Transcript VWM型多点位移计安装说明

VWM多点位移计安装说明
南京葛南实业有限公司
主要内容
• 用途
• 多点位移计的工作原理
• 多点位移计的安装前施工
• 多点位移计的安装
• 故障检查
用途
•
VWM 型振弦式多点位移计适用于长期埋设在水工结构物或土坝、土堤、边坡、隧
道等结构物内，测量结构物深层多部位的位移、沉降、应变、滑移等，并可同步
测量埋设点的温度。多点位移计的位移传感器采用的是VWD型振弦式位移计，其
由位移计加装配套附件而组成。振弦式位移计的敏感测量元件，其与固定机架的
材料线膨胀系数极为接近，经试验温度修正系数甚小，使用中不需要温度修正。
振弦式多点位移计具有智能识别功能。
•
多点位移计通常可安装埋设在坝
体的廊道内、坝体的坝肩处、隧
道内、山体的边坡上、土坝内、
路堤内等等。下面主要对埋设在
岩体内，测量岩体边坡稳定性的
埋设安装方法作一些简述，其它
结构物内的埋设安装多点位移计
的方法可参照进行。
多点位移计的组成结构
•
VWM 型振弦式多点位移计主要由位移传感器（VWD）及护管、不锈钢测杆及
PVC护管、安装基座、护管连接座、锚头、护罩、信号传输电缆等组成。
护罩
后接圈
观测电缆
传感器护管
护管连接座
锚头
测杆接头
接线端子
安装基座
传感器
分配盘
测杆护管接头
密封头
测杆
多点位移计的工作原理
当被测结构物发生位移变形时将会通过多点位移计的锚头带动测杆，测
杆再拉动位移计的拉杆产生位移变形。位移计拉杆的位移变形传递给振弦转
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读数装置，即可测出被测结构物的变形
量。VWM型振弦式多点位移计可同步测量埋设点的温度值。
• 振弦传感器的工作原理图
振弦式
传感器
激振电路
显示电路显示
单片机
检测电路
测频原理框图
振弦式传感器测量物理是基于钢弦振动频率随钢丝张力的变化，输出频率
（f）信号。
振弦式传感器由定位支座、线圈、振弦及
封装组成。振弦式传感器可等效成一个两端固
激振线圈
定绷紧的均匀弦，如图所示。
振弦的振动频率可由以下公式确定：
钢弦
振弦传感器物理模型
其中s为振弦的横截面积，l工作段（即两固定点之间）的长度，𝞼为振弦
所受的应力，𝞺为振弦的密度。
多点位移计的计算方法
a) 当外界温度恒定多点位移计仅受到轴向位移变形时，其位移变形量L与输出的
频率模数△F具有如下线性关系：
L = K△F
△F = F- F0
式中： k — 多点位移计的测量灵敏度，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。
b) 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：
L´= k△F´+ (b - hα)△T = 0
k△F´= - (b - hα)△T
△T = T - T0
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一般取16.5×10-6/℃。
c) 埋设在混凝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，因此位移计的一般计算公式为：
Lm = k△F + (b- hα)△T = k (F - F0) + (b - hα)(T - T0)
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中的敏感测量元件，与固定机架的材料线膨胀
系数极为接近，试验所得其温度修正系数b甚小，由此一般计算可用公式为：
Lm = k△F - hα△T = k (F - F0) - hα(T -T0)
安装与埋设
安装前准备
安装埋设前应将所有传感器用测量仪表进行测读，确认工作正常后进行建
档。每套多点位移计出厂都有一个组号，每组中每支位移传感器都有一个点号。
请记录组号、点号及传感器的出厂编号和各点将连接测杆的长度。
多点位移计出厂时传感器以及护管和护管连接座均已安装就位在基座上，观
测电缆也已接好，安装埋设时只需连接测杆、护管、锚头等附件即可。
多点位移计测量点数的多少诀定了埋设所需钻孔孔
径的大小，多点位移计基座地面安装埋设适用孔径和深
度表如下。多点位移计基座地下安装埋设请自定孔径和
深度。
多点位移计安装适用孔径
测点数
测杆埋设孔径A
传感器护罩埋设孔径B
护罩埋设孔深C
2点
￠100
￠140
≥300
3点
￠100
￠140
≥300
4点
￠110
￠150
≥300
5点
￠120
￠160
≥300
6点
￠130
￠170
≥300
8点
￠150
￠190
≥300
多点位移计标准配置的接线表：
测点号
1#
2#
3#
4#
温度
屏蔽
端子号
10芯电缆芯线
传感器电缆芯线
1
红色长线
1#传感器红色线
2
红色短线
1#传感器黑色线
3
黑色长线
2#传感器红色线
4
黑色短线
2#传感器黑色线
5
蓝色长线
3#传感器红色线
6
蓝色短线
3#传感器黑色线
7
黄色长线
4#传感器红色线
8
黄色短线
4#传感器黑色线
9
白色线
4#传感器白色线
10
绿色线
4#传感器绿色线
11
屏蔽线
4个测点屏蔽线并接
埋设
多点位移计的埋设分为正向埋设和反向埋设。多点位移计出厂时传
感器固定在基座上是以正向埋设方式装配的，此时传感器露出基座上边
