HR8066/67型高精度靜力水準儀適用于要求較高的垂直位移或沉降變形監(jiān)測，可監(jiān)測到0.01mm的液位變化。儀器由一系列含有液位傳感器的容器組成，多個容器間由充滿液體的連通管連接在一起?；鶞嗜萜魑挥诜€(wěn)定的基準點上，任何一個容器與基準容器間的高程變化都將引起相應容器內(nèi)的液位變化。通過測量液位變化即可獲取測點的高程變化。

　　HR8066/67型高精度靜力水準儀采用全球范圍內(nèi)品質(zhì)壓力敏感元件，靜力水準儀產(chǎn)品采用-20-60℃度整機多點全量程溫度補償工藝，具有測量精度高、無漂移、可靠性強、安裝方便等優(yōu)點。密封的外殼防潮性能好，可在相對濕度環(huán)境下長期連續(xù)工作。

　　2. 靜力水準儀技術參數(shù)

　　①.主要性能指標

　　標準量程：1000mm或其他

　　精 度：＜±0.3mm

　　分 辨 率：0.01mm

　　年穩(wěn)定性：＜±0.5mm

　　過載能力：200％F?S

　?、?溫度特性

　　工作溫度范圍：-20～85℃

　　溫度補償范圍：-20-60℃

　　溫度傳感器：

　　測溫范圍-40～150℃

　　測溫精度±0.2℃

　?、?電氣特性

　　電氣連接：防水四芯插件

　　供電電壓：5～24VDC（HR8066）

　　12～24VDC（HR8067）

　　輸出信號：MODBUS-RUT（HR8066）

　　4～20mA（HR8067）

　　電源防護：防反接、過壓保護

　　通信接口：RS485，靜電保護

　?、?結構特性

　　外殼材料：鋁合金

　　管路接頭：不銹鋼快速接頭或不銹鋼螺紋鎖緊接頭

　?、?環(huán)境特性

　　防護等級：IP67

　　安裝方式：排氣閥朝上垂直固定安裝

　　3.靜力水準儀電氣連接

　　HR8066：

　　紅色---電源+

　　黃色---電源-

　　藍色---RS485-A

　　綠色---RS485-B

　　HR8067：

　　紅色---DC24V+

　　藍色---4～20mA輸出（GND）

　　液位式靜力水準儀與壓差式靜力水準儀 原理及性能比較

　　一、測量原理

　　靜力水準沉降監(jiān)測原理：利用連通器原理，將基準點與監(jiān)測點液體灌相互連通，實時 測量監(jiān)測點與基準點的相對壓力變化（或液位變化），計算出監(jiān)測點相對于基準點的沉降 量。監(jiān)測點沉降量的計算公式為：

　　????? = ??0 ? ????（公式 1）

　　上式中：?????為第 i 個監(jiān)測點的沉降量；??0為基準點的液位高度變化量；????為第 i 個

　　監(jiān)測點的液位高度變化量。公式推導過程請見“靜力水準系統(tǒng)沉降量公式推導.pdf”。

　　目前，各式各樣的靜力水準沉降監(jiān)測儀均是在獲取液位高度方面采用了不同的技術， 其沉降計算方法均是上式（1）。

　?。?）直接液面測量法 在靜力水準儀頂部安裝向下的測距傳感器，非接觸方式測量液面變化。非接觸測量距離有激光測距儀和超聲波測距儀等。激光測距儀需要液面將激光點反射回去，對液體反光 度有嚴格要求（透明液體不行），而超聲波液面距離測量則無液體反光性能的要求，但因超 聲波形為喇叭發(fā)散型，要求監(jiān)測儀內(nèi)部有足夠的橫向空間，避免側壁對聲波的反射。

　?。?）浮球法 在監(jiān)測儀內(nèi)液體表面放置密度低于液體的浮球體，實時測量浮球的高度變化。磁致伸縮技術是這一原理的典型應用。另外，還有一種通過浮子高度變化帶動滑輪轉動的測量機 構，通過測量滑輪轉角變化間接計算浮子高度變化的應用也較為常見。

