振弦式滲壓計產品安裝使用說明書

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振弦式滲壓計產品安裝使用說明書

來源:四川葛南儀器有限公司 | 作者:四川葛南儀器 13990288886 | 發布時間: 2019-03-31 | 5391 次瀏覽 | 分享到:

本使用說明僅適用于本公司(四川葛南儀器有限公司)生產的VWP型振弦式滲壓計，其中包括有VWP-1、VWP-2、VWP-4、VWP-6、VWP-10、VWP-16、VWP－25、VWP－30等系列型號。VWP型振弦式滲壓計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物及土體內，測量結構物或土體內部的滲透(孔隙)水壓力，并可同步測量埋設點的溫度。滲壓計加裝配套附件可在測壓管道、地基鉆孔中使用。當被測水壓荷載作用在滲壓計上，將引起彈性膜板的變形，其變形帶動振弦轉變成振弦應力的變化，從而改變振弦的振動頻率。振動頻率的平方（頻率模數）正比于作用在膜片上的壓力，電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置，即可測出水荷載的壓力值。同時可同步測出埋設點的溫度值。

本使用說明僅適用于本公司(四川葛南儀器有限公司)生產的VWP型振弦式滲壓計，其中包括有VWP-1、VWP-2、VWP-4、VWP-6、VWP-10、VWP-16、VWP－25、VWP－30等系列型號。

1 用途
VWP型振弦式滲壓計適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物及土體內，測量結構物或土體內部的滲透(孔隙)水壓力，并可同步測量埋設點的溫度。滲壓計加裝配套附件可在測壓管道、地基鉆孔中使用。

2 規格及主要技術參數

規格代號

VWP-1

VWP-2

VWP-4

VWP-6

VWP-10

VWP-16

VWP-25

VWP-30

尺寸

參數

最大外徑D，       mm

30

長度L，            mm

118

性能

參數

測量范圍，        KPa

0～160

0～250

0～400

0～600

0～1000

0～1600

0～2500

0～3000

最小讀數k，      KPa/F

≤0.072

≤0.11

≤0.18

≤0.27

≤0.45

≤0.72

≤1.13

≤1.36

測量精度，        %F.S

±0.1

溫度測量范圍，     ℃

-25～+80

溫度測量精度，     ℃

±0.5

溫度修正系數b， KPa/℃

≈0.12

耐水壓

測量范圍1.2倍；≥1MPa

絕緣電阻，        MΩ

≥50

執行

國標 GB/T 3411.1-2009

非直線度≤2.0%F.S；不重復度≤0.5%F.S；滯后≤1.0%F.S；綜合誤差≤2.5%F.S

注：①F.S表示滿量程輸出；超量程為允許額定測量范圍的1.2倍內。
②頻率模數F=Hz2×10-3；F為頻率模數值（Hz^2）/1000；例：4593.7F=2143.3Hz^2/1000
③1米水柱 = 9.81 KPa；例：監測庫水位在30米范圍，建議選擇0~400kpa測量范圍。
④ 1000Kpa=1Mkpa；例：設計監測范圍為1Mkpa，即為0~1000kpa。

    3 結構及工作原理
3.1結構
VWP型振弦式滲壓計由透水板、感應膜、密封殼體，信號傳輸電纜、振弦及激振電磁圈等組成。

3.2工作原理
  當被測水壓荷載作用在滲壓計上，將引起彈性膜板的變形，其變形帶動振弦轉變成振弦應力的變化，從而改變振弦的振動頻率。振動頻率的平方（頻率模數）正比于作用在膜片上的壓力，電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置，即可測出水荷載的壓力值。同時可同步測出埋設點的溫度值。
3.3計算方法：
a)當外界溫度恒定，滲壓計僅受到滲透(孔隙)水壓力時，其壓力值P與輸出的頻率模數△F具有如下線性關系：
P = k△F
△F = F0 - F
式中：k — 滲壓計的測量靈敏度（壓力量的最小讀數），單位為KPa/F ；
  △F — 滲壓計基準值相對于實時測量值的變化量，單位為F；
   F — 滲壓計的實時測量值，單位為F；
   F0 — 滲壓計的基準值，單位為F。
b)當作用在滲壓計上的滲透(孔隙)水壓力恒定時，而溫度增加△T，此時滲壓計有一個輸出量△F′，這個輸出量僅僅是由溫度變化而造成的，因此在計算時應給以扣除。
  實驗可知△F′與△T具有如下線性關系：
   P′= k△F′+b△T = 0
k△F′= -b△T
  △T = T - T0
式中： b — 滲壓計的溫度修正系數，單位為KPa /℃；
　△T — 溫度實時測量值相對于基準值的變化量，單位為℃；
T — 溫度的實時測量值，單位為℃；
T0 — 溫度的基準值，單位為℃。
c)當滲壓計受到滲透(孔隙)水壓力和溫度的雙重作用時，若大氣壓力有較大變化時，應予以修正。滲壓計的一般計算公式為：
Pm = k△F + b△T = k (F0 - F) + b (T - T0)+ (Q0-Q)
  式中：Pm — 被測滲透(孔隙)水壓力量，單位為KPa；
   Q0— 大氣壓力測量基準值，單位為KPa；
   Q — 大氣壓力實時測量值，單位為KPa。
4 安裝注意事項

