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脱空计、面板脱空计、SWDS型脱空计、SWDS型振弦式脱空计
产品用途
SWDS型振弦式脱空计适用于长期测量面板坝的混凝土面板与垫料层间，及其它混凝土结构物与地基之间因变形造成的脱空，并可同步测量埋设点的温度。
振弦式脱空计的传感器采用的是SWD型振弦式位移计，由其加装配套附件而组成，振弦式脱空计具有参数识别功能。
SWDS型振弦式脱空计位移传感器为全不锈钢结构，产品尺寸：传感器直径D=24~30mm，传感器长度：L=300~330mm，传感器内部件：滑块式、弹簧式。
产品实物图片
产品规格及主要技术参数
规格型号 | SWDS-50 | SWDS-100 | SWDS-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b |
| ≈0.969 F/℃ | ≈0.969 F/℃ |
耐水压 | ≥1MPa |
绝缘电阻 | ≥50MΩ |
注：频率模数F=Hz^2×10^-3
产品结构及工作原理
产品结构：SWDS型振弦式脱空计由测杆、护管、后接座、二级机械负放大机构、测温元件、观测电缆、振弦及激振电磁线圈等组成。
工作原理：当面板坝的混凝土面板与垫层料之间发生变形时(脱空)，将会带动脱空计的测杆伸缩，经万向节传递给脱空计，脱空计内的二级机械负放大机构将变形传递给振弦，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，即可计算出被测结构物的变形量。同步测量埋设点的温度值。
工作方式：脱空计布置在面板与垫层料之间，两支脱空计分别固定在AC与BC边上。面板上的两个锚固点A、B与埋设在垫层料内的锚固点C形成等边三角形两个边，其组成的平面与面板垂直，两支脱空计分别一头固定在面板上，另一头固定在垫层料的锚头上。C点与面板间的法线垂直位移的距离即为面板的脱空变化量，通过计算三角形∆ABC的高OC的变化，即AC、BC变化到A C´、B C´的高O´C´，可计算出面板与垫层料之间的脱空变化量。
埋设与安装
将脱空计连接上读数仪，手拉压测杆，确认读数正常后开始组装仪器。
将脱空计护管无密封圈的一端装上端盖，从位移计有测杆端穿入， B型万向节有外螺纹的一端，与端盖和位移计测杆连接。在位移计的另一端用A型万向节将位移计与钢筋锚头连接起来。
按以上步骤组装成两支脱空计备用。
锚头与沉降板用螺栓连接牢固后，将组装好的两支脱空计前面的A型万向节分别与沉降板锚头上的两个螺杆连接，组装成完整的脱空计。
振弦式脱空计(埋入)安装埋设方法
脱空计的安装：先设定脱空计的初始值(测量的拉压范围)，拉动测杆到设定的初始值位置，用尺量取A型和B型两万向节之间距离，两支脱空计应该一样长，将组装好的脱空计的两个钢筋锚头，分别焊接在面板钢筋上。也可先焊接在1米长的钢筋上，再将此钢筋连接钢筋网。 安装好的脱空计应是一个等边三角形，钢筋锚头处的两个万向节为三角形的AB点，沉降板锚头为三角形的C点(近似为三角形的顶点)。
脱空计的埋设：安装好的脱空计用读数仪复测，确保完好。脱空计的沉降板是固定在垫层料中，当垫层料发生沉降时将带动沉降板，沉降板锚头带动测杆位移，即可测出沉降量。
当坝体填筑达到脱空计埋设高程时(C点) ，将沉降板固定于埋设部位，人工回填垫层料压实沉降板，在脱空计埋设位置用模板围起来，完成坝体垫层料的铺设和碾压后取出模板，调整好脱空计的初始值位置，将脱空计的锚头焊接在面板钢筋上，继续回填垫层料并人工捣实直到填满挖坑，最后浇筑面板将脱空计埋入在坝体内。
测量数据方法
SWDS型振弦式脱空计测量用SW-102型振弦式读数仪或GN-106型全功能读数仪，将测量电缆一头连接读数仪，
将另一头各色夹子对应连接上测缝计的输出电缆，黑、红为电源端，白、绿为测量端。
SWDS型振弦式脱空计测量用MCU-1X系列自动化采集设备，接入芯线按振弦传感器信号接入；MCU端子接线
柱1（频率 红，+）、2（频率 黑，-）、3（地）、4（温度 绿，+）、5（温度 白，-）。
SWDS型振弦式脱空计测量用MCU-32X系列分步式模块化自动测量单元，接入芯线按振弦信号接入；MCU端子
接线柱1（温度 绿，+）、2（温度 白，-）（黑，-）、3（地）、4（频率 红，+）、5（频率 黑，-）。
SWDS型振弦式脱空计观测电缆（五芯水工双护套屏蔽线）与读数仪连接；传感器芯线的红（+）、黑（-）芯
线为频率，激励电压≤5V；白（A）、绿（B）为温度，电阻3K信号输出。