　?。?）浮力法 與浮球法類似，在監(jiān)測儀內(nèi)液體表面放置密度低于液體的浮球體（浮子），通過力傳感器測量浮子所受到浮力的變化來間接計算出液位變化量。測量力的傳感技術有很多，如： 振弦式應力傳感器、光纖光柵應力傳感器、電容應力力傳感器等。

　?。?）液壓法

　　在監(jiān)測儀底部安裝液體壓力傳感器，通過測量液體壓力間接計算出液位高度值。液體 壓力傳感器的傳感技術有很多，如：應變片式壓力傳感器、硅電阻壓力傳感器等。

　　二、性能比較

　　討論靜力水準沉降監(jiān)測系統(tǒng)的性能，無非是指沉降的測量精度，而沉降量的精度又取 決于每個監(jiān)測點的液位高度變化量的測量精度。

　　2.1 液位高度的定義 利用連通器測量相對沉降的本質(zhì)是壓力變化，而非液位變化。如：某點的溫度升高導致液體體積變大、液位升高，但實際上此點沒有發(fā)生沉降變形，若以液位高度變化量來計算則可得出“此點發(fā)生了沉降”的結論，顯然是錯誤的。正確的處理方法應為：根據(jù)當前 溫度，將液體高度進行修正，修正后的液位高度稱為“表征液體高度”，計算沉降量時應 使用表征液體高度，而非實際測量到的物理意義上的液體高度。詳見：“靜力水準中的偽 液體高度.pdf”。在靜力水準沉降監(jiān)測系統(tǒng)中，僅“表征液體高度”是有計算意義的，而 “物理液位高度”沒有計算意義。從前述某個監(jiān)測點的沉降量計算公式角度來分析，公式 里使用的各個高度或高差，均是指“表征液位”。

　　例：水的密度從 5℃~35℃會變化 0.5%左右，即體積（高度）會改變 0.5%，若 5℃時液 位是 1000mm（1 米），則 35℃時會變?yōu)?1005mm，如果直接用這個物理液位變化來計算沉降 量，則得到的結論是“此點發(fā)生了 5mm 的沉降”，顯然是錯誤的。

　　2.2 測量“表征液位”高度時的影響因素

　　（1）直接液面測量法 無論是激光漫反射還是超聲波測距，測量到的均是物理學中定義的“物理液位高度”，進行沉降量計算前均需修正為“表征液位高度”才能計算沉降量。這種測量方法表面上看“似乎”很直接，實際上在靜力水準測量系統(tǒng)中缺陷不言而喻。另外，激光測距需 要使用反光性能很好的液體，超聲波測距需要儀表內(nèi)部有足夠的空間以保證垂直方向的量 程，造成儀器直徑變大。

　　（2）浮球法 浮球在監(jiān)測儀內(nèi)不可避免的存在與內(nèi)部其它構件的接觸，必然存在因物理接觸引起的摩擦阻力，摩擦阻力大小與浮球體與其它構件的接觸形式、接觸面積、接觸角度有關，阻力大小隨機性較大，導致浮球跟隨液面運動的靈敏度下降且不可控，隨機誤差增多。另一 種利用浮球+滑輪的測量機構，滑輪軸承同樣存在摩擦力隨時間而改變的問題導致未知量級 的系統(tǒng)誤差。浮球法同時也存在上述“物理液位高度”、“表征液位高度”的問題。

　　（3）浮力法（浮子法） 浮力法實際上是在測量因液體高度變化導致的浮子受到浮力的變化，本質(zhì)是在測“力”，液體溫度導致的液位變化不會引起浮力的變化，故此這種方法從測量原理層面回避了“物理液位高度”與“表征液位高度”不一致的問題。這種測量方法存在浮子與其

　　構件摩擦力問題。

　?。?）壓力法

　　直接基于連通器測量沉降基本原理，使用壓力傳感器測量各點壓力變化，壓力變化轉 換為液體高度變化后即是“表征液位差”，可直接用于沉降量計算，這一優(yōu)點與浮力法完全 相同。另外，由于是測量壓力，不存在儀器內(nèi)部液位真實變化的情況，故可對監(jiān)測儀體積 沒有要求，可以做成便于攜帶安裝的小型設備。（前述三種類型的靜力水準儀必須有足夠的 高度，以滿足沉降變形時內(nèi)部液位變化的原理層面的需要）。