BGK-4675型振弦式静力水准仪安装使用手册(REV.D)

1、.BGK-4675型静力水准系统安装使用手册（REV.D）*;BGK-4675型精密静力水准系统目 录1.测量原理22.安装23.读数94.计算95.温度变化影响106.检查与维护107.故障排除11附录A-半导体温度计温度推导公式12附录B-关于干燥管气球的使用131. 测量原理BGK-4675静力水准是一种精密液位测量系统，该系统设计用于测量多个测点的相对沉降。在使用中，一系列的传感器容器使用通液管联接，每一容器的液位由一精密振弦式传感器测得。传感器下挂有一个浮筒，当容器液位发生变化时，浮筒所受到的浮力即被传感器感应。 图1 BGK-4675型静力水准组成示意图在多点系统中，所有传感器的垂

2、直位移均是相对于其中任意一点（这一点又叫基准点或参照点）的变化，该点的垂直位移应是相对稳定的或者是可用其它人工观测手段来确定，以便能精确计算静力水准系统各测点的沉降变化。此外，还可通过每台仪器上的液位观察管来粗略查看水位的变化。2. 安装在准备安装传感器之前，必须先阅读下述安装指导，并且要完全清楚。因为该传感器是很精密的，在装配时必须相当小心。2.1 仪器安装常用工具及材料：5mm内六角扳手钢丝钳150mm200mm活扳手剪刀剥线钳（35W100W）电烙铁壁纸刀焊锡丝 及松香10mm（ES-3，带热熔胶）与2mm热缩套管500W1500W热风枪(塑料焊枪)数字万用表M12或M14膨胀螺栓或锚栓

3、300mm400mm水平尺防水标签纸、透明胶布、绝缘胶布、油性记号笔2.2 传感器部件及结构示意图图2 BGK-4675静力水准传感器装配示意图该系统在运送到用户手中时，基于设备安全原因，振弦传感器部分已装入传感器保护筒内，传感器保护筒和储液筒已用螺栓固定在一起，传感器主体与浮筒单独包装。传感器主体与浮筒上印有编号，注意浮筒必须与传感器配套使用。传感器通气管三通上装有塑胶盖帽，其目的是避免潮气进入传感器内部，开箱检验时可拆下橡胶套，检查结束后恢复再运至现场安装。每一套静力水准系统中（一条监测管线）配备一支带有干燥管的传感器和一只传感器通气管与容器通气管已经联好的传感器。带有干燥管的传感器可做为

4、系统的第一个测点（或基准点），传感器通气管和储液筒通气管已经连接在一起的可定为系统的最后一个测点（也可作为基准点）。安装系统前需注意区分。（通常带有干燥管的传感器安装于便于检查的一端，以便定期检查干燥剂工作情况，适时更换。）设备到达户手中后，需及时进行开箱检验。步骤如下（参照图2）：将传感器与浮筒取出，传感器放置于平整地面或桌面上（严防传感器倾倒），先用扳手松开并分离液位观察管弯头（上）的液位观察管。然后用内六角扳手将顶盖固定螺丝（共3条）拆下，将传感器保护筒部分与储液容器（以下简称容器）分离，找出与传感器编号一致的浮筒。去除浮筒外的保护包装，将浮筒挂钩挂在传感器挂钩上，握住传感器保护筒部分，

5、将浮筒放入容器内（动作应小心轻缓）。静置几分钟后，将传感器电缆接入BGK408或GK403读数仪，使用B档测量读数，读数应在900011000之间，挂钩松弛状态下通常没有读数。如有异常情况，请及时与厂家咨询解决。开箱检验工作结束后，按照相反的顺序将传感器与浮筒分开，恢复至原有包装状态并妥善保管。2.3 现场安装 图3 BGK-4675静力水准现场安装图片图4 BGK-4675静力水准系统现场安装布置示意图现场安装前，仪器安装点位需进行高程测量，以便使一套监测系统的各测点传感器能安装在同一高程。从仪器设备中分清首、末测点，制定安装计划，确定基准测点。确定进行灌液的测点（通常选择首端或末端测点）2