确定初始读数值
脱空计固定后，要及时量取所形成等边三角形的边长，同时将脱空计编号和所在高程坐标等数据记录下来以备计算用。安装完成后要测量脱空计的始读数，做好记录。
脱空计在安装前，要将脱空计的观测电缆的接长，在敷设电缆时要蛇形放线，特别是在靠近脱空计根部的电缆应留环圈状，预留足够的伸缩量。
观测电缆集中按设计走向敷设并做好防护，根据脱空计编号和设计编号作好记录并存档。
SW-102A型读数仪
SW-102型振弦式读数仪
0~200mm最小测量范围（建议安装测值1900F）
0~200mm最大测量范围（超量程20%）
gn-106型全功能读数仪
MCU-X型自动化测量设备接线示意图
MCU-M型分步式自动化测量单元接线示意图
选取基准值
SWDS型振弦式脱空计的测量值为实时测量值相对于基准值的变化量，所以基准值选取的准确与否，将直接影响到测值的准确性。
在外荷载变动不大选取相同时间、稳定气温的3次相近的读数，经平均后做为基准值，脱空计安装在混凝土中应选取水化热过后的测值。基准值选定后应做好记录，作为计算的基准值。
为使基准值取的更准确，可将以上操作重复进行两次，如果两次测值基本相同(误差≤0.5％F.S)，则证明基准值取值正确。
SWDS型振弦式脱空计的测量值出现偏差时，可用以上方法重新校准基准值。
计算方法
1）脱空计受到的是变形和温度的双重作用，脱空计位移计单支A或B的一般计算公式为：
Lm = k×△F + b×△T = k×(F - F0)＋b×(T - T0)
式中：Lm—位移计的测量值，单位为mm。
K—位移计的测量灵敏度，单位为mm/F；
△F—位移计实时测量值相对于基准值的变化量，单位为F；
F—位移计的实时测量值，单位为F；
F0—位移计的基准值，单位为F；
b—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℃。
2）面板脱空计算方法
脱空计的计算方法可用计算三角形高的方法算出脱空的位移量，设面板两个锚头之间的距离为常数AB，两支脱空计测量出相应边的增量，各增量加上初始边长即为变化后的各边长，以此可计算出顶点(0′)到面板的垂直距离(高O´C´)，变化后三角形的高与初始之比即为实际脱空位移量。
一般计算O´C´公式为：
注：SWDS型振弦式脱空计中的位移计具有温度自动补偿功能，温度修正系数小于最小读数，实际使用中不需要温度修正。
四川葛南“大坝云”监测软件接入振弦式测缝计方法和软件设置注意事项
（1）脱空计软件设置需要注意k值符号；
（2）脱空计软件工程值按长度，单位为mm/cm/m。
（3）软件运行及设置部分图片展示。
具体应用参考http://www.gnsy.com/page8?product_id=512 大坝云监测软件接入振弦式渗压计方法和软件设置注意事项。
--------- SWDS型振弦式脱空计由四川葛南仪器有限公司生产
产品生产遵循标准：
SL361-2006《大坝观测仪器位移计》
GB/T 3410.2-2008《大坝监测仪器 测缝计 第2部分：振弦式测缝计》
GB/T 24105-2009《岩士工程仪器基本环境试验条件及方法》
GB/T 13606-2007《岩十工程仪器 振弦式传感器通用技术条件》
SL 530-2012《大坝安全检测仪器检验测试规程》
DL/T1271-2013《钢弦式监测仪器鉴定技术规程》
GB/T21029-2007《岩土工程仪器系列型谱》
GB/T 15406-2007《岩士工程仪器基本参数及通用技术条件》
大坝及岩土工程安全监测技术服务：
由葛南水利监测人13990298835提供（设计参考/现场安装/施工及运行期）相关技术咨询服务。
配套线缆
安全监测仪器术语定义（振弦式传感器术语定义）
| 频率模数 | 振弦式传感器的测量单位之一，为输出信号频率平方的千分之一(f2/1000)，以kHz2表示。 |
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| 分辨力 | 在测量范围内，振弦式传感器所能感测的被测量的最小变化值，以满量程输出百分比表示。 |
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| 起始值 | 仪器在现场零荷载下的测值。 |
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| 初始值 | 仪器安装后，在既定荷载下，安装影响消除后的测值。 |
