一、滲壓監測的背景
滲壓計是一種專門用于測量構筑物內部孔隙水壓力或滲透壓力的傳感器，適用于長期埋設在水工結構物或其它混凝土結構物及土體內，以測量結構物或土體內部的滲透（孔隙）水壓力。
在水利工程中，大壩、水庫、堤防等水工建筑物的穩定性和安全性至關重要。這些結構長期受到水流、滲透壓力等自然力的影響，可能導致滲漏、滑坡等問題，對人民生命財產構成威脅。滲壓計可以幫助工程師們實時監測土壤中的水壓力變化，評估地下結構的安全性，預測可能的地質災害，并采取相應的預防和補救措施。因此，對這些結構進行滲壓監測，實時了解其內部壓力和水位變化，對于預防和處理潛在的安全隱患具有重要意義。此外，隨著信息化和智能化技術的發展，滲壓計的數據采集、傳輸和處理也變得更加便捷和高效，能夠實現遠程安銳云平臺實時監測和手機、平臺預警，提高工程安全管理的水平和效率。

二、滲壓計分類
滲壓計是測量構筑物內部滲透（孔隙）水壓力的傳感器，一般直接測得水壓力（kPa），再根據液體壓強公式可換算為水位。

滲壓計應用非常廣泛，可用于測量大壩壩體滲流壓力、浸潤線、繞壩滲流壓力、壩基揚壓力，尾礦庫測壓管水位、干孔深度，邊坡、水渠河堤、隧洞滲透水位，水井、河流、渠道水位等等。

滲壓計的外觀形狀都大同小異，但內部構造及原理還是有點區別的。按測量原理可分為振弦式、差阻式、光纖光柵和硅壓阻式滲壓計；
按用途又有許多別稱，如測量超靜孔隙水壓力的“孔隙水壓力計”、測量壩基揚壓力的“揚壓力計”、測量水井水渠水位的“水位計”等；
按輸出信號類型分為模擬量和數字量滲壓計。振弦式、差阻式是模擬量，必須用專用的采集儀測量，光纖光柵的必須用解調儀測量，而壓阻式分為4~20mA或電壓的標準電量輸出和RS485 MODBUS協議輸出。
三、各類滲壓計的原理及優缺點
滲壓計常見的類型主要是四種：差阻式，光纖光柵、振弦式、硅壓阻式滲壓計。
序號 名稱 優點 缺點 備注
1 差阻式滲壓計 適用范圍廣 靈敏度較低
受溫度影響大 大部分已經淘汰
2 光纖光柵滲壓計 高可靠性、無電監測、高精度 成本較高、安裝要求高 需搭配光纖解調儀
3 振弦式滲壓計 穩定性好、安裝方便、抗干擾能力強 信號不易拾取、受電壓影響 須用專用的采集儀測量
4 硅壓阻式滲壓計 高精度、溫度自動補償、快速響應 對環境溫度和濕度敏感

①差阻式滲壓計
工作原理是其核心部分是兩個電阻絲，它們被固定在一個彈性結構上，并受到相同大小但方向相反的外力作用。當滲壓計受到外界壓力時，彈性結構會發生形變，導致兩個電阻絲的電阻值發生變化，就可以確定所測的壓力值。

圖：差阻式滲壓計工作原理
優點：
適用范圍廣：可用于多種環境條件下的壓力測量，包括巖土工程、混凝土建筑物以及其他需要長期監測壓力的場合。
缺點：
靈敏度較低：由于工作原理基于機械形變，其靈敏度相對較低，可能無法滿足對微小壓力變化的高精度測量要求。
受溫度影響大：電阻絲受溫度影響較大，溫度變化可能導致電阻值的變化，從而影響測量結果的準確性。
②光纖光柵滲壓計
工作原理是基于應變與光纖光柵中折射率調制之間的關系。當外界液體壓力施加在滲壓計上時，壓力會導致光纖光柵產生應變，這種應變進一步導致光柵周期的變化。這種變化進而引起反射波長的偏移，通過測量這種偏移，可以確定施加在滲壓計上的液體壓力。

