【摘 要】
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对水电站大坝进行沉降变形监测是保障大坝安全运行的重要方式之一。由于水流冲刷、路面载荷变化对大坝的影响和破坏具有长期性、实时性的特点,故而需要对大坝进行长期的准确的沉降变形监测。而单晶硅压力传感器具有高精度、高灵敏度但是温度稳定性较差的特点。因此如何把单晶硅压力传感器应用在水电站大坝的安全监测中,并保证检测结果的准确性具就有重大意义。本文首先对大坝的沉降变形监测技术现状进行了介绍,并对说明了传感器在
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对水电站大坝进行沉降变形监测是保障大坝安全运行的重要方式之一。由于水流冲刷、路面载荷变化对大坝的影响和破坏具有长期性、实时性的特点,故而需要对大坝进行长期的准确的沉降变形监测。而单晶硅压力传感器具有高精度、高灵敏度但是温度稳定性较差的特点。因此如何把单晶硅压力传感器应用在水电站大坝的安全监测中,并保证检测结果的准确性具就有重大意义。本文首先对大坝的沉降变形监测技术现状进行了介绍,并对说明了传感器在大坝的沉降变形监测中的应用,MEMS压力传感器的现状和解释了单晶硅传感器的压力测量原理。然后对静力水准仪传感器进行了整体设计,实现了使用静力水准仪传感器对水电站大坝沉降变形进行监测。本文中主要利用MEMS单晶硅压力传感器、MPU6050芯片和TLV7032比较器芯片分别实现了静力水准仪的沉降、倾斜感知、震动检测功能。并对具体检测电路设计和原理进行了阐述。然后因为单晶硅压力传感器存在的温度漂移特性,根据压力传感器的输入输出呈线性关系的特性曲线,对传感器的采用了基于最小二乘的多项式拟合,拟合后的输入输出特性曲线的非线性0.0061%,接着根据传感器的灵敏度与温度的变化关系采用了曲线拟合法对传感器进行了温度补偿,实现了传感器在量程为0-40KPa时,传感器的误差≤0.012%,说明补偿后的传感器的精度极好最后对经过补偿后的静力水准仪感应器开展了精度检测,主要是对非线形、重复性、最大迟滞性这三项主要技术指标开展了计算,结果经计运算后得出传感器的最大重复性误差在0.027%,迟滞性误差为0.0275%,传感器在最大量程为40KPa时的最大误差为0.0300%,说明传感器的整体精度较好,并通过计算确定了静力水准仪传感器的精确度等级在0.05%级。通过本文的工作,对水电站大坝的监测技术有了更深的了解,对MEMS单晶硅压力传感器的工作特性和原理有了进一步的了解,为单晶硅传感器在水电站大坝的应用提供了参考。
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