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本使用说明仅适用于本公司(四川葛南仪器有限公司)生产的VWPD型振弦式扬压力计,其中包括有VWPD1.6、VWPD2.5、VWPD4、VWPD6、VWPD12等系列型号。
1用途
VWPD型振弦式扬压力计适用于长期布设在水工建筑物的测压管内,测量测压管内扬压力的变化量,并可同步测量埋设点的温度。振弦式扬压力计全不锈钢结构,30mm的外径,可方便的放置在含直径40mm以上的测压管内。振弦式扬压力计具有智能识别功能。
2规格及主要技术参数
规格代号 | VWPD-1 | VWPD-2 | VWPD-4 | VWPD-6 | VWPD-8 | VWPD-10 | VWPD-12 | |
尺寸 参数 | 外径D, mm | 30 | ||||||
长度L, mm | 118;170 | |||||||
性能 参数 | 测量范围, KPa | 0~160 | 0~250 | 0~400 | 0~600 | 0~800 | 0~1000 | 0~1200 |
最小读数k, KPa/F | ≤0.064 | ≤0.10 | ≤0.16 | ≤0.24 | ≤0.32 | ≤0.40 | ≤0.48 | |
测量精度, %F.S | ±0.1 | |||||||
温度测量范围, ℃ | -25~+80 | |||||||
温度测量精度, ℃ | ±0.5 | |||||||
温度修正系数b, KPa/℃ | ≈0.12 | |||||||
耐水压 | 测量范围1.2倍;≥1MPa | |||||||
绝缘电阻, MΩ | ≥50 | |||||||
执行 | 国标 GB/T 3411.1-2009 | 非直线度≤2.0%F.S;不重复度≤0.5%F.S;滞后≤1.0%F.S;综合误差≤2.5%F.S |
3.2工作原理
当被测水压荷载作用在扬压力计上时,将引起弹性膜板的变形,其变形带动振弦转变成振弦应力的变化,从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率,频率信号经电缆传输至读数装置,即可测出水荷载的压力值。同时可同步测出埋设点的温度值。
VWPD型振弦式扬压力计采用外壳接地及电缆双绞线屏蔽,有效地提高了仪器抗干扰和防雷击的能力。
3.3计算方法:
a) 当外界温度恒定,扬压力计仅承受水荷载时,其压力值P与输出的频率模数△F具有如下线性关系:
P = k△F
△F = F0 - F
式中: k — 扬压力计的测量灵敏度,单位为KPa/F ;
△F — 扬压力计基准值相对于实时测量值的变化量,单位为F;
F — 扬压力计的实时测量值,单位为F;
F0 — 扬压力计的基准值,单位为F。
b) 当作用在扬压力计上水荷载恒定,而温度增加△T,此时扬压力计有一个输出量△F´,这个输出量仅仅是由温度变化而造成的,因此在计算时应给以扣除。
实验可知△F´与△T具有如下线性关系:
P´= k△F´+ b△T = 0
k△F´= -b△T
△T = T - T0
式中 :b — 扬压力计的温度修正系数,单位为KPa /℃;
△T — 温度实时测量值相对于基准值的变化量,单位为℃;
T — 温度的实时测量值,单位为℃;
T0 — 温度的基准值,单位为℃。
c) 当扬压力计受到水荷载和温度的双重作用时,若大气压力有较大变化时,应予以修正。扬压力计的一般计算公式为:
Pm = k△F + b△T = k(F0 - F) + b(T - T0) + (Q0-Q)
式中:Pm — 被测渗透(孔隙)水压力量,单位为KPa;
Q0— 大气压力测量基准值,单位为KPa;
Q — 大气压力实时测量值,单位为KPa。
4埋设与安装
4.1扬压力计预饱和
