度的变化而发生变化的规律性系数。 铟钢（因瓦合金）：在-50-100平均线膨胀系数低于1.5 *10-6 / 单位10-6/k 、20 铅29.3 铝23.2 铜17.5 金14.2 镍13.0 钢13.0 铍12.3 铁12.2 钛10.8 铂9.0 铬6.2 锗6.0 钨4.5 钻石1.3,静力水准系统在环境中的影

35、响,液体的特性是极易受到外界的影响而改变它的物理形态。环境对静力水准系统精度的影响尤为显著，如压力、温度差异等。 压力： 静力水准周围气流、气候的变化等很多因素可能会影响它压力的变化，目前一般采用密封的气管连接系统中每个钵体传感器，这样能够保持整个测量系统在相同的压力下工作，从而消除压力对静力水准系统测试精度的影响。,静力水准系统在环境中的影响,温度 液体的密度是随其温度变化而变化的，液体密度的变化也改变了液体的体积，如果整个系统的温度变化率和变化量是一致的，那么对测量的精度是没有影响的，因为各个部分的体积变化是一样的，每个静力水准中的液面是一起升高或者降低同样的高度，不影响测量的结果。但是在系统中如果出现局部的或者不均匀的温度变化，为了消除环境温度差异对系统测量精度的影响，首先在布设