的部分(X)处在最高位，传感器拉杆量程(Y)处于满量程位置。见图所示。
护罩
观测电缆
传感器护管
X
接线端子
后接圈
护管连接座
Y
安装基座
传感器
传感器拉杆
测杆接头
正向埋设
多点位移计的正向埋设如图二所示，包括垂直向下埋设、倾斜向下埋设。
正向埋设：点位移计出厂都是按正装配置排列传感器，仪器安装埋设完
成至灌浆前测杆处于悬挂状态，由于测杆自重将会使传感器测杆位移(Y)处在
满量程位置(测杆拉出最大)。
当仪器安装完成测杆锚头灌浆凝固后，需要调整传感器初始值。
拧开护罩后的螺丝，打开护罩将固定每支传感器的M5内六角螺栓（基座侧面）
松开，推动传感器到合适的位置（自定传感器的拉压范围），此时X和Y同步
变化，调整完毕后拧紧M5内六角螺栓固定住传感器即可正常工作。（见下图）
1.此图为多点位移计正向安装示意图，出厂装配X处在最大值，如图A所示。
2.安装完成后根据需要调整X，用于确定初始读数(基准值)，如图B所示。
多点位移计正向埋设(向下)：排气管从多点位移计
安装基座旁边引出，排气管伸进孔内1-2米即可。灌浆
管也是在多点位移计安装基座的旁边伸进钻孔内，其深
度一般通到孔底，深达测杆锚头的下部。
多点位移计正向埋设(向下)：排气管从多点位移计安装
基座旁边引出，排气管伸进孔内1-2米即可。灌浆管也是在多
点位移计安装基座的旁边伸进钻孔内，其深度一般通到孔底，
深达测杆锚头的下部。
反向埋设
多点位移计的反向埋设如图2所示，包括垂直向上埋
设、倾斜向上埋设、水平埋设。
反向埋设：多点位移计出厂都是按正装配置排列传
感器的，所以反向埋设时首先需：拧开护罩后的螺丝，
打开护罩将固定传感器的M5内六角螺栓(基座侧面)松开，
将位移传感器在基座上边的部分调整到底位(X=0)，并将
传感器的测杆收到底位(Y=0)，调整好后拧紧螺栓固定住
传感器即可安装埋设。
当测杆锚头灌浆凝固后，需要调整传感器初始值。
正向安装
拧开护罩后的螺丝，打开护罩将固定传感器的M5内六角螺栓（基座侧面）松
开，通过细钢丝利用传感器后接圈上的横孔拉动传感器到合适的位置(自定传感
器的拉压范围)，此时X和Y同步变化，调整完毕后再拧紧螺栓固定住传感器即可
正常工作。
1.此图为多点位移计反向安装示意图，由于出厂装配X处在最大值，需调整至如图A所示。
2.安装完成后根据需要调整X，用于确定初始读数(基准值)，如图B所示。
多点位移计反向埋设(向上)：排气管应与测
杆一起安装，其长度应比最长的测杆锚头长出
20cm以上，以保证注浆时空气能完全排出。灌浆
管在多点位移计安装基座旁边伸进孔内，其深度
伸进孔内1～2米即可。
排气管采用小口径无接头能承受一定压力的长塑
料硬管为宜。
测量
测量多点位移计应先将测量多点线的快速插头
插入VW-102A型读数仪的右边多头插座上，将
反向安装
测量线的多点夹子连接上传感器的输出电缆，
两两同色测频率，白、绿测温度，黑线共用。
见多点位移计标准配置的接线表
如用单点测量线测量：测量线快速插头插
入VW-102A型读数仪的左边插座上，将测量线的
黑、红连接两两同色线测频率，白、绿测温度。
VWM型振弦式多点位移计，其中包括有
VWM-20(
VWM-150(
) 、VWM-50(
) 、VWM-200(
) 、VWM-100(
格。如：VWM-50(
) 、
)等型号，多种规
) 的后缀括号为单套仪器
的测量点数。用户可根据实际需要选择量程的
大小。
注意事项
多点位移计安装就位前、后应及时测
量频率和温度值，根据传感器编号和设
计编号作好记录并存档，特别注意保护
传感器信号引出电缆。
外漏式安装
故障检查
传感器故障检查
当传感器测量出现故障时，可用万用表检查传感器芯线间的电阻值，其正常
状况各同色芯线电阻值通常为200～450 左右；绿、白芯线电阻值在温度25℃时
应为3k
左右；各同色芯线对绿、白线或对屏蔽线(裸线)间绝缘电阻值﹥50M(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M
档，其值应
为无穷大∞)。
电缆故障检查
多点位移计电缆接长通常用型号为YSPT－10水工专用观测电缆，其电缆电
阻值约为50Ω /km左右。
用万用表测量(两两同色芯线)的电阻值：正常情况为200～450
左右，再
加上电缆的电阻值。
a) 如果电阻测值正常，可能仪器损坏或进水；
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。
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
3k 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。
用100V 直流兆欧表或万用表测量传感器芯线(两两同色线对地线，白、
绿线对地线，两两同色黑线对白、绿线)的电阻，其测值如果很小(﹤5M
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。
)，
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) 确定传感器的频率范围，正确选择读数仪的激励类型；
d）确定传感器的电阻基值，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，应远离
上述干扰源。
本使用说明由南京葛南实业有限公司编制