探讨大坝渗透压力监测系统中振弦式渗压计的应用

探讨大坝渗透压力监测系统中振弦式渗压计的应用摘要：长期以来，渗透压力在我国水库大坝的检测系统中，最有效的监控大坝渗流状态的方法就是大坝渗流的原型观测，而我国检测大坝渗流中重要的构成部分之一就是大坝渗流压力检测，振弦式渗压计有着高分辨率、抗扰降雨能力强和没有淤堵的优点，所以振弦式渗压计在我国大坝监测系统中得到了广泛的使用，本文从几个方面介绍了振弦式渗压计在我国大坝渗透检测中的应用。

关键词：大坝渗透压力检测系统振弦式渗压计实际应用

随着我国经济的持续发展，我国对水库大坝的基础设施加大了投入力度，我国大坝渗压监测普遍采用了振弦式渗压计，在测压管、堤坝、管道、钻孔以及孔隙水压力的长期测量中有重要作用，表现出非常优秀的性能。其主要部件均是由特殊钢材制成，所以能够使用在各种各样的恶劣环境下，其可直接地埋在要求很高的碾压土中，振弦式渗压计具有很好的强度。

1 振弦式渗压计的应用原理和应用特点

1.1 振弦式渗压计的应用原理

在振弦式渗压计里安装了一个不锈钢的膜片，其上方还连接着振弦，所以为了避免造成传感器膜片的损坏，就要使用透水石这种过滤器把固体颗粒隔离开来。标准的透水石过滤器是五十微米孔径大小的

烧结不锈钢。如果有特别的需要，还可以应用好通气式的透水石过滤器。振弦式渗压计在实际使用的时候，其通过透水石过滤器把渗透压力传递到膜片之上，由于膜片上渗透压力的变化，就引起了振弦式渗压计的移动，而这样微小的位移量能够使用振动的频率与振弦的元件张力来测量，振弦式渗压计的振动频率的平方与膜片上的压力是成正比的。振弦式渗压计一共有两个线圈，都是紧靠在钢弦的对称位置，其在应用的时候，其中的一个扫描频率加在线圈上面，这样就使得钢弦在按其固有的频率上进行振动。在激励结束的时候，其钢弦还在继续地振动，但是固有频率上的振弦脉冲信号在线圈上在逐渐地减弱，并且把这个信号传输至读数仪上，在此基础上被解调并显示。

1.2 振弦式渗压计的应用标准

美国的基康公司的典型产品是GK-4560s型的振弦式渗压计，这种型号的产品是享誉国内外的知名品牌。此种型号的应用技术标准是：测量范围在0~50和0~100Psi之间,准确度是百分之零点五F.S，分辨力是0.025%F.S，线性度小于0.5%F.S，重复性是0.025%F.S，温度漂移小于0.06%F.S/℃，工作温度在-20℃到60℃之间，超量程是1.5倍的额定压力。由于振弦式渗压计的品牌有所不同，其有的部分指标也存在着大大小小的差异。每种不同的振弦式渗压计都有其自己的率定数据，这样就方便在将来使用的时候可以按照它们的率定数据把仪器上的频率读数转变为与其对应的工程单位，比如液位和压力。

2 振弦式渗压计在大坝渗压监测系统中的应用

2.1 振弦式渗压计的埋设方法

如果在大坝渗压监测系统中使用振弦式渗压计，那么首先要把大坝渗透压力的需求作为依据，再把振弦式渗压计埋在大坝的相应位置里，一般振弦式渗压计的埋设方法有两种；一是钻孔式埋设法，其主要应用于已经建成的大坝。二是坑式埋设法，这种方法主要应用于新建成的大坝。下面主要介绍这两种埋设法。（1）钻孔式埋设法：在钻孔式埋设法里，在振弦式渗压计的预定位置下方15~30cm的地方设置埋设孔，并且要把钻孔擦洗干净，之后再将钻孔的底部位置用干净的中粗砂填在振弦式渗压计的断头的下方位置，这样就可以安放渗压计。在安放振弦式渗压计之前应该将其充分地浸泡，浸泡充分后要将其密封装在砂袋中，再用水把砂袋浸透，浸透完毕之后再将放到预定的位置上。在预定的位置放置后，在振弦式渗压计的周围要环绕一层干净的砂子，大约在振弦式渗压计的十五厘米左右就可以。（2）坑式埋设法：振弦式渗压计一般都带有能够直接埋入的电缆，这样在进行坑式埋设的时候方便在坝体内布置线路。在进行坑式埋设法的时候，在安放振弦式渗压计之前要把渗压计进行充分地浸泡，如果坑内是非粘性的回填材料，就可将渗压计直接安放在坑体内，如果坑内出现大粒径的骨料，可以安放浸透水的砂袋，在这样的条件下安放振弦式渗压计还需要有一些附加的措施，为了防止电缆被破坏，在需要进行负压测量的位置，采用高通气的陶瓷透水石来进行测量，在这个时候要小心地放入振弦式渗压计，让渗压计与四周细密的细砂料等填充材料相互接触。

2.2 振弦式渗压计采集信号的方法

振弦式渗压计采集信号可以使用读数仪进行人工定时采集，还可以应用MCU微控制单元的方法进行自动的采集信号。（1）振弦式渗压计人工采集的信号是通过人工的专用电缆连接到手动的集线箱当中，手动的集线箱可以将选中的振弦信号送入到振弦式的读数仪中去，再由操作人员通过读数仪的人机交互的按键定时来进行数据的采集。振弦式的读数仪一般都有RS232的通讯接口，人工的定时采集以后的数据还可以通过RS232式接口把数据接送到计算机里。这样就可以实用计算机方便地进行数据的分析和进一步的处理。（2）振弦式渗压计信号的自动采集数据方法，在信号自动采集的系统里，首先把人工专用电缆中的振弦式渗压计的信号连接到MCU中，MCU里的DAU数据采集单元可以自动的实现选点的测量、巡回测量、选箱的测量和定时测量等多样的测量方法，其采集信号的周期可以以工程的要求为依据，运行的人员可以在监控主机或者信息管理的主机上进行设定和修改监测的周期。除此之外，MCU还有存贮信息的功能，可以自动的储存一定数量采集的数据，并且可以把采集到的数据通过RS485或者RS232串行通讯接口传递给监控主机或者专用的计算机系统中去，监控主机或者专用的计算机系统就可以用过一些专用的处理软件进一步地处理和分析上传的数据。

3 结语

随着社会经济的不断发展和进步，我国对大坝监测自动化的水平

也得到了很大的进步，振弦式渗压计同样取得了很大的进步，到现在为止，我国的振弦式测量仪器在其性能、外观和精度上都取得了很大进展。大坝的渗流监测是我国大坝安全监测十分重要的监测项目，振弦式渗压计容易远程传输以及分辨率高，所以振弦式渗压计在我国得到了广泛的应用，可想而知随着振弦式传感技术的发展，振弦式渗压计在大坝的渗流检测中的使用会越来越广。

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