一、渗压监测的背景
渗压计是一种专门用于测量构筑物内部孔隙水压力或渗透压力的传感器，适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及土体内，以测量结构物或土体内部的渗透（孔隙）水压力。
在水利工程中，大坝、水库、堤防等水工建筑物的稳定性和安全性至关重要。这些结构长期受到水流、渗透压力等自然力的影响，可能导致渗漏、滑坡等问题，对人民生命财产构成威胁。渗压计可以帮助工程师们实时监测土壤中的水压力变化，评估地下结构的安全性，预测可能的地质灾害，并采取相应的预防和补救措施。因此，对这些结构进行渗压监测，实时了解其内部压力和水位变化，对于预防和处理潜在的安全隐患具有重要意义。此外，随着信息化和智能化技术的发展，渗压计的数据采集、传输和处理也变得更加便捷和高效，能够实现远程安锐云平台实时监测和手机、平台预警，提高工程安全管理的水平和效率。

二、渗压计分类
渗压计是测量构筑物内部渗透（孔隙）水压力的传感器，一般直接测得水压力（kPa），再根据液体压强公式可换算为水位。

渗压计应用非常广泛，可用于测量大坝坝体渗流压力、浸润线、绕坝渗流压力、坝基扬压力，尾矿库测压管水位、干孔深度，边坡、水渠河堤、隧洞渗透水位，水井、河流、渠道水位等等。

渗压计的外观形状都大同小异，但内部构造及原理还是有点区别的。按测量原理可分为振弦式、差阻式、光纤光栅和硅压阻式渗压计；
按用途又有许多别称，如测量超静孔隙水压力的“孔隙水压力计”、测量坝基扬压力的“扬压力计”、测量水井水渠水位的“水位计”等；
按输出信号类型分为模拟量和数字量渗压计。振弦式、差阻式是模拟量，必须用专用的采集仪测量，光纤光栅的必须用解调仪测量，而压阻式分为4~20mA或电压的标准电量输出和RS485 MODBUS协议输出。
三、各类渗压计的原理及优缺点
渗压计常见的类型主要是四种：差阻式，光纤光栅、振弦式、硅压阻式渗压计。
序号 名称 优点 缺点 备注
1 差阻式渗压计 适用范围广 灵敏度较低
受温度影响大 大部分已经淘汰
2 光纤光栅渗压计 高可靠性、无电监测、高精度 成本较高、安装要求高 需搭配光纤解调仪
3 振弦式渗压计 稳定性好、安装方便、抗干扰能力强 信号不易拾取、受电压影响 须用专用的采集仪测量
4 硅压阻式渗压计 高精度、温度自动补偿、快速响应 对环境温度和湿度敏感

①差阻式渗压计
工作原理是其核心部分是两个电阻丝，它们被固定在一个弹性结构上，并受到相同大小但方向相反的外力作用。当渗压计受到外界压力时，弹性结构会发生形变，导致两个电阻丝的电阻值发生变化，就可以确定所测的压力值。

图：差阻式渗压计工作原理
优点：
适用范围广：可用于多种环境条件下的压力测量，包括岩土工程、混凝土建筑物以及其他需要长期监测压力的场合。
缺点：
灵敏度较低：由于工作原理基于机械形变，其灵敏度相对较低，可能无法满足对微小压力变化的高精度测量要求。
受温度影响大：电阻丝受温度影响较大，温度变化可能导致电阻值的变化，从而影响测量结果的准确性。
②光纤光栅渗压计
工作原理是基于应变与光纤光栅中折射率调制之间的关系。当外界液体压力施加在渗压计上时，压力会导致光纤光栅产生应变，这种应变进一步导致光栅周期的变化。这种变化进而引起反射波长的偏移，通过测量这种偏移，可以确定施加在渗压计上的液体压力。

