一、产品基础类

1. 什么是渗压计?核心用途是什么?

渗压计(又称孔隙水压力计)是用于测量土体、结构物内部孔隙水压力或渗透压的自动化监测设备,内置温度传感器可同步监测环境温度。核心应用于水利工程、土木建筑、地质灾害等领域,如大坝渗流监测、边坡孔隙水压监测、深基坑降水监测、隧道围岩渗压监测等,为工程安全评估提供基础数据。

2. 渗压计的工作原理是什么?

基于精密压力传感技术,当被测介质(孔隙水、地下水等)的水压发生变化时,内部高灵敏度压力传感器捕捉该变化并转化为电信号,经处理后通过有线或无线方式传输至采集系统。系统通过公式 \(P=ρgh\)(\(ρ\) 为液体密度,g 为重力加速度,h 为水头高度)将电信号换算为具体水压值,实现实时监测。部分型号内置温度补偿模块,可消除环境温度对测量的干扰。

3. 渗压计主要有哪些分类?各有什么特点?

按工作原理和信号类型可分为以下几类:

  • 差动电阻式:基于电阻应变原理,通过电阻值变化计算水压,稳定性强;

  • 振弦式:利用振弦频率变化反映水压,抗电磁干扰能力突出,结构简单耐用,适合长期监测;

  • 压阻式:基于半导体压阻效应,响应速度快,测量范围广,支持高频监测;

  • 光纤式:以光纤为传感元件,灵敏度高、抗电磁干扰,适用于复杂环境和远程监测;

  • 气动式:基于气压平衡原理,结构简单,适用性强;

  • 无线式:通过 LoRa/NB-IoT 等物联网技术传输数据,无需布线,适配偏远或大面积监测场景。

4. 渗压计与普通水位计有何区别?

对比维度

渗压计

普通水位计

测量对象

土体 / 结构内部孔隙水压力

开放水体液位(如水库、河道)

安装方式

埋入被测介质内部,需与渗流水直接接触

置于水体表面或特定深度,无需埋入

核心需求

强调抗压性、密封性和长期稳定性,防淤堵

强调液位识别精度和环境适应性

应用场景

大坝、边坡、基坑、隧道等结构内部渗压监测

水库水位、河道水位、水箱液位等开放场景监测

二、技术参数类

1. 渗压计的核心技术参数是什么?

参数名称

有线款(振弦式 / 数字式)

无线款(LoRa/NB-IoT)

量程

常规 1MPa/1.6MPa/2.5MPa/4MPa,支持定制

同有线款

测量精度

±0.1% FS,科研级可达 ±0.05% FS

±0.1%FS

分辨率

0.008%FS

0.008%FS

采样频率

有线数字式 1 次 / 秒,振弦式需适配采集仪

可设置分钟级采集(默认 1 次 / 小时)

通讯接口 / 协议

数字式:RS485/Modbus;振弦式:频率信号

LoRa/NB-IoT,支持多节点组网

工作电压

DC9V~DC24V

内置锂电池(支持太阳能充电)

工作电流

典型值 16mA@DC12V

休眠电流<10μA,发射电流<120mA

工作温度

-45℃~85℃(介质温度 – 10℃~+70℃,不可冻结)

同有线款

防护等级

IP68

IP68

外壳材质

304 不锈钢(部分型号为 316L 不锈钢 / 钛合金)

同有线款

产品尺寸

⌀28mm×128mm

适配无线模块,尺寸略有增加

允许过载

200%FS

200%FS

2. 无线渗压计的续航能力如何?

续航时长与监测频率直接相关,以内置锂电池的无线款为例(非太阳能版):

  • 监测频率 1 次 / 小时:续航可达 3 年;

  • 监测频率 1 次 / 10 分钟:续航约 6 个月;

  • 监测频率 1 次 / 分钟:续航约 1 个月。太阳能版可通过光照自动充电,阴雨天可依靠内置电池维持工作,能实现长期无人值守监测,适配偏远无市电场景。

三、安装使用类

1. 渗压计安装前需要做哪些准备?

  1. 设备准备:将渗压计用土工布和细砂包裹,在水中浸泡 2 小时以上,使其达到饱和状态,避免安装后因未饱和影响测量精度;

  2. 现场准备:根据安装场景钻孔,确保孔径符合要求(如土基深部钻孔不小于 91mm),清理孔内淤泥和杂质;

  3. 防护准备:检查线缆是否完好,如需现场接线,需使用专用防水接头,避免进水。

2. 不同场景下,渗压计的安装步骤是什么?

  • 基岩面安装:

  1. 钻孔(直径 φ50~φ90mm,深度约 1m),回填 5~10mm 砾石至孔口;

  2. 将渗压计装入砂袋,引出电缆并扎紧,平放于集水孔口,测算安装高程;

  • 用砂浆糊住砂袋,初凝后浇筑混凝土固定。

    • 土基深部安装:

  1. 钻孔(孔径不小于 91mm),测量孔深后倒入 30cm 厚中粗砂;

  2. 将渗压计装入砂袋(内置细砂),吊入孔底;

  • 上方回填 50cm 厚细砂,再用浓膨润土浆回填至孔口。

    • 隧洞围岩安装:

  1. 钻孔(直径 φ110mm),将渗压计装入砂袋并推入孔底;

  2. 外侧回填 50cm 厚粗砂,再用水泥砂浆回填至孔口;

  • 同孔多支安装时,需采取阻水措施分隔各渗压计。

3. 安装渗压计有哪些注意事项?

