為了進行安全監測，在大壩和巖土工程中埋設必要的監測儀器已經在監測規范中有了明確規定。在工程的設計階段，埋設儀器的選型和設計布置就成為監測設計中的一項重要工作。儀器選型是否正確對后續工作的成敗有很大影響，在實際工作中我們看到有些工程因為選型失誤而導致監測工作的失敗。本文從儀器選型的重要性談起，提出在大壩和巖土工程中埋設儀器要求，對照這些要求，分析比較了差阻式儀器和其他類型埋設儀器在大壩和巖土工程中的的性和局限性。最后得出結論認為差阻式儀器作為大壩和巖土工程中的埋設儀器在多數情況下更為合適，提出了這種儀器的改進方向。

    在混凝土壩和土石壩監測規范中的，有相當多的監測項目需要埋設儀器，特別是應力、應變及溫度監測和滲流監測方面大部分項目都是采用埋設儀器。目前市場上可以選購的儀器很多，儀器生產廠家也不少，選用什么樣的埋設儀器？選購那種廠家的儀器就成為負責任的設計人員、施工人員及業主面臨的重要課題。在我國最近20多年的水利、水電工程中由于埋設儀器選型不當造成監測項目失敗，甚至重新安裝外部儀器謀求補救的工程屢見不鮮。

   本文試圖對埋設儀器的選型問題從技術角度進行一些探討，不僅希望對水利、水電工程監測設計及其實施能有所幫助，同時也希望對儀器生產和改進能有所幫助。

  大壩和巖土工程中埋設儀器的重要性

  在混凝土壩安全監測規范中將監測項目分為四大類，即環境量監測、變形監測、應力、應變及溫度監測和滲流監測，土石壩安全監測規范的分類也相似，即水文、氣象監測、變形監測、壓力（應力）監測和滲流監測，其中環境監測項目（即水文、氣象監測）實際上主要是監測荷載量或影響建筑物的因子量，后三類監測項目則是效應量，是監測在環境量作用之下所表現的大壩性態。

按照監測的具體物理量將后三類監測進一步細分，除了大壩位移、撓度、滲流量等項目外，大多數項目如應力、應變、鋼筋應力、鋼板應力、裂縫、接縫開度、溫度、基巖變形、土壓力、土應變、滲透壓力、錨桿應力、錨索拉力都需要將監測儀器埋設在建筑物或基巖、土體內部，所以過去曾經將這類監測稱之為內部觀測，所用儀器就稱為內部儀器了。

  對于大中型工程來說，這些監測項目是非常重要的，關系到工程安全和設計施工質量的正確評估，也是水庫蓄水運行后進行安全監控的重要依據。這些埋設儀器所監測的物理量各有其重要性，不是其他外部安裝儀器監測物理量所能替代的。

重力壩壩頂水平位移通常是監測重點，人們以為它是一個關系安全的重要物理量，力圖制定監控指標、編制軟件、建立模型，以便對大壩安全實現監控。事實上壩頂水平位移是一個受多種因子影響的綜合效應量，壩體混凝土裂縫、接縫開度，壩基和庫底沉陷對壩頂位移都是有影響的，其影響大小，尚未見有說服力的研究成果。大家都知道，混凝土有自生體積變形，有收縮型的，也有膨脹型的，對壩體應力、變形的影響和溫度相似，其影響可能還不小。

  因此，我們認為大壩安全決定于多種因子的綜合影響，不可能單純通過宏觀變形準確判斷。由此可見，大、中型混凝土壩的應力、應變監測也是的，因為只有通過應力、應變監測才能了解混凝土澆筑后直至混凝土冷卻到穩定溫度場的應力和溫度變化過程，從而得知壩體拉、壓應力發生的部位和大小，評估裂縫或裂縫進一步擴展直至破壞的可能性。

  混凝土壩的壩踵是否產生拉應力，通常是人們關心的問題，但這里是應力集中區，一般不布置應變計組。事實上，真正發生拉應力的時候，往往首先將基巖拉開，埋設基巖變形計和多點位移計監測基巖的變形比監測應力還重要。拱壩的拱座和高邊坡重力壩的邊坡壩段監測應力和監測基巖變形都很重要，就拱壩而言，通過應力監測我們可以推算拱推力，而基巖變形監測可以驗證拱座的穩定性。高邊坡重力壩的邊坡壩段的應力是三維問題，其穩定性也很重要，變形、應力及邊界縫的監測可以相互驗證，因此都是必要的。

對大型地下洞室，適當布置錨桿應力計、多點位移計、基巖變形計等儀器監測圍巖變形對施工開挖和襯砌支護設計相當重要，沒有實測成果作為指導，單憑經驗是比較危險的。近年來，有些工程通過錨桿應力計、多點位移計實測成果異常，發現在開挖爆破過程中圍巖裂隙擴大，必須及時采取設計施工措施，防止進一步惡化。

  土石壩的防滲問題是大壩安全的關鍵，滲透壓力的異常有可能是形成滲漏通道的先兆，因此監測滲透壓力比監測大壩變形更為重要。在防滲體、壩基及壩體埋設滲壓計十分必要，在壩體中有時可采用測壓管代替滲壓計，但是有些部位則無法取代。

