1、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：13701139497 电子邮箱：,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
2、、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Roy W.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
3、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
4、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。
5、,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0.5MPa3 MPa。,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
6、式 8. 电感调频式,分布式光纤测温系统,Model5100-M3P DTS-SR AQ8920 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
7、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-M3P DTS-SR AQ8920 生产厂家 美国 SensorTran 英国Sensornet 日本横河YOKOGAW测量范围 3km 5km 2km 空间分辨率 1m 1m 1m 取样精度 0.5m 0.5m 0.5m 温度精度 0.5 0.5(校准后0.1 ) 0.5 温度分辨率 0.1 0.01 / 测量方式 单端 单端 单端 测量时间 90s 最小10s 180s 仪器重量 18.9kg 21.0kg 11.0kg,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,BGK-FBG-8600-8，8通道，精度3pm,分辨率1pm，扫描频率100Hz可调,光纤光栅传感技术是利用传感器内部敏感元件光纤光栅反射的光学频谱对应变、应力、温度的敏感特性原理。,谢谢！ 欢迎批评指正。,