4.1滲壓計預飽和
由于混凝土的滲透系數較小，而水壓力又是穿過透水板后作用在滲壓計的感應膜上，如果透水板與感應膜前的儲水腔沒有充滿水(含有氣泡)，將會造成滲壓計測值的嚴重滯后。所以埋設安裝前必須將透水板擰下放在水中浸泡半小時，透水板擰回前先將感應膜前的儲水腔注滿水，透水板擰回時滲壓計進水口應朝上，以免腔內水流出。
4.2埋設安裝條件
埋設時應首先確保滲壓計進水口的暢通，為防止泥漿堵塞進水口，應在進水口處做一個人工過濾層，過濾層由中砂、細砂分層組成，過濾層的直徑應大于10Cm(或包一層水工布)，埋設前將過濾層在水中充分飽和。
4.3滲壓計的電纜敷設
滲壓計(已接長電纜)的進水口應朝向水壓力方向，在引出電纜的沿線設止水板，防止高壓水沿電纜滲透。電纜應按設計走向埋設固定。
4.4壓強與水壓對比
1米水柱 = 9.81 KPa = 0.00981 Mpa。
4.5基準值
滲壓計安裝定位后應及時測量儀器的基準值，滲壓計測量并計算出的水壓力量是一個相對基準值的變化量，所以基準值取的準確與否，將直接影響到測值的準確性。
儀器安裝完成后，在無外荷載及混凝土水化熱結束的情況下，可進行基準值的測試(測試基準值應在無壓和恒溫的狀態下，如早晨測值比較穩定)。記錄滲壓計不同日三次以上的測值(頻率和溫度)，如果多次測值基本相同(誤差≤0.5％F.S)，此測值可作為基準值。
基準值是作為一個歸0的讀數值，這個數據用于后期數據處理（除非監測相對壓力）。滲壓計用于監測水位時，應將滲壓計在空氣中獲取的讀數作為0讀數（基準值），但要注意溫度平衡過程。
4.6溫度修正
為消除溫度變化對儀器測量精度的影響，在儀器內部設置了一個3KΩ的熱敏電阻，通過溫度修正，提高測量儀器精度。

