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静力水准仪的测量原理和分类

更新日期:2022-11-11      点击次数:2859

静力水准仪的测量原理

       静力水准仪是依据“连通管"原理工作的:两端开口与大气相通的U型管注入液体后,液体在大气压力和重力的作用下,最终会保持在同一个水平面。测量出测点液位的变化,即可得到测点的位置变化。

       根据这个原理,市面上出现了液位式静力水准仪和压差式静力水准仪。液位式水准仪是通过测量每个测点液位变化的高度来计算沉降的,而压差式静力水准仪是通过计算不同测点间的液体压力变化量再除以液体的密度和重力加速度得到沉降值。

静力水准仪的分类

液位式静力水准仪由于原理简单,液位变化直观,测量液位的技术简单成熟,因此种类繁多。液位测量的方式有机械式、非机械式两种。

1)机械式的液位测量是在液位中放入浮球,液位变化时,浮球会随液位而变动,测量出浮球的位置变化,即可得到液位的变化。常见的测量浮球位置变化是通过磁致伸缩原理来实现的。

2)非机械式的液位测量方式有超声波、电容,毫米波雷达、机器视觉、压差

a.超声波、毫米波液位测量是利用超声波或电磁波遇到液体与气体的界面时会发生反射的原理,测量出超声波在液体中传播所用的时间,根据液体中声波的速度,求出液位的。

b.机器视觉是利用摄像装置,观察辅助激光光束在液面的光斑位置变化,求出液位变化的。由于摄像装置的光学器件会收到水蒸气的遮蔽、侵蚀等影响,对视频数据的解算需要硬件和软件支持,结构复杂,体积较大、成本较高,目前极少有应用,因此本文不做展开介绍。

c.电容式液位测量原理是利用液位变化时,液体与上方的金属之间的电容会发生变化。通过测量电容的变化,可求出液位的变化。由于影响到电容的不仅是两极板之间的距离,液体上方的空气密度、温度、结构件几何尺寸都会影响到电容的变化,且测量的量程较小。由于电容式液位测量的缺点,目前市场上已经很少见。


d.压差式是基于不同测点的压力值不同,在一段监测距离内,通过基准点和监测点的测量数据变化情况,来对被监测现场进行数据分析判断预警,测量范围与其他方式相比量程更广。


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