高新测控技术在水利水电工程中应用(2)

(5)步进马达式传感器由原法国Telemac和意大利ISMS公司研制.其工作原理是,由步进电机驱动光电探头,探头中的光照准器先后对准基准杆和垂线钢丝,然后返回原点,在此过程中,测量电路记录探头前进及返回基准点和垂线钢丝的脉冲数,经计算得到位移量.

该传感器的机械部件较多,易出现故障,其长期稳定性也不易保证.我国有关厂家也仿制了这类传感器,在实际工程应用中的故障率较高.

(6)CCD传感器由河海大学结合国家三峡工程重大基金项目研制.该传感器由若干个特别研制的CCD线阵模块和发光二极管阵列模块组成,当垂线穿过并产生位移时,CCD线阵模块记录垂线位移与基准点的位置,从而计算出位移量.

该传感器技术先进,精度和可靠性高,在上标和响洪甸等水利水电工程中得到应用.

(7)其它新颖传感技术

①光纤传感技术光导纤维是由不同折射率的石英玻璃包层及石英玻璃细芯组合而成的纤维.它能使感受到的各种物理量而计算出监测量,以及传送感受的信息通讯.目前,应用于光纤传感的监测量主要是裂缝,应力应变尚需进一步研究.应用信息通讯较为广泛,且安全可靠.

②CT技术意称计算机层析成像.它指的是在不破坏物体结构的前提下,根据物体周边所获取的某种物理量(如波速、X线光强)的一维投影数据,应用数学方法,通过计算机处理,重构物体特定层面的二维图像及其由此重构的三维图像;从而定量描述物体内部材料分布和缺陷.该技术将成为工程结构物内部隐患监测和老化评估的一种重要手段,在国内外得到应用,我国丰满水电站等工程中也得到成功应用.

③渗流热技术依据渗流场与温度场同时满足扩散方程及其初始和边界条件的原理,利用埋设的温度计测值分析渗流场的分布及其异常部位.

④GPS技术利用卫星定位技术(GPS)监测堤坝和岩土边坡的表面变形.

⑤激光传感技术由激光点光源(即发射点)发射的激光与激光探测仪(即接收端点)构成激光淮直线,由发射的激光在波带板及支架(测点)上观测位移量.它可分大气激光和真空激光准直,其中的真空激光准直除包括激光点光源、波带板及其支架和激光探测仪,即发射点、测点和接收端点以外,还有真空管道.我国丰满和太平哨水电站等大坝坝顶水平位移和垂直位移的10多年观测资料表明,真空激光准直具有精度高、长期稳定等优点.

2.1.2数据采集装置数据采集装置将各类传感器测出的物理量(如电阻、电阻比、电容、电感和频率等)转化为数字量(如位移、渗压、应变和温度等),即A/D转换,以便远程输送.当距离超过100m以后,传感器输出的电量和频率等信号,随距离的增大急剧衰减,以至无法测出物理量,但数字量可远距离输送.因此,一般将几十个传感器按部位接入数据采集装置,使传感器观测的物理量转换为数字量.按监测方式不同,数据采集装置可大致分为以下几种类型.

(1)自动化数据采集装置国内外自动化数据采集装置主要有,美国Geomation公司的2300系统、Sinco公司的IDA系统;我国台湾研华公司的ADAM4000和ADAM5000系统;南京电力自动化设备厂的FWC-1系统等.按结构的不同可归纳为总线型和集散型两大类.

①总线型结构Geomation公司的2370型、IDA、ADAM4000、ADAM5000以及FWC-1等系统均属于总线型结构.以IDA系统为例,主机为工控机,中继起联接和中断作用.

IDA母线有二线信号、二线电源;A1～An是智能测量模块,每个模块可接8个传感器;B1～Bm是智能传感器.A和B有解释指令、多路传输、A/D转换和错误查询等功能.同时具有自动和人工测读的两种功能,并可防雷.

②集散型结构Geomation公司研制的2350型、2380型等系统属集散型结构.其系统结构见图2.