图：光纤光栅渗压计工作原理
优点：
高可靠性：光纤光栅渗压计对环境的适应性强，不易受到电磁干扰或雷电影响，从而确保了其在各种复杂环境下的高可靠性。
无电检测：与传统的电学传感器相比，光纤光栅渗压计无需电力供应，从而降低了使用成本和复杂性，也提高了安全性。
高精度：光纤光栅技术本身具有极高的测量精度，使得渗压计能够精确测量微小的压力变化。
缺点：
成本较高：与传统的压力传感器相比，光纤光栅渗压计的制作和采购成本可能较高，这在一定程度上限制了其在一些低成本项目中的应用。
安装和要求高：由于光纤光栅渗压计涉及到光纤的连接和调试，因此其安装熔接和维护可能相对复杂，需要专业的技术人员进行操作，且需要搭配光纤解调仪使用。
③振弦式渗压计
工作原理主要基于振弦的振动频率与被测压力之间的关系。当被测水荷载作用在渗压计上时，感应膜板会产生变形，这种变形会带动振弦发生振动，并改变其振动频率，可以推算出水荷载的压力值。

图：振弦式渗压计工作原理
振弦式渗压计的优点主要体现在以下几个方面：
稳定性好：由于振弦式渗压计的结构简单，没有运动部件，因此其寿命长，稳定性好。即使在高压环境下，也能保持性能稳定，不易出现性能变差的情况。
安装方便：振弦式渗压计体积小、重量轻，安装简单方便，不需要特殊的安装工具或降低孔壁强度。它可以直接固定在钻孔内，便于在实际工程中进行应用。
缺点：
信号不易拾取：钢弦振动持续时间相对较短，可能导致信号不易被准确捕捉，从而影响测量精度。
受电压影响：高电压可能会加速钢弦的老化，导致传感器失效。因此，在选择使用振弦式渗压计时，需要注意电压的控制和保护措施。
④硅压阻式渗压计
工作原理是当硅压阻式渗压计受到外界压力作用时，硅材料内部的电阻值会发生变化。通过测量这种电阻值的变化，可以精确地推算出所受的压力大小。硅压阻式渗压计利用特殊的扩散工艺，将硅电阻条集成在测量膜片上，形成惠斯顿电桥。当外界压力作用在膜片上时，电阻条阻值会发生变化，通过测量电桥不平衡电信号的大小，就可以确定被测压力的大小。

优点：
高精度：硅材料具有出色的压阻效应，使得硅压阻式渗压计能够实现高精度的压力测量。即使在微小的压力变化下，也能提供准确的读数。
温度自动补偿：硅压阻式渗压计通常具备温度自动补偿功能，能够自动修正因温度变化而引起的测量误差。这使得它在温度变化较大的环境中也能保持较高的测量精度。
快速响应：硅压阻式渗压计具有较快的响应速度，能够迅速感知压力变化并输出相应的电信号。这对于需要实时监测压力变化的场合非常适用。
缺点：
对环境温度和湿度敏感：硅材料的压阻效应可能受到环境温度和湿度的影响，因此在极端温度或湿度条件下，硅压阻式渗压计的测量精度可能会受到一定影响。
四、渗压计的选型
①首先，要选择合适的测量原理的渗压计，如果有招标要求，按要求选购即可。
②如果没有明确要求，推荐选择硅压阻式或振弦式的渗压计，因为目前国内外中小型工程中应用最广的是振弦式传感器，但是近年来很多用户渐渐偏向于硅压阻式渗压计，因为485数字信号的渗压计遵循标准MODBUS协议，可直接读取水位毫米值，对接标准电量采集仪或联动PLC设备，而振弦式必须用加装专用的振弦采集仪设备，转换振弦信号为标准数字型信号，才可对接标准采集仪或PLC，因此系统显得相对复杂。
差阻式渗压计的已经淘汰了，只有一些更新改造项目可能会遇到历史遗留的差阻式传感器。
光纤光栅的渗压计熔接光纤比较麻烦，而且需要加装价格较高解调仪，现场安装较为麻烦。
其次，要选择合适量程的渗压计，并不是量程越大越好，相反量程越小精度越高，因此在选择渗压计量程时，应按设计要求或安装位置实际可能的最大压力选择。比如测压管内安装，选择压力水位接近测压管深度的量程即可。一般来说量程为1Mpa=1000kpa=100米，以此类推。