靜力水準(zhǔn)儀的測量原理

       靜力水準(zhǔn)儀是依據(jù)“連通管"原理工作的：兩端開口與大氣相通的U型管注入液體后，液體在大氣壓力和重力的作用下，最終會保持在同一個(gè)水平面。測量出測點(diǎn)液位的變化，即可得到測點(diǎn)的位置變化。

       根據(jù)這個(gè)原理，市面上出現(xiàn)了液位式靜力水準(zhǔn)儀和壓差式靜力水準(zhǔn)儀。液位式水準(zhǔn)儀是通過測量每個(gè)測點(diǎn)液位變化的高度來計(jì)算沉降的，而壓差式靜力水準(zhǔn)儀是通過計(jì)算不同測點(diǎn)間的液體壓力變化量再除以液體的密度和重力加速度得到沉降值。

靜力水準(zhǔn)儀的分類

液位式靜力水準(zhǔn)儀由于原理簡單，液位變化直觀，測量液位的技術(shù)簡單成熟，因此種類繁多。液位測量的方式有機(jī)械式、非機(jī)械式兩種。

1）機(jī)械式的液位測量是在液位中放入浮球，液位變化時(shí)，浮球會隨液位而變動，測量出浮球的位置變化，即可得到液位的變化。常見的測量浮球位置變化是通過磁致伸縮原理來實(shí)現(xiàn)的。

2）非機(jī)械式的液位測量方式有超聲波、電容，毫米波雷達(dá)、機(jī)器視覺、壓差。

a.超聲波、毫米波液位測量是利用超聲波或電磁波遇到液體與氣體的界面時(shí)會發(fā)生反射的原理，測量出超聲波在液體中傳播所用的時(shí)間，根據(jù)液體中聲波的速度，求出液位的。

b.機(jī)器視覺是利用攝像裝置，觀察輔助激光光束在液面的光斑位置變化，求出液位變化的。由于攝像裝置的光學(xué)器件會收到水蒸氣的遮蔽、侵蝕等影響，對視頻數(shù)據(jù)的解算需要硬件和軟件支持，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大、成本較高，目前極少有應(yīng)用，因此本文不做展開介紹。

c.電容式液位測量原理是利用液位變化時(shí)，液體與上方的金屬之間的電容會發(fā)生變化。通過測量電容的變化，可求出液位的變化。由于影響到電容的不僅是兩極板之間的距離，液體上方的空氣密度、溫度、結(jié)構(gòu)件幾何尺寸都會影響到電容的變化，且測量的量程較小。由于電容式液位測量的缺點(diǎn)，目前市場上已經(jīng)很少見。

d.壓差式是基于不同測點(diǎn)的壓力值不同，在一段監(jiān)測距離內(nèi)，通過基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)變化情況，來對被監(jiān)測現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)分析判斷預(yù)警，測量范圍與其他方式相比量程更廣。

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