在沉降自动化监测中，静力水准系统凭借优良的性能，测量范围广 而深受用户好评，因此，在最早用于大坝监测后，很快在岩土监测领域独 领风骚。作者在多年的工作中，在振弦式静力水准系统应用上，积累了大量的经验，也对设备的原理和适用环境有了深刻的认识。面对大量的二 次使用设备，必须经过率定才能重复安装和使用，作者深入仪器生产厂 商，学习和借鉴率定技术，摸索和提出了一套自己的率定方法，不足之 处，欢迎各位同行批评和指正。

　　1 设备原理

　　静力水准仪依据连通管的原理，采用振弦式传感器，测量每个测点 容器内液面的相对变化，再通过计算公式求得相对于基准点的沉降量，如图 1 所示。

　　系统中任一特定容器(储液筒)液位变化按下列公式计算：

　　ΔELn=(R1n-R0n)Gn-(R0Ref-R1Ref)GRef

　　其中：

　　ΔELn———n 号容器的液位变化，即该点相对于基准点的沉降量;

　　R1n———n 号容器当前读数;

　　R0n———n 号容器初始读数;

　　Gn———n 号容器传感器系数;

　　R0Ref———参照容器的初始读数;

　　R1Ref———参照容器的当前读数;

　　GRef———参照容器传感器系数;

　　注：ΔELx 为负值时表示沉降(ΔELx 为正值时表示升高)。

　　2 设备特点和性能

　　GeoKon 4675 型静力水准仪是一种高精密液位系统，该系统设计是 用于测量多点相对沉降的系统。在使用中，一系列的传感器容器均采用PVC 液管联接，每一容器的液位由一精密振弦式力传感器测出，该传感 器内有一个自由悬重，一旦液位发生变化，悬重的悬应浮力即被传感器感，测出小至 0.025mm 的垂直变化。在多点系统中，所有传感器的垂 直位移均是相对于其中的一点，该点的垂直位移是相对恒定的或者可用其它人工观测手段准来确定。

　　因为振弦式传感器，最重要的核心就是弦，从基本原理入手，采用加 载砝码的方法进行率定，每个砝码固定重量为 300g，最多添加砝码个数 为 6 个，总量可达 1800g。砝码较多时，需要很长时间稳定。为了提高系统 稳定性，减少系统稳定时间，因此对简易校验装置进行改进，如图 4、图 5所示。

　　采用一根钢制杆下端连接一个砝码，砝码重量必须为 300g，每个砝 码采用悬挂式方式加入，每增加一个砝码，读数一次。简易率定法速度很 慢，效率极低，无法适用于大批量设备的率定。

　　4.2 液位计率定法

　　此种装置，精度高，速度快，但是需要通过人工来调节精密齿轮，来抬升或者降低测点的高度，此外读数也是通过读数仪来完成，而且每次 只能率定一个仪器，也不适用于大批量设备的率定。

　　4.3 磁性液位计与自动数据采集系统率定法

　　为了在建设费用和和校验效率两个方面取得平衡，根据需要校验的仪器数量综合分析，建议一次率定 5 个设备。同时进行温度校验。 采用连通管原理，设置 5 个监测点，1 个基准点，基准点放置高精度 液位计，6 个底座放置在同一个稳定的平台上，平台采用大理石面板，宽 度为 0.6m，长度为 6m，高度为 1m，基础采用砖石砌成，每个监测点均有 一个完全相同的透明式玻璃钢浮筒，每个浮筒带有一个三通接口，每个 容器之间采用 PVC 管进行连通，布局示意图如图 7 所示。

　　在本率定系统中，采用磁致伸缩式高精度磁性液位计，精度为±0.01mm。 采用高低温交变湿热试验箱进行温度传感器率定。数据采集系统为美国 坎贝尔 CR1000 自动数据采集系统，通过控制电脑，将设定好的频率装载 入采集系统，自动加水和放水以及数据采集，同时数据自动保存和计算。 5 率定系数计算方法计算方法如表 2 所示。 其中： 均值=average(测值 1+测值 2+测值 3)

　　理论直线=Trend(所有均值，所有负载值)

　　6 实际应用

　　经过一年左右的运行和试验，从春天到冬天，对本套装置进行了大量和反复的测试，率定装置运行稳定，高效，同时采用简易装置和人工读 数的方法进行验证，率定结果都正确无误，采用高精度磁性液位计，也提升了 率定精度，对于批量设备率定，是一种经济和有效的率定方法。