摘要：測量和監測設備經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，需要對設備進(jìn)行重新率定，經(jīng)率定合格后，方可重復使用。筆者所在單位大量使用 自動(dòng)靜力水準儀，以前都通過(guò)廠(chǎng)家進(jìn)行率定，周期長(cháng)，效率低，無(wú)法滿(mǎn)足工程實(shí)際需要，因此單位探索和建立了一套自有的率定系統，滿(mǎn)足了自我設備率定的基本要求。需要注意的是，這樣的實(shí)驗室需要申請計量合格證，才能標準化和商用化，本文僅僅是從技術(shù)角度探討這種方法的可行性。
在沉降自動(dòng)化監測中，靜力水準系統憑借優(yōu)良的性能，測量范圍廣而深受用戶(hù)好評，因此，在*早用于大壩監測后，很快在巖土監測領(lǐng)域獨 領(lǐng)風(fēng)騷。作者在多年的工作中，在振弦式靜力水準系統應用上，積累了大量的經(jīng)驗，也對設備的原理和適用環(huán)境有了深刻的認識。面對大量的二 次使用設備，必須經(jīng)過(guò)率定才能重復安裝和使用，作者深入儀器生產(chǎn)廠(chǎng)商，學(xué)習和借鑒率定技術(shù)，摸索和提出了一套自己的率定方法，不足之處，歡迎各位同行批評和指正。文中以美國基康 GK4675 型靜力水準儀作為實(shí)例。
1 設備原理
靜力水準儀依據連通管的原理，采用振弦式傳感器，測量每個(gè)測點(diǎn) 容器內液面的相對變化，再通過(guò)計算公式求得相對于基準點(diǎn)的沉降量，如圖 1 所示。

系統中任一特定容器（儲液筒）液位變化按下列公式計算：
△ELn=（R1n－R0n）Gn－（R0Ref－R1Ref）GRef
其中：
△ELn---n 號容器的液位變化，即該點(diǎn)相對于基準點(diǎn)的沉降量；
R1n---n 號容器當前讀數；
R0n---n 號容器初始讀數；
Gn---n 號容器傳感器系數；
R0Ref---參照容器的初始讀數；
R1Ref---參照容器的當前讀數；
GRef---參照容器傳感器系數；
注：△ELx 為負值時(shí)表示沉降（△ELx 為正值時(shí)表示升高）。
2 設備特點(diǎn)和性能
GeoKon 4675 型靜力水準儀是一種高精密液位系統，該系統設計是 用于測量多點(diǎn)相對沉降的系統。在使用中，一系列的傳感器容器均采用PVC 液管聯(lián)接，每一容器的液位由一精密振弦式力傳感器測出，該傳感 器內有一個(gè)自由懸重，一旦液位發(fā)生變化，懸重的懸應浮力即被傳感器感，精確測出小至 0.025mm 的垂直變化。在多點(diǎn)系統中，所有傳感器的垂 直位移均是相對于其中的一點(diǎn)，該點(diǎn)的垂直位移是相對恒定的或者可用其它人工觀(guān)測手段準來(lái)確定。

3 產(chǎn)品規格
產(chǎn)品規格詳細情況如圖 2 所示。

4 率定方法
4.1 簡(jiǎn)易率定法

因為振弦式傳感器，*重要的核心就是弦，從基本原理入手，采用加 載砝碼的方法進(jìn)行率定，每個(gè)砝碼固定重量為 300g，*多添加砝碼個(gè)數 為 6 個(gè)，總量可達 1800g。砝碼較多時(shí)，需要很長(cháng)時(shí)間穩定。為了提高系統 穩定性，減少系統穩定時(shí)間，因此對簡(jiǎn)易校驗裝置進(jìn)行改進(jìn)，如圖 4、圖 5所示。

采用一根鋼制桿下端連接一個(gè)砝碼，砝碼重量必須為 300g，每個(gè)砝 碼采用懸掛式方式加入，每增加一個(gè)砝碼，讀數一次。簡(jiǎn)易率定法速度很 慢，效率*低，無(wú)法適用于大批量設備的率定。
4.2 真空夾套磁翻板液位計率定法

此種裝置，精度高，速度快，但是需要通過(guò)人工來(lái)調節精密齒輪，來(lái)抬升或者降低測點(diǎn)的高度，此外讀數也是通過(guò)讀數儀來(lái)完成，而且每次 只能率定一個(gè)儀器，也不適用于大批量設備的率定。
4.3 精密真空夾套磁翻板液位計與自動(dòng)數據采集系統率定法
為了在建設費用和和校驗效率兩個(gè)方面取得平衡，根據需要校驗的 儀器數量綜合分析，建議一次率定 5 個(gè)設備。同時(shí)進(jìn)行溫度校驗。 采用連通管原理，設置 5 個(gè)監測點(diǎn)，1 個(gè)基準點(diǎn)，基準點(diǎn)放置高精度真空夾套磁翻板液位計，6 個(gè)底座放置在同一個(gè)穩定的平臺上，平臺采用大理石面板，寬 度為 0.6m，長(cháng)度為 6m，高度為 1m，基礎采用磚石砌成，每個(gè)監測點(diǎn)均有 一個(gè)完全相同的透明式玻璃鋼浮筒，每個(gè)浮筒帶有一個(gè)三通接口，每個(gè) 容器之間采用 PVC 管進(jìn)行連通，布局示意圖如圖 7 所示。
在本率定系統中，采用磁致伸縮式高精度真空夾套磁翻板液位計，精度為±0.01mm。采用高低溫交變濕熱試驗箱進(jìn)行溫度傳感器率定。數據采集系統為美國坎貝爾 CR1000 自動(dòng)數據采集系統，通過(guò)控制電腦，將設定好的頻率裝載入采集系統，自動(dòng)加水和放水以及數據采集，同時(shí)數據自動(dòng)保存和計算。
5 率定系數計算方法
計算方法如表 2 所示。
其中：
均值=average（測值 1+測值 2+測值 3）

理論直線(xiàn)=Trend（所有均值，所有負載值）
6 實(shí)際應用
經(jīng)過(guò)一年左右的運行和試驗，從春天到冬天，對本套裝置進(jìn)行了大量和反復的測試，率定裝置運行穩定，高效，同時(shí)采用簡(jiǎn)易裝置和人工讀 數的方法進(jìn)行驗證，率定結果都正確無(wú)誤，采用高精度真空夾套磁翻板液位計，也提升了率定精度，對于批量設備率定，是一種經(jīng)濟和有效的率定方法。