6、.3.1 容器（储液筒）安装固定仪器配套的“L”形钢板一面有2个孔，用于固定于结构面；另一面有7个孔，中间3个孔用于固定容器，外围4个孔用于在支墩上安装。首先将“L”形钢板用膨胀螺栓或锚栓稳固固定于监测结构面或监测支墩上。尽量保证传感器安装面处于水平状态，以便于后期安装。用配套的螺纹支撑杆将传感器安装于“L”形钢板上，使用水平尺测量、调整容器，使平面水平、立面垂直，调平后用活扳手将螺纹支撑杆的螺母拧紧（通过调节螺纹支撑杆可对传感器安装高程进行小幅度调整）。容器底座（支架）的固定方式有如下几种，其中支墩安装方式应预埋螺栓 图5 静力水准仪底座的几种固定方式示意图采用支墩安装时，预埋的螺栓应选用M

7、1012mm、外露长度不少于100mm的螺杆，螺栓埋设的间距平面尺寸见图6所示：图6 底座固定孔平面尺寸（mm）2.3.2 通液管联接、铺设测点传感器安装、固定工作结束后，可进行通液管联接、铺设工作。容器的底部装有通液管三通，首、末两端传感器三通配有丝堵，安装时注意区分。根据需要联接的两个测点间的距离，裁取通液管，应该留有一定的富裕量，两个测点间的通液管安装好后，管线中间应比两端低，这样有利于排除空气。管线铺设时，应避免打折、扭曲和划伤。管线必须紧固、可靠连接在三通上，以免漏液。通液管线若需要保护，推荐使用金属或塑胶线槽，不推荐使用管状材料保护，以免给检查维护带来困难。2.3.3 容器顶盖拆离

8、各测点通液管联接完毕，检查无误后，可拆离容器顶盖，先用活扳手分离液位观察管弯头（上）的液位观察管，用胶布将液位观察管竖直粘贴、固定在容器外壁上。然后用内六角扳手将顶盖固定螺丝（共3条）拆下，将传感器保护筒部分与容器分离，放置于测点位置，等到系统充液结束后进行组装。2.3.4 系统充液充液前应仔细检查通液管联接情况。确定各个测点通液管均妥善联接，首、末测点三通均有丝堵。为避免结钙，在系统内应充入去气的纯净水，可通过任意储液筒对系统充液。如果系统所处的环境温度有可能下降到零度以下，应在纯净水中加入一定比例的去气防冻液。对于不需要防冻的地区，为防止系统液体滋生藻类，建议将待充入的液体内添加硫酸铜，添

9、加的比例为0.05%-0.1%。硫酸铜不具有腐蚀性，且具有较好的防腐性能，同时可有效抑制藻类的滋生。液体的去气方法：液体的去气非常重要，未经去气的液体在加入到管路中后很容易析出小的气泡经聚集后演变为大的气泡而影响测量。液体的去气方法有两种，推荐使用真空泵抽气的方式去气，即将液体置于密闭的压力容器中，然后使用真空泵抽气，抽气到接近-0.1Mpa（相对于1大气压，负压大小与容器大小有关）并保持5分钟。另一种方法是采取沸煮的方式也可去气，但沸煮的时间控制在15分钟左右并放凉后使用。充液前应根据现场容器数量及通液管长度粗略计算所需溶液体积，以便匀速、连续进行充液工作，充液时应控制速度并使液体沿容器内壁

