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振弦式和光纤光栅类传感器
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多点位移计
    发布时间: 2020-12-08 22:37    

VWM 型振弦式多点位移计，其中包括有测量范围从 20～200mm 多种规格,如：VWM-50（）的50 是测量范围为 50mm，后缀括号为每套仪器的测量点数。VWM 型振弦式多点位移计适用于长期埋设在土坝、土堤、边坡、隧道、地基等结构物内，测量结构物内深层多部位的位移、沉降、应变、滑移等，并可同步测量埋设点的温度。 

振弦式多点位移计的传感器采用的是 VWD 型振弦式位移计，由其加装配套附件而组成，振弦式多点位移计具有智能识别功能。

多点位移计

    VWM 型振弦式多点位移计，其中包括有测量范围从 20～200mm 多种规格,如：VWM-50() 的50 是测量范围为 50mm，后缀括号为每套仪器的测量点数。
    1  用途
    VWM 型振弦式多点位移计适用于长期埋设在土坝、土堤、边坡、隧道、地基等结构物内，测量结构物内深层多部位的位移、沉降、应变、滑移等，并可同步测量埋设点的温度。
    振弦式多点位移计的传感器采用的是 VWD 型振弦式位移计，由其加装配套附件而组成，振弦式多点位移计具有智能识别功能。
    2规格及主要技术参数

规格型号

VWM-50()

VWM-100()

VWM-200()

仪器外径mm

30

24

24

仪器长度mm

330

300

430

测量范围mm

0～50

0～100

0～200

灵敏度mm

0.02

0.04

0.08

拟合精度

0.1%F.S/0.5%F.S

测温范围

-40℃～+80℃

灵敏度

±0.1℃

测温精度

±0.5℃

修正系数

0.969 F/℃

耐水压

≥1MPa

绝缘电阻

≥50MΩ

    注：频率模数 F=Hz2×10-3
    3  结构及工作原理
    3.1 结构
    VWM 型振弦式多点位移计由位移计、基座、护罩、接长测杆、测杆接头、PVC 护管、护管接头、护管转接头、护管封头、定位盘、锚头、观测电缆等组成。

    多点位移计采用外壳接地双护套双绞屏蔽聚氨酯电缆线，有效提高了多点位移计抗机械磨损、抗干扰、防雷击的能力。
    3.2  工作原理
    当被测结构物发生的位移通过多点位移计的锚头带动接长测杆位移，接长测杆拉动位移计的测杆，位移传递给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数采装置，即可测出被测结构物的位移量。同步测量埋设点的温度值。
    3.3  计算方法
    3.3.1 当外界温度恒定多点位移计仅受到轴向位移时，其位移量 L 与输出的频率模数△为下线性关系：
                        L = K×△F
                       △F = F - F 0
             式中：L—多点位移计的测量值，单位为 mm；
                       k—多点位移计的灵敏度系数，单位为 mm/F；
                      △F—多点位移计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为 F；
                        F—多点位移计的实时测量值，单位为 F；
                       F0—多点位移计的基准值，单位为 F。
    3.3.2 当多点位移计不受外力作用时(仪器两端标距不变)，而温度增加△T 时，多点位移计有输出量△F´，这个输出量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 为线性关系：
                                  L´= k×△F´+(b – h×α)×△T = 0
                            K×△F´= -(b – h×α)×△T
                                 △T = T - T 0
               式中：b—多点位移计的温度修正系数，单位为 mm/℃；
                       △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℃；
                          h—测杆长度，单位为 mm；
                          α—测杆的线膨胀系数，单位为 10-6 /℃。
        注：测杆材料为不锈钢，不锈钢的线膨胀系数通常为:α=16.5×10-6 /℃。
    3.3.3 埋设在岩土结构物或其它结构物内的多点位移计，受到的是变形和温度的双重作用，因此多点位移计的一般计算公式为：
                       Lm = k×△F+(b - h×α)×△T = k×(F - F 0 )+(b - h×α)×(T - T 0 )
                   式中：Lm—被测结构物的位移量，单位为 mm。
           注：VWM 型振弦式多点位移计 100mm 以内量程的有温度自动补偿功能，温度修正系数小于最小读数，使用中不需要温度修正，计算用公式为：
                        Lm = k×△F – h×α×△T = k×(F - F 0 )–h×α×(T - T 0 )
    4  安装与埋设
    多点位移计适用于安装在坝体廊道内、坝体坝肩处、隧道内、山体边坡、土坝内、路堤内、基坑边墙等，多点位移计根据使用场合和环境的不同，其安装方法也不相同，有向上、向下、水平、倾斜等安装方式。

