传感器及其相关设备应具有良好的稳定性和测量精确度；选购和研制的传感器要符合测量对性能和功能的要求；为了便于传感器的安装和保证测量工作中的可维护性，在保证精度和稳定性的前提下，尽量选用国产设备或在国内应用较普遍的进口设备，并应选择行业内专业实力雄厚的仪器厂家。
图12-1 LTM8901型温湿度仪
1.环境温湿度监测
温度对隧道结构变形和受力的影响显著。在隧道结构受力分析中，环境温度是重要的荷载源输入。结构内外环境湿度既是影响结构腐蚀、老化的重要因素，也是影响自动化监测系统工作的物理量。因此，环境温度和湿度是最常规且不可缺少的监测项目。
设计采用LTM8901型温湿度仪（图12-1），其技术参数见表12-1。
2.结构温度监测
环境温度通过热传导作用于隧道结构，在结构内部形成温度场。超静定结构中温度场的变化将会导致温度次内力的产生（长大构件中尤为明显），同时材料随温度的胀缩也会导致结构整体形变。因此，结构温度是对结构力学行为影响显著的因素。
表12-1 LTM8901型温湿度仪技术参数表
由于受热不均或不同部位构件导热性能的不同，结构中各部位温度场分布是不均匀的。为全面掌握结构温度场分布，进而准确分析结构温度效应，同时考虑对结构应力测点进行温度补偿修正，在隧道具有代表性的截面及应力测点位置大量布设温度传感器。采用数字温度传感器对结构温度场进行监测。
目前主流的温度传感器主要有数字温度传感器和光线光栅温度传感器两种。
（1）光纤光栅温度传感器测量精度高，抗电磁干扰能力强，耐久性好，适用于复杂电磁环境下长期多点分布式温度监测，但需要现场标定，实施不便。
（2）数字化温度测试系统由于采用数字信号采集传输，数据不会失真，提高了系统的稳定性和抗干扰性，同时大大减少了系统的电缆数，更保证了温度测量的同步性，且感温元件的制作精度高，传感器也无须另外标定。
系统设计采用LTM8877型数字温度传感器对结构温度场进行监测（图12-2），该温度传感器具有精度高、性能稳定、测试方便快捷、不易损坏等优点，技术参数见表12-2。
表12-2 LTM8877型数字温度传感器主要技术参数表
图12-2 LTM8877型数字温度传感器
3.拱顶和地表沉降监测
拱顶和地表沉降监测采用全自动位移监测仪。该监测仪是基于液-气耦合压差原理并融合RS-485总线和无线传输技术的结构竖向位移监测仪。该监测仪主要针对桥梁基础沉降、主梁挠度、隧道拱顶沉降、路基沉降，采用基于液-气耦合压差原理，并融合无线远程数据采集分析技术，进行连续监测及预警的系统，其由液-气耦合压差式位移测试传感器、数据传输终端（Data Terminal Unit，GPRS DTU）、无线通信网络和监控中心组成（图12-3）。
图12-3 全自动位移监测仪及传感器
系统工作原理为：现场位移传感器输出数字信号后，由无线传输模块（GPRS DTU）依次进行TCP封装→IP封装，然后将数据发送到GPRS网络，通过路由和网关，最后经由Internet网络以TCP/IP传输协议送到监控中心的服务器上，通过网内NAT端口映射技术将其映射到数据中心服务器上。监控中心通过控制管理软件对发送过来的数据实行统一的控制管理，监控中心也可以向现场位移监测系统发送各种指令来控制监测点的运行。
该系统具有如下特点。
（1）测量精度高：短期测量精度可达0.05mm，长期测量精度达0.5mm。
（2）组网简单，测点多：监测现场只需要安装沉降仪和GPRS DTU，无需额外的设备；一个GPRS DTU上最多可挂接多达1024个基础沉降测点。
（3）远程无线传输：传输距离不受限制，只要现场有GPRS信号，数据就可以传输至指定位置的数据接收中心。
（4）连续实时监测：系统工作于无人看守模式下，监测仪根据监控中心的指令将实时监测数据发送至监控中心。
（5）单中心和多中心工作模式：系统可设置一个或多个监控中心，多个监控中心可同时对监测数据进行接收和位移监测系统的远程指令控制。
（6）成本低，使用维护方便：系统成本低，除日常的GPRS流量费用外，基本不产生其他费用，同时使用简单，维护工作量小。(www.xing528.com)