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| 基准值 | 相对于荷载条件的计算起点的测值. |
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| 非线性度 | 振弦式传感器正、反行程实际平均特性曲线相对于参比直线的最人偏差，用满量程输出的百分比来表示。 | 国标≤2.0%F.S；SL≤1.0%F.S |
| 不重复度 | 振弦式传感器在一段时间间隔内，在相同的工作条件下，输入量从同一方向作满量程变化，多次趋近并到达同一校准点时所测量的一组输出量之间的分散程度，以满量程输出百分比表示。 | 国标≤0.5%F.S；SL≤0.50%F.S
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| 滞后 | 振弦式传感器在输入量作满量程变化时一输入量，传感器的正、反行程输出量的最大偏差，以满量程输出百分比表示。 | 国标≤1.0%F.S；SL≤1.0%F.S |
| 综合误差 | 振弦式传感器进程平均校准曲线和回程平均校准曲线二者与工作直线的最大偏差，用满星程输出的百分比来表示:该误差是反映振弦式传感器的综合性能指标。 | 国标≤2.5%F.S；SL≤1.5%F.s |
| 满量程 | 仪器标称范围两极限之差的模，以FS表示。例如，对从-10v~+10v的标称范围，其量程为20V。振弦式传感器工作特性所决定的最大输出频率的平方和最小输出频率的平方的代数差。以频率模数(f2/1000)为输出量的振弦式传感器，其满量程输出可表征为其最大输出频率模数和最小输出频率模数的代数差。 |
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| 脱空计 | F.S表示满量程输出；超量程为允许额定测量范围1.5倍内。 F为模数表示，HZ为频率表示；F=（HZ^2）/1000； 例：4593.7F=2143.3^2HZ/1000 |
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脱空计故障检查
正常情况下：脱空计频率芯线（红/黑）之间正常300多欧姆，温度芯线（绿/白）之间测出阻值查表可以得出温
度；红、黑、绿、白分别对地之间正常绝缘20兆欧姆以上，红、黑分别对绿、白之间正常绝缘20兆欧姆以上。
当脱空计测量出现故障时，可用万用表检查测缝计电缆芯线间的电阻值，正常状况红、黑芯线电阻值通常为
450～900Ω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∞)。
延伸电缆故障检查及注意事项
脱空计接长用水工专用观测电缆，其电缆电阻值约为45Ω/km左右。
1）用读数仪临时检测：可用读数仪绿白（3K温度/电阻）测量渗压计红黑频率，测量时读数仪显示温度约
60~90℃；或用读数仪只测频率红黑，暂不测温度绿白。
2）用万用表测量(黑、红芯线)的电阻值：正常情况为300Ω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，电缆或接头断路；
（C）如果电阻测值非常小，电缆或接头短路。
出现（A）、（B）、（C）三种情况，读数仪测量不出频率值。
3）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，再加上电缆的电阻值。
（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，电缆或接头断路；
（C）如果电阻测值非常小，电缆或接头短路。
出现（A）、（B）、（C）三种情况，读数仪测量不出温度值。
4）用100V 直流兆欧表或万用表测量基岩位移计电缆芯线(红、黑线对地线，白、绿线对地线，红、黑线对白、绿
线)的电阻值，其测值如果很小﹤5MΩ，可能电缆接头进水短路。
出现此类情况，采用读数仪测量正常；采用自动测量单元测量频率值可能会引起测值不稳或跳跃，测量温度值将比
正常值偏低10～20℃左右。
5）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）确定脱空计的频率范围，正确选择读数仪的激励类型；
（D）确定脱空计的温度电阻基值，正确选择读数仪的电阻基值；
（E）检查附近是否有干扰源，如电动机、发电机、天线或交流动力电缆，远离上述干扰源。
