压力传感器与潮位之间的理论知识

压力传感器测量潮汐的变化值：

一、压力传感器的理解

压力传感器测压的原理：当压力传感器的感压面受到压力作用时，感压面发生形变，通过检测这种形变而得到压力值。压力传感器一侧为测力面，另一侧为非测力面，根据非测力面所接受的压力源的不同可分为表压式传感器和绝压式传感器。

表压式传感器：非测力面直通大气，因此所测的压力值实际上是相对于此时大气压的相对压力值。

绝压式传感器：非测力面为真空腔，所测的的压力值为相对于真空压力的绝对压力值。

压力验潮汐的原理：通过检测海水压力，将所测值进行换算得到水深值，即水位值。

换算公式：

P为所测的绝压压力值与当前大气压的差值pa。

g为测量点的重力加速度m/s²。

r为测量位置的水密度kg/m³。

二、波浪、暗涌起伏对测量压力值的影响

由于波浪的影响必须对测量的压力值进行滤波，常用的最为方便的滤波方法是数字滤波，即求所测量值的平均值。

对于非连续测量，将一次测量中的所有数据进行平均，即可得此次测量的潮位值，而潮时为此次测量的中点时刻。由于波浪的周期一般为1~30s，因此单次测量的时间不能太短，应为波浪周期的整数倍，又由于潮汐是非线性的，如果单词测量时间过长，所求得平均值又不能代表中点时刻的潮位值。

三、测量过程中的误差

影响仪器的精度因素有：大气压力的变化；波浪、流速；压力传感器的零点漂移，灵敏度漂移及线性度、迟滞、重复性；水体的密度等。

大气压变化，波浪、流速，零点漂移误差应在仪器的设计制作过程中进行处理。

1、大气压力误差通过采用通气电缆将压力传感器的非测力面通出水面连通大气，这样测力面和非测力面的大气压力便相互抵消。

2、波浪和流速的影响则通过增加阻尼设置来解决。

3、压力传感器的零点漂移、灵敏度漂移及线性度、迟滞、重复性的影响则通过元器件的筛选, 设置校核值检查, 当校核值偏离正常值时表示仪器产生漂移, 可通过微调进行纠正。

水体密度误差，水体的密度受到深度、温度的影响，进行水位计算时，若采用水体表面的密度则会造成一定的误差。在风浪较小的天气，用水尺与压力传感器同步测量某一个涨潮落潮，求出每组数据的比值，取其平均值作为测量值的改正系数。

四、压力式验潮仪操作注意事项

压力式验潮仪安装布防时，对设备的姿态要求不高，即使设备平躺着也没太大影响，但引压嘴处应该采取防泥沙措施，引压嘴不能触底，并且必须安装牢固，以防被海流冲走，水底地质较软时，应做防陷措施。

五、潮位仪的发展

水尺验潮，将特制的水尺安装于水中，人工实时读书记录。
浮子式与压钟式验潮仪，浮子式验潮仪是利用一漂浮于海面的浮子 , 它随海面而上下浮动 , 其随动机构将浮子的上下运动转换为记录纸滚轴的旋转 , 记录笔则在记录纸上留下潮汐变化的曲线。引压钟式验潮仪是将引压钟放置于水底 , 将海水压力通过管路引到海面以上 , 由自动记录器进行记记录。两种验潮方式需要建立验潮井，井外的波浪对井内的水位影响不大，井内的水位变化几乎只与潮汐变化有关，
声学式验潮仪器，分为空气安装和水中安装两类。空气安装探头垂直向下发射脉冲，声波到达海面反射回声学探头，从而得到海面随时间的变化。水下安装探头垂直向上发射脉冲，抵达水面后反射回声学探头。
压力式验潮仪，
GPS验潮，通过DGPS测量海上固定安装或不固定安装的测量船上的GPS位置，从而得到瞬时潮高。目前尚处于实验阶段
潮汐遥感测量，利用卫星的雷达高度计测量海面的起伏。此方法国内尚未开展实验。

六、压力传感器的参数

举例

某国产压力传感器参数

加拿大AML公司的压力传感器参数

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