4.7大氣壓力修正
  每次滲壓計讀數時，應同時讀取記錄氣壓；用氣壓傳感器實時測量氣壓，進行修正。
  如測壓管或井、孔等已密封情況下，大氣壓對滲壓計的影響可能很少，建議此類情況下不用大氣壓修正。
  大氣壓修正，一般情況下在大氣壓變化較大的區域，應予以修正。
5 操作與使用方法
5.1測量
測量振弦式滲壓計先將測量線連接VW-102型振弦讀數儀，將各色夾子對應連接上滲壓計的輸出電纜，黑、紅測頻率，白、綠測溫度。振弦式滲壓計內附有智能識別芯片，其內存貯有該滲壓計的編號、系數K、溫度修正系數b等信息。用讀數儀測量時會自動將識別信息讀出，順序存入讀數儀內，通訊給計算機，方便快速統計計算及查詢，使測量實現人工智能無紙化操作。
工程現場多支滲壓計電纜被意外挖斷，用讀數儀測量一遍，自動識別出每支滲壓計所對應的編號及身份信息。
5.2傳感器故障排查
當振弦式滲壓計測量出現故障時，可用萬用表檢查傳感器芯線間的電阻值，其正常狀況紅、黑芯線電阻值通常為600Ω左右；綠、白芯線電阻值在溫度25℃時應為3kΩ左右；紅、黑線對綠、白線或對屏蔽線(裸線)間絕緣電阻值應﹥50MΩ(測量絕緣電阻時可使用100V 直流兆歐表，萬用表測量絕緣電阻應用MΩ檔，其值應為無窮大∞)。
5.3電纜故障排查
振弦式滲壓計電纜接長通常用型號為YSPT－4水工專用觀測電纜，其電纜電阻值約為45Ω/km左右。
5.3.1 用萬用表測量(黑、紅芯線)的電阻值：正常情況為600Ω左右，再加上電纜電阻值。
a) 如果電阻測值正常，可能滲壓計損壞或進水；
b) 如果電阻測值非常大或無窮大，電纜可能斷路；
c) 如果電阻測值非常小，電纜可能是短路；
其表現為讀數儀測量不出頻率值。
5.3.2 用萬用表測量(白、綠芯線)的電阻值：正常情況在溫度25℃時應為3kΩ左右，再加上電纜的電阻。
a) 如果電阻測值正常，請檢查讀數儀及其測量連接線；
b) 如果電阻測值非常大或無窮大，電纜可能是斷路；
c) 如果電阻測值非常小，電纜可能短路。
其表現為讀數儀測量不出溫度值。
5.3.3 用100V 直流兆歐表或萬用表測量滲壓計芯線(紅、黑線對地線，白、綠線對地線，紅、黑線對白、綠線)的電阻，其測值如果很小(﹤5MΩ)，可能電纜接頭進水短路。
其表現為讀數儀測量正常，MCU-32自動測量單元測量頻率值可能會引起測值不穩，測量溫度值將比正常值偏低10～20℃左右。
5.4 讀數儀測值不穩
a) 將屏蔽線并接到讀數儀測量線的黑線夾子上；
b) 可能電纜接頭處進水，將其剪掉，重新連接；
c) 確定滲壓計的頻率范圍，正確選擇讀數儀的激勵類型；
d) 確定滲壓計的電阻基值，正確選擇讀數儀的電阻基值；
e) 檢查附近是否有干擾源，如電機、發電機、天線或交流動力電纜，遠離上述干擾源。
5.5 其它
振弦式滲壓計安裝就位前、后應及時測量頻率和溫度值，根據滲壓計編號和設計編號作好記錄并存檔，特別注意保護滲壓計信號引出電纜。

安全監測儀器術語定義
頻率模數：振弦式傳感器的測量單位之一，為輸出信號頻率平方的千分之一（f2/1000），以kHz2表示。
  起始值：儀器在現場零荷載下的測值。
初始值：儀器安裝后，在既定荷載下，安裝影響消除后的測值。
基準值：相對于荷載條件的計算起點的測值。
滿量程：儀器標稱范圍兩極限之差的模，以FS表示。例如，對從－10V～＋10V的標稱范圍，其量程為20V。
    振弦式傳感器工作特性所決定的最大輸出頻率的平方和最小輸出頻率的平方的代數差。
   以頻率模數（輸出頻率的平方除以1000）為輸出量的振弦式傳感器，其滿量程輸出可表征為其最大輸出頻率模數和最小輸出頻率模數的代數差。
分辨力：在測量范圍內，振弦式傳感器所能感測的被測量的最小變化值，以滿量程輸出百分比表示。
滯后：振弦式傳感器在輸入量作滿量程變化時，對于同一輸入量，傳感器的正、反行程輸出量的最大偏差，以滿量程輸出百分比表示。
不重復度：振弦式傳感器在一段時間間隔內，在相同的工作條件下，輸入量從同一方向作滿量程變化，多次趨近并到達同一校準點時所測量的一組輸出量之間的分散程度，以滿量程輸出百分比表示。
非線性度：振弦式傳感器正、反行程實際平均特性曲線相對于參比直線的最大偏差，用滿量程輸出的百分比來表示。
綜合誤差：振弦式傳感器進程平均校準曲線和回程平均校準曲線二者與工作直線的最大偏差，用滿量程輸出的百分比來表示；該誤差是反映振弦式傳感器的綜合性能指標。

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規格代號		VWP-1	VWP-2	VWP-4	VWP-6	VWP-10	VWP-16	VWP-25	VWP-30
尺寸參數	最大外徑D， mm	30
尺寸參數	長度L， mm	118
性能參數	測量范圍， KPa	0～160	0～250	0～400	0～600	0～1000	0～1600	0～2500	0～3000
	最小讀數k， KPa/F	≤0.072	≤0.11	≤0.18	≤0.27	≤0.45	≤0.72	≤1.13	≤1.36
	測量精度， %F.S	±0.1
	溫度測量范圍， ℃	-25～+80
	溫度測量精度， ℃	±0.5
	溫度修正系數b， KPa/℃	≈0.12
	耐水壓	測量范圍1.2倍；≥1MPa
	絕緣電阻， MΩ	≥50
執行	國標 GB/T 3411.1-2009	非直線度≤2.0%F.S；不重復度≤0.5%F.S；滯后≤1.0%F.S；綜合誤差≤2.5%F.S