  1. 安装需在设备无加压、断电状态下进行,避免损坏传感器;

  2. 可垂直、倾斜或水平安装,核心是确保引压口不被淤泥、杂质堵塞,影响水压传导;

  3. 线缆需避免被锋利物体划伤,布线时与强电线缆分开布设,必要时套防护管;

  4. 孔内回填材料需符合要求(如细砂、砾石),确保传感器与被测介质充分接触;

  5. 太阳能版安装时需选择光照充足的位置,建议正南向 40°~45° 水平倾角安装,提升充电效率。

四、适配与故障排查类

1. 渗压计数据异常可能是什么原因?如何处理?

  • 透水石堵塞:表现为数据无响应或变化缓慢,需定期冲洗,或更换可拆卸滤层;

  • 线缆破损进水:数据波动大或无输出,检查线缆接头和外皮,破损处需用防水胶带修复或更换线缆;

  • 温度骤变:无温度补偿的型号易出现偏差,选择带温度补偿功能的产品,或在软件中进行温度修正;

  • 供电不稳:有线款表现为数据跳变,检查电源电压(需在 DC9V~DC24V 范围内);无线款需查看电池电压(正常 2.7V~3.3V);

  • 安装不当:传感器未与介质充分接触,需重新检查回填材料和安装位置。

2. 如何对渗压计进行现场校准或测试?

  1. 准备已知水深的水箱(如 5 米),将渗压计完全浸入水中,确保引压口与水体接触;

  2. 记录设备输出值,结合公式\(P=ρgh\) 计算理论水压值,对比两者误差;

  3. 若误差超出允许范围,通过配套软件修正系数,或联系厂家进行专业校准;

  4. 校准过程无需拆卸设备,可在安装现场快速完成,符合国标 GB/T 11828-2019 要求。

3. 渗压计能否与测斜仪、裂缝计等设备联动监测?

支持联动监测,但需根据信号类型适配:

  • 数字式渗压计(RS485/Modbus 协议):可直接与测斜仪、裂缝计等设备通过同一总线连接,接入网关采集仪形成完整监测系统;

  • 振弦式渗压计:需通过振弦采集仪将频率信号转换为 485 信号,再与其他设备联动;联动监测常用于滑坡预警、大坝安全监测等场景,可综合分析水压变化与结构位移、裂缝发展的关联关系,提升预警准确性。

4. 冻土地区或强电磁环境下,如何使用渗压计?

  • 冻土地区:选择耐低温型号(工作温度 – 45℃~85℃),安装时用聚氨酯保温层包裹设备和线缆,采用硅胶密封接头防止结冰损坏;避免介质冻结,确保测量环境温度不低于 – 10℃;

  • 强电磁环境(如电站周边):优先选择振弦式或光纤式渗压计,抗电磁干扰能力强;有线款需使用屏蔽线缆,布线时远离强电线缆,减少干扰影响。

五、常见问题类

1. 选购渗压计时,需重点关注哪些因素?

  1. 量程匹配:根据最大预期水头压力选择,预留 20% 余量(如最大水位 10 米,选 0~12 米量程),特殊场景可定制双向压力型号;

  2. 精度等级:地质灾害预警建议 ±0.1% FS 精度,科研项目需达 ±0.05% FS;

  3. 信号制式:强电磁环境选振弦式,长距离传输选数字式(RS485),无市电场景选无线式(LoRa/NB-IoT);

  4. 介质兼容性:酸碱土壤选 316L 不锈钢壳体,泥浆环境选陶瓷膜片型号;

  5. 环境耐受性:需满足项目工作温度、防水等级(IP68 及以上)要求;

  6. 生命周期成本:优先选择 10 年免维护、支持太阳能供电的型号,降低运维成本。

2. 渗压计的测量频率一般设置多少?

  • 有线数字式:支持 1 次 / 秒的高频采集,满足基坑、隧道等动态监测需求;

  • 振弦式:采集频率取决于采集仪配置,常规为分钟级,适合长期稳定监测;

  • 无线式:受功耗限制,默认 1 次 / 小时,可根据需求调整为分钟级(需搭配太阳能供电),避免高频采集导致续航不足。

3. 渗压计的精度和分辨率有什么区别?

  • 精度:指测量值与真实值的接近程度,反映测量误差的大小(如 ±0.1% FS 表示误差不超过量程的 0.1%),体现测量结果的可靠性;

  • 分辨率:指设备能够识别的最小压力变化量(如008% FS),体现设备对微小水压变化的捕捉能力;两者是不同维度的参数,高精度设备通常具备高分辨率,但高分辨率不一定代表高精度,需结合实际需求选型。

4. 渗压计输出的温度数据是环境温度还是设备内部温度?

输出的是安装位置的环境温度,而非设备内部温度。内置温度传感器紧贴被测介质,实时监测安装点的温度变化,数据可用于修正温度对水压测量的影响,提升测量准确性,与外部温度计测量值误差通常不超过 0.1℃。

 

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