圖：光纖光柵滲壓計工作原理
優點：
高可靠性：光纖光柵滲壓計對環境的適應性強，不易受到電磁干擾或雷電影響，從而確保了其在各種復雜環境下的高可靠性。
無電檢測：與傳統的電學傳感器相比，光纖光柵滲壓計無需電力供應，從而降低了使用成本和復雜性，也提高了安全性。
高精度：光纖光柵技術本身具有極高的測量精度，使得滲壓計能夠精確測量微小的壓力變化。
缺點：
成本較高：與傳統的壓力傳感器相比，光纖光柵滲壓計的制作和采購成本可能較高，這在一定程度上限制了其在一些低成本項目中的應用。
安裝和要求高：由于光纖光柵滲壓計涉及到光纖的連接和調試，因此其安裝熔接和維護可能相對復雜，需要專業的技術人員進行操作，且需要搭配光纖解調儀使用。
③振弦式滲壓計
工作原理主要基于振弦的振動頻率與被測壓力之間的關系。當被測水荷載作用在滲壓計上時，感應膜板會產生變形，這種變形會帶動振弦發生振動，并改變其振動頻率，可以推算出水荷載的壓力值。

圖：振弦式滲壓計工作原理
振弦式滲壓計的優點主要體現在以下幾個方面：
穩定性好：由于振弦式滲壓計的結構簡單，沒有運動部件，因此其壽命長，穩定性好。即使在高壓環境下，也能保持性能穩定，不易出現性能變差的情況。
安裝方便：振弦式滲壓計體積小、重量輕，安裝簡單方便，不需要特殊的安裝工具或降低孔壁強度。它可以直接固定在鉆孔內，便于在實際工程中進行應用。
缺點：
信號不易拾取：鋼弦振動持續時間相對較短，可能導致信號不易被準確捕捉，從而影響測量精度。
受電壓影響：高電壓可能會加速鋼弦的老化，導致傳感器失效。因此，在選擇使用振弦式滲壓計時，需要注意電壓的控制和保護措施。
④硅壓阻式滲壓計
工作原理是當硅壓阻式滲壓計受到外界壓力作用時，硅材料內部的電阻值會發生變化。通過測量這種電阻值的變化，可以精確地推算出所受的壓力大小。硅壓阻式滲壓計利用特殊的擴散工藝，將硅電阻條集成在測量膜片上，形成惠斯頓電橋。當外界壓力作用在膜片上時，電阻條阻值會發生變化，通過測量電橋不平衡電信號的大小，就可以確定被測壓力的大小。

優點：
高精度：硅材料具有出色的壓阻效應，使得硅壓阻式滲壓計能夠實現高精度的壓力測量。即使在微小的壓力變化下，也能提供準確的讀數。
溫度自動補償：硅壓阻式滲壓計通常具備溫度自動補償功能，能夠自動修正因溫度變化而引起的測量誤差。這使得它在溫度變化較大的環境中也能保持較高的測量精度。
快速響應：硅壓阻式滲壓計具有較快的響應速度，能夠迅速感知壓力變化并輸出相應的電信號。這對于需要實時監測壓力變化的場合非常適用。
缺點：
對環境溫度和濕度敏感：硅材料的壓阻效應可能受到環境溫度和濕度的影響，因此在極端溫度或濕度條件下，硅壓阻式滲壓計的測量精度可能會受到一定影響。
四、滲壓計的選型
①首先，要選擇合適的測量原理的滲壓計，如果有招標要求，按要求選購即可。
②如果沒有明確要求，推薦選擇硅壓阻式或振弦式的滲壓計，因為目前國內外中小型工程中應用最廣的是振弦式傳感器，但是近年來很多用戶漸漸偏向于硅壓阻式滲壓計，因為485數字信號的滲壓計遵循標準MODBUS協議，可直接讀取水位毫米值，對接標準電量采集儀或聯動PLC設備，而振弦式必須用加裝專用的振弦采集儀設備，轉換振弦信號為標準數字型信號，才可對接標準采集儀或PLC，因此系統顯得相對復雜。
差阻式滲壓計的已經淘汰了，只有一些更新改造項目可能會遇到歷史遺留的差阻式傳感器。
光纖光柵的滲壓計熔接光纖比較麻煩，而且需要加裝價格較高解調儀，現場安裝較為麻煩。
其次，要選擇合適量程的滲壓計，并不是量程越大越好，相反量程越小精度越高，因此在選擇滲壓計量程時，應按設計要求或安裝位置實際可能的最大壓力選擇。比如測壓管內安裝，選擇壓力水位接近測壓管深度的量程即可。一般來說量程為1Mpa=1000kpa=100米，以此類推。