10、流下（直接倒入可能会冲溅出很多气泡流入通液管，使通液管内聚集大量气泡）。在充液过程中，溶液液面应低于正在充液的容器上口45cm，并随着全部测点充液情况对充液速度进行调整，最终使溶液液面保持在容器外所帖刻度尺2/51/2位置。如果发现通液管内有气泡，可敲打通液管，使气泡随水流排出。如果通气管内聚集大量气泡，可能会聚集在三通位置形成气阻现象而不易排出，此时可用一支较短的注射器连接一段通气管，从容器底部孔洞伸入三通位置，将存留的气体吸出。充液过程必须有人巡视各测点液位变化情况（如果测点高程偏差较大，可能会出现最低的容器液面过高而溢出），敲打通液管排除气泡，检查系统之间是否存在漏液现象，以便及时处理。

11、系统内管线排除气泡的工作非常重要！若通液管中有气泡或者是气栓，将会因气体或气泡表面张力作用导致各容器液位难以平衡，最终造成测量误差或读数的严重不稳定。同时，管道内的残余气体将导致系统对温度变化很敏感，具体表现是温度变化较大时，读数的变化也很大。注意：在环境温度较高的环境或干燥的地区，为防止容器内的水分蒸发，建议将容器内添加不具有挥发性的硅油，使硅油覆盖在溶液表面形成油膜以隔绝空气，从而限制了容器内水分的蒸发。每个容器内均须添加等量的硅油，添加量以覆盖液面，油膜厚度0.20.5mm为宜。添加的硅油应使用粘度单位为510厘丝的品种，粘度太大的硅油不利于液面的平衡。检查管道的密封性能，如果管线、各接

12、头部位无渗漏现象，可进行下一步操作。2.3.5 悬挂浮筒，组合容器与容器顶盖将配套用于容器顶盖的“O”型密封胶圈装入容器顶盖预留的凹槽中，在容器顶盖与容器接触面涂抹适量黄油，通过容器顶盖螺丝孔及液位观察管弯头，将容器顶盖与容器对正。找出与传感器编号一致的浮筒，去除浮筒外的保护包装，将浮筒上的污渍擦拭干净。将浮筒挂钩挂在传感器挂钩上，握住传感器保护筒部分，将浮筒轻缓放入容器内，缓慢压入容器顶盖（挂上浮筒后应避免浮筒与传感器部分发生扭转，操作时动作应轻缓，避免损坏传感器），拧上顶盖固定螺丝并将液位观察管恢复原状。浮筒悬挂结束后，可拆除传感器通气管三通上的橡胶套，静置5分钟，将传感器电缆接入BGK4

13、08读数仪或GK403读数仪，使用B档测量读数并记录。读数测量工作结束后，分析、比较各测点传感器读数，各测点读数应接近率定表读数范围的中间测值。否则通过对增加或减少容器内液体进行全面调整，如果个别测点读数偏差较大，可通过对螺纹支撑杆进行调整，以便小幅度改变该测点安装高程。如高程偏差太大，则须重新对此点进行放点安装。2.3.6 通气管安装、铺设测量工作结束，传感器工作正常，可进行通气管联接、铺设工作。容器的中部装有容器通气管三通，顶部装有传感器通气管三通。仪器出厂时在传感器通气管三通上配有密封橡胶冒，拆除密封橡胶冒后应尽快联接通气管，否则需恢复橡胶冒，以免潮气进入传感器内部。首、末两端传感器三通

14、配有丝堵，安装时注意区分。通气的作用是使所有容器内液面以上气压以及传感器内部压力保持一致，整个通气系统应相互连通并仅在一点和大气连通。根据需要联接的两个测点间的距离，裁取通液管和通气管，应该留有一定的富裕量。先用配置的通气管联接在传感器通气管三通上，再用容器通气管联接容器通气管三通。松开干燥管一端的螺丝，使其和大气导通，然后再在干燥管上套一呈自然干瘪状态且较大的气球，对其进行保护，有利于延长干燥剂的使用寿命。两条通气管安装完毕后，可与通液管聚拢、绑扎在一起，如图2所示。管线铺设时，应避免打折、扭曲和划伤。管线必须可靠连接在三通上。（通液管、通气管铺设之前可考虑穿50mm PVC管进行保护，但是