    以下对安装在岩体内，测量岩体边坡稳定性的安装方法作一些简述，其它安装方法可参照。
    多点位移计中的位移计出厂时均已标定检验合格，用户未发现异常情况时，无需再标定。
    如发现某一支位移计损坏或有异常情况，可在厂家专业技术人员的指导下进行检查或更换。
    4.1  前期准备
    安装前应将所有位移计用读数仪测读，确认正常后进行建档,记录组号、点号及位移计的出厂编号和各点将接长测杆的长度。每套多点位移计出厂都有一个组号，每组中每支位移计都有一个点号。
    4.2  多点位移计的组装
    4.2.1  多点 位移 计 的出厂状态
    多点位移计出厂时位移计及护管及转接头均与基座组装在一起，电缆出厂标配 1 米，安装埋设时需要接长电缆、测杆、护管、安装锚头等附件。
    4.2.2  接长测杆、护管、锚头等附件
    安装前应先核对测量点数及各点深度，根据各测点的测量深度配备不锈钢接长测杆(￠6)和 PVC 护管(￠16)的长度。
    接长测杆分为：0.5 米、1 米、1.5 米三种标配长度，1.5 米的接长测杆为主杆，0.5 米和 1 米的接长测杆用于调配测杆总长度。1.5 米的护管为标配长度，安装时可自由裁成需要的长度进行调节。
    多点位移计组装先将各点的第一节接长测杆和多点位移计测杆用六方接头连接，第二节接长测杆与第一节接长测杆也用六方接头连接，穿入第一节护管，护管的一头插入护管转接头，另一头用护管接头与下一节护管连接，套上分配盘。依次连接各点的接长测杆和护管到设定的长度，接长测杆比护管长一点。
    接长测杆与接长测杆用不锈钢六方接头连接，要用扳手或钳子拧紧；护管和护管的接长用护管接头连接，涂 PVC 胶直接插入连接。
    当各点接长测杆与护管接长到设定长度后，安装护管封头和锚头。护管封头穿在测杆上，外圆处涂 PVC 胶插入护管尾部固定。锚头旋在测杆尾部。
    4.2.3  分配盘和自锁扎带
    分配盘应安装在距安装基座 0.5 米左右处，其作用是将接长测杆和护管分配在固定的位置上，以便使各点位移计及测杆与安装基座分配就位。
    自锁扎带的作用是集垅护管和测杆，使其不扭曲或交错，入孔时减少与孔壁间的摩擦方便入孔。安装时可每隔约 1～2 米将测杆及护管(包括排气管、灌浆管)等排列整齐，用自锁扎带捆扎在一起。
    4.2.4  观测电缆
    多点位移计出厂时每支位移计各自出线标配 1 米，电缆从保护罩后端各自引出,现场如需电缆接长沿每支位移计各自出线接长,如需更换位移计打开保护罩操作。
    多点位移计在现场组装完成后，要用读数仪测读各支位移计的读数，确认组装无误及每支位移计工作正常，方可将多点位移计入孔。
    4.2.5  多点位移计安装适用孔径
    多点位移计测量点数的多少诀定埋设所需钻孔孔径的大小，多点位移计埋设适用的最小孔径如下表所示(仅供参考，单位 mm)：

测点数

测杆护管孔径

位移计护管孔径

安装基座孔径

2点

￠90

￠100

￠110

3点

￠90

￠100

￠110

4点

￠90

￠100

￠110

5点

￠110

￠125

￠135

6点

￠110

￠140

￠150










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