4.断面收敛监测
断面收敛采用JTM-J7300型断面收敛仪。该收敛仪是为量测隧道剖面内孔位移而研发制造的。各测量点装有检测隧道内孔的角度变化传感器和长度变形传感器，通过计算软件便可了解隧道的变形情况。由于结构简单，安装费用低，所以隧道内孔位移的测量成本低。这种方式可以应用于正在运行的地铁、铁路及其他隧道的内部等人比较难于接近的地方的测量（图12-4）。如果传感器发生故障，很容易修复并不需要校正。
使用的软件将实时收集的测量数据储存到电脑硬盘上，可通过检索提供多种资料（图表、图符、文字等）。电脑硬盘和数据库的储存是为长期分析目的而设计的，数据储存按Modeling方式构筑，使用者可随时接入网络，从服务器上获得测量数据。主要技术参数见表12-3。
图12-4 JTM-J7300型断面收敛仪布置示意图
表12-3 JTM-J7300型断面收敛仪主要技术参数表
5.围岩压力、初支与二衬间的压力监测
设计选用北京基康仪器有限公司的BGK4850-2NATM型土压力盒（图12-5），该压力盒专用于测量地下洞室内喷射混凝土衬砌层径向压力。每支仪器均设有一根可挤压并可弯曲的回压管，加压后可填充因高水化热的混凝土在收缩后与感应板之间产生的间隙，以消除或减小测量误差。其主要技术参数见表12-4。
6.隧道衬砌内部混凝土应力监测
设计选用北京基康仪器有限公司的GK-4370型振弦式混凝土应力计（图12-6），该应力计可用于直接监测结构混凝土内部的拉、压应力。仪器由一个微型的振弦式压力盒与一个混凝土圆柱体串联构成，这个混凝土圆柱和周围混凝土具有相同的性质，但通过一根均匀多孔透水的塑料管与周围混凝土分离开，并由两个法兰将应力计与周围混凝土连接。该振弦式压力盒可克服结构混凝土因温度、湿度、负载等变化引起的弹模、收缩和膨胀变化引起的不确定的应变变化，方便、准确地测量结构内部应力。技术参数见表12-5。
图12-5 BGK4850-2NATM型土压力盒
表12-4 BGK4850-2NATM型土压力盒技术参数表
图12-6 GK-4370型振弦式混凝土应力计
表12-5 GK-4370型振弦式混凝土应力计技术参数表
7.隧道衬砌内部钢架和钢筋应力、锚杆轴力监测
设计选用北京基康仪器有限公司的BGK-4911型振弦式钢筋计（锚杆计）（图12-7）。该钢筋计（锚杆计）适用于监测混凝土或其他结构中钢筋或锚杆的应力变化，具有很高的精度、灵敏度、卓越的防水性能和长期稳定性的特点。内置温度传感器可同时监测安装位置的温度。由专用的四芯屏蔽电缆传输频率和温度电阻信号，测值不受电缆长度的影响，适合在各种恶劣环境下长期监测建筑物的钢筋应力和锚杆应力变化。仪器两端可焊接在待测钢筋中间，或按照用户提供的尺寸加工成螺纹接头，方便安装。12～16mm的小直径钢筋计可作为姊妹杆使用，允许将其直接绑扎在待测的大直径（22mm）钢筋附近而不必焊接，利用等效测量原理达到监测目的。主要技术参数见表12-6。
图12-7 BGK-4911型振弦式钢筋计（锚杆计）
表12-6 BGK-4911型振弦式钢筋计（锚杆计）技术参数表
图12-8 BGK-4420型振弦表面式裂缝计
8.衬砌变形缝监测
衬砌变形缝监测选用北京基康仪器有限公司的BGK-4420型振弦表面式裂缝计（图12-8）。该裂缝计用于监测建筑、桥梁、管道、大坝等混凝土的施工缝、土体的张拉缝、岩石和混凝土内的接缝。BGK-4420型表面裂缝计适合安装在建筑物表面，可在恶劣环境下长期监测结构表面裂缝和接缝的开合度，两端的万向节允许一定程度的剪切位移，内置温度传感器可同时监测安装位置的环境温度。增加一些选购的配套部件，可组成脱空测缝计、双向或三向测缝计，以用于堆石坝混凝土面板的脱空量、伸缩缝或周边缝的位移监测。其主要技术参数见表12-7。
表12-7 BGK-4420型振弦表面式裂缝计技术参数表
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