15、，穿保护管后，将使灌液、排气工作难度稍稍增大，需根据现场需要考虑是否进行。）2.3.7 传感器电缆焊接加长传感器出厂时配备3m长电缆，现场仪器安装好后，需进行焊接加长。焊接前用万用表测量传感器芯线间电阻数值并记录。其中红黑芯线电阻通常为180±10W左右；绿白芯线电阻在室温25时应为3kW左右；红黑线对绿白线以及对屏蔽线（裸线）间电阻应>50MW（万用表测量时应为）。焊接前将电缆端部剥除外皮，长度约8cm，露出芯线，在剩余电缆外皮部位用砂布或砂纸打毛，长度约3cm。电缆外面套12mm热缩套管。用剥线钳将芯线剥除0.50.8cm芯线外皮，芯线上套2mm热缩套管。芯线对应颜色对接并

16、拧在一起后，用电烙铁焊锡。焊锡过程应避免虚焊并去除毛刺。5根芯线均需焊接，焊接时注意：将各个芯线接头错开剪断；芯线导体剥开后外露长度应一致（约10mm），以保证电缆受拉时，各芯线能均匀受力，保持裸露芯线长度大约为68cm左右。焊接结束后，将2mm热缩套管推至接头部位，用热风枪将热缩套管热缩于接头部位。最后将12mm热缩套管推至电缆接头部位，用热风枪将热缩套管热缩于接头部位。12mm热缩套管每端均应压在传感器电缆外皮3cm左右。使用热风枪吹热缩套管时应控制温度，必须使热缩套管内部的热熔胶融化呈透明、流动状态，完全充满接头内部。温度过高会使芯线外皮熔化，造成芯线短路，也会造成热缩套管碳化变脆。注意

17、：芯线焊接工作结束后，必须用读数仪进行读数测量检查，并使用万用表测量各芯线间电缆电阻情况。避免因焊接工作造成接头部位芯线短路、断路情况。图7 电缆热缩连接示意图3. 读数BGK-4675型静力水煮鱼读数时使用BGK-408（或GK-403）读数仪的 “B”档进行读数,读数的单位是“字”或“Digit”。读数越大，表示振弦的张力愈大，即悬挂在传感器上的浮筒所受到的浮力越小，液位愈低。一般情况下，传感器读数通常在600011000字之间。对于一台工作正常的静力水准仪,相对本身而言，当读数增大时意味着传容器内的水位降低，反之则表面容器内的水位升高。对接入系统内的多支传感器中任意一个测点而言，当读数减

18、小时，表示测点产生沉降，反之表示抬升，本结论是基于基准点高程不产生任何变化而定义的。4. 计算系统中任意测点或基准点容器内的水位变化量可按照下式计算： h=(R1R0)×G试中： R1传感器当前读数R0传感器初始读数G传感器系数，单位：mm/字，通常为正直，由厂家给定；h容器的水位变化量，当h0时，水位下降，反之上升；任意测点沉降量的计算原则：X测点沉降量测点容器水位变化量参照点容器水位变化量即： ELx(R1x-R0x)×Gx-(R1Ref-R0Ref)×GRef试中：ELxX测点容器的液位变化,ELx0时表示沉降，ELx0时表示升高;R1xX测点传感器当前读数

19、R0xX测点传感器初始读数GxX测点传感器系数（由传感器的率定表上给出其系数）R0Ref参照点传感器的初始读数R1Ref参照点传感器的当前读数GRef 参照点传感器传感器系数5. 温度变化影响由于静力水准系统安装在同一环境中，在正常工作范围内温度的变化对振弦传感器本身影响不大。然而，因水温变化会改变液体的密度和浮力，系统并不是完全不受水温变化的影响。但是这种影响是非常小的，并且在某种程度上可以通过测量水温和进行密度校正来计算。水温及密度曲线如图2所示。从数据显示来看，在传感器的正常操作范围内，密度变化非常小。可以用下面的方程式来校正温度及密度变化：Dh = (R1R0)G/(SG)其中：SG代