水压是穿过透水环后作用在扬压力计的感应膜上的,如果透水环与感应膜前的储水腔没有充满水(含有气泡),将会造成扬压力计测值的严重滞后。所以安装前必须将透水环拧下放在水中浸泡半小时,透水环拧回前先将感应膜前的储水腔注满水,透水环拧回扬压力计时进水口应朝上,以免腔内水流出。
4.2埋设安装
埋设时应首先确保扬压力计进水口的畅通,防止泥浆堵塞进水口。为使测量高程定位可靠,应用不锈钢丝绳吊住仪器尾部,固定于井口。
4.3测试基准值
扬压力计测量并计算出的水压强值是一个相对基准值的变化量,所以基准值取的准确与否,将直接影响到测值的准确性。
将准备好的扬压力计放入测压管内,直至浸入水中。同温两个小时后可进行测量,每隔5分钟测一次频率和温度,连续两次测值相同,即仪器与水已经同温。将扬压力计拎出水面,让仪器处于刚好出水面的位置。这时测量仪器的频率和温度,此测值可作为仪器的基准值。 为使基准值取的更准确,可将以上操作进行两次,如果两次测值基本相同(误差≤0.5%F.S),基准值取值正确。
扬压力计在监测过程中,如测量值出现误差,可用以上方法重新测试基准值。
注:按水压来表示时1米水柱 = KPa/9.81
5 操作与使用方法
5.1测量
测量振弦式扬压力计先将测量线连接VW-102型振弦读数仪,将各色夹子对应连接上扬压力计的输出电缆,黑、红测频率,白、绿测温度。振弦式扬压力计内附有智能识别芯片,其内存贮有该渗压计的编号、系数K、温度修正系数b等信息。用读数仪测量时会自动将识别信息读出,顺序存入读数仪内,通讯给计算机,方便快速统计计算及查询,使测量实现人工智能无纸化操作。
工程现场多支扬压力计电缆被意外挖断,用读数仪测量一遍,自动识别出每支扬压力计所对应的编号及身份信息。
5.2传感器故障排查
当振弦式扬压力计测量出现故障时,可用万用表检查传感器芯线间的电阻值,其正常状况红、黑芯线电阻值通常为600Ω左右;绿、白芯线电阻值在温度25℃时应为3kΩ左右;红、黑线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电阻值应﹥50MΩ(测量绝缘电阻时可使用100V 直流兆欧表,万用表测量绝缘电阻应用MΩ档,其值应为无穷大∞)。
5.3电缆故障排查
振弦式扬压力计电缆接长通常用型号为YSPT-4水工专用观测电缆,其电缆电阻值约为45Ω/km左右。
5.3.1 用万用表测量(黑、红芯线)的电阻值:正常情况为600Ω左右,再加上电缆电阻值。
a) 如果电阻测值正常,可能渗压计损坏或进水;
b) 如果电阻测值非常大或无穷大,电缆可能断路;
c) 如果电阻测值非常小,电缆可能是短路;
其表现为读数仪测量不出频率值。
5.3.2 用万用表测量(白、绿芯线)的电阻值:正常情况在温度25℃时应为3kΩ左右,再加上电缆的电阻。
a) 如果电阻测值正常,请检查读数仪及其测量连接线;
b) 如果电阻测值非常大或无穷大,电缆可能是断路;
c) 如果电阻测值非常小,电缆可能短路。
其表现为读数仪测量不出温度值。
5.3.3 用100V 直流兆欧表或万用表测量扬压力计芯线(红、黑线对地线,白、绿线对地线,红、黑线对白、绿线)的电阻,其测值如果很小(﹤5MΩ),可能电缆接头进水短路。
其表现为读数仪测量正常,MCU-32自动测量单元测量频率值可能会引起测值不稳,测量温度值将比正常值偏低10~20℃左右。
5.4 读数仪测值不稳
a) 将屏蔽线并接到读数仪测量线的黑线夹子上;
b) 可能电缆接头处进水,将其剪掉,重新连接;
c) 确定扬压力计的频率范围,正确选择读数仪的激励类型;
d) 确定扬压力计的电阻基值,正确选择读数仪的电阻基值;
e) 检查附近是否有干扰源,如电机、发电机、天线或交流动力电缆,远离上述干扰源。
5.5 其它
振弦式扬压力计安装就位前、后应及时测量频率和温度值,根据扬压力计编号和设计编号作好记录并存档,特别注意保护扬压力计信号引出电缆。