20、表在所测量温度下液体（水）的比重。密度表示单位体积的质量，且其取决于温度和压力强度。纯水的密度见图8。图8 纯水的密度与温度、气压关系曲线6. 检查与维护系统安装后，应定期对干燥剂进行检查。通常干燥剂为蓝色，吸收水分后，蓝色变浅，最后变成浅粉红色。当干燥剂变为浅粉红色时，应及时将干燥剂拆下，更换备用干燥剂，或进行烘干处理。若气球破损，也应及时更换。定期检查系统是否有漏液情况，如发现应及时处理。定期通过页面观察管检查页面高度，以免页面过高，液体进入传感器，造成传感器损坏，这对沉降变化大的工程尤为重要。也可根据测量读数判断仪器是否超出量程范围。如接近量程的极限，应及时进行处理。7. 故障排除如果装

21、置读数出问题，应采取以下步骤：1检查线圈电阻，正常情况下线圈电阻是180±10W加上电缆电阻。（标准22号规格的铜导线电阻：每1000m约50W）a) 如果电阻太大或无穷大，应怀疑电缆断路。b) 如果电阻太低或接近于0，则应怀疑是短路。c) 如果电阻正常而任何一个传感器都没有读数，就该怀疑是读数仪有问题，这时应向厂家咨询。d) 如果所有的电阻都正常仅其中一个传感器没有读数，就应怀疑传感器有问题，这时也应向厂家咨询。2. 如果发现电缆是断路或短路并可接近，可按推荐的步骤重新连接。3. 读数误差大或者读数不稳定，或随温度变化出现较大的变化，应仔细检查通液管中是否有气泡，若有气泡必须排除。

22、气泡是导致读数不稳定或产生误差最主要的原因。4.若容器安装倾斜，导致浮筒与容器内部接触，读数也将会产生较大误差，甚至没有读数。附录A-半导体温度计温度推导公式半导体温度计类型：YSI 44005,Dale1C3001-B3,Alpha13A3001-B3电阻转化为温度的公式：公式 半导体温度计阻值-温度换算关系这里：T摄氏温度LnR =阻值的自然对数A=1.1051×10-3（在-50至+150范围内计算有效）B=2.369×10-4C=1.019×10-7电阻()温度电阻()温度电阻()温度电阻()温度电阻()温度201.1K-5016.60K-10241730

23、525.470153.2110187.3K-4915.72K-9231731507.871149.0111174.5K-4814.90K-8222132490.972145.0112162.7K-4714.12K-7213033474.773141.1113151.7K-4613.39K-6204234459.074137.2114141.6K-4512.70K-5195935444.075133.6115132.2K-4412.05K-4188036429.576130.0116123.5K-4311.44K-3180537415.677126.5117115.4K-4210.86K-217

24、3338402.278123.2118107.9K-4110.31K-1166439389.379119.9119101.0K-4097960159840376.980116.812094.48K-3993101153541364.981113.812188.46K-3888512147542353.482110.812282.87K-3784173141843342.283107.912377.66K-3680064136344331.584105.212472.81K-3576185131045321.285102.512568.30K-3472526126046311.38699.912

25、664.09K-3369057121247301.78797.312760.17K-3265768116748292.48894.912856.51K-3162659112349283.58992.512953.10K-30597110108150274.99090.213049.91K-29569211104051266.69187.913146.94K-28542712100252258.69285.713244.16K-27517713965.053250.99383.613341.56K-26493914929.654243.49481.613439.13K-25471415895.855236.29579.613536.86K-24450016863.356229.39677.613634.73K-23429717832.257222.69775.813732.74K-22410518802.358216.19873.913830.87K-213922197