在面板壩監測設計中，人們往往優先考慮監測內部變形，布置多臺引張線式位移計和水管式沉降儀，其實，這兩種儀器只能測同一高程幾個測點，僅憑這些測值無法分析評估壩體的總變形，更無法對大壩安全作出判斷。因為大壩安全決定于面板和止水結構的承受能力，例如巴西高160m的佛士度愛利（FOZ DO AREIA）面板壩承受了77.5cm的變形，安全運行，據估計可承受100cm的變形也不會有問題[1]。顯然，壩體變形不是大壩安全的首要因素。

  對中小型面板壩，監測面板和止水結構的安全比監測內部變形的大小更為重要。這就需要埋設鋼筋計、滲壓計和測縫計，合理地布置這些儀器，就能直觀地反映防滲結構的有效程度，及時發現滲漏點和滲透通道。

綜上所述，在大壩、基巖和巖土工程中的埋設儀器監測項目十分重要，多數情況下是外部安裝監測儀器無法取代的。充分認識埋設儀器的重要性，有助于在儀器埋設工作中，提高各個環節的工作質量，保證監測成果長期可靠。

大壩和巖土工程中埋設儀器的基本要求

  在大壩和巖土工程中埋設儀器，失敗的風險是較大的，因為從設計、施工埋設到運行管理，有幾個重要環節，有一個環節失敗，就會導致全部工作失敗。個環節就是設計階段的儀器選型，選型不當，即使其后的各個環節工作做好了，也不可能取得較好的成果。這是因為埋設儀器的性能和質量是監測工作的物質基礎，沒有正確的儀器選型，就不可能獲得滿足監測要求的儀器，當然就不可能實現監測設計期望的監測目標。另一方面，埋設儀器一旦埋設好了，就不能更換、修復、維護或率定。除了另外補充埋設以外，沒有其他補救辦法。埋設儀器是在一定的施工階段進行的，如果錯過了施工階段，就不再可能更換儀器，重新埋設。

  對于監測設計人員來說，在設計過程中要重視儀器選型工作，這樣才能保證自己的設計很好地實現。對于業主和運行管理單位來說，不僅要審查監測布置是否合理，工程費用是否較低，還要考查儀器選型是否正確，監測目標能否實現。

  儀器選型不能盲目套用類似的設計，因為僅僅看設計資料看不到設計實施后的成效，要考察實施后的效果，才能吸取其成功經驗或失敗的教訓。儀器選型也不能受儀器生產單位的誤導，因為有的生產廠家或科研單位只考慮自己的效益，而對監測效果不負責任。

一般儀器的選型，要考慮儀器的功能和性能滿足監測項目的需要，性能價格比較高，便于安裝、使用和維修。如果有自動化監測要求，儀器還應滿足自動化監測的需要。對于埋設儀器來說，僅僅考慮這些還不夠，還必須滿足更高的一些要求。我們認為埋設儀器應具備下述六個基本要求，也就是說，埋設儀器選型要從以下六個方面進行考慮：

1、儀器的長期穩定性要好

  埋設儀器的工作條件是很特殊的，一旦埋入建筑物或基巖內部，就不可能更換、維修、率定，因此必須能夠在長達十幾年的使用期內保持穩定的測值。也就是說，儀器的基準零點不能變化，儀器的最小讀數（靈敏度）不能變化，儀器的溫度系數不能變化。有些學者稱這些儀器性能參數的不穩定為零點飄移和溫度飄移。其現象就是儀器在給定的穩定荷載條件下，其輸出的測值隨時間而變化。例如長期置于一定水壓力下的滲壓計或在一定變形下的應變計，在不同時間的測值應不變，如果其測值隨時間變化，那就不是穩定的儀器。

2、儀器測值應不受電纜阻抗的影響，在實現遙測自動化時能保證測值準確性

  埋設儀器在實際使用時已埋設在建筑物或巖土體內部，觀測人員是不可能直接接觸該儀器以進行測量。現在通用的埋設儀器都是用電纜傳輸測值信號，以便在遠離埋設點的監測站進行測量。埋設儀器中的敏感元件利用各種電感、電容、電阻或振動頻率將物理量變換為電量通過電纜遠傳，電纜中的阻抗會對測值信號造成影響，使儀器的精度降低，有規律的影響可以設法修正，無規律的影響只能視為系統誤差而不能修正。

儀器選型時要對儀器這方面的特性進行充分的了解，選擇電纜影響小或無影響的儀器，這樣的儀器不會因為接長電纜而降低精度，在實現遙測自動化時才能保證測值準確性。

3、儀器使用壽命要長，能保證10～20年內連續正常使用

  水工建筑物施工周期長，運行年限更長。已埋設儀器在建筑物長期施工運行中不能更換，也不可能和建筑物同壽。儀器的使用壽命必須延長到10年以上，保證能用于施工期監測，在蓄水后3～5年內也能正常使用。通過長達10年以上的監測資料才能掌握所需監測的物理量的變化規律，對建筑物或基巖的工作性態作出正確評估。例如混凝土壩的溫度變化是很復雜的，混凝土澆筑后因水泥水化熱而升溫，以后逐漸冷卻，冷卻速度受到各種因素的影響，達到穩定溫度的時間可能需要幾年甚至幾十年。壩體的應力更復雜，在混凝土升溫時，一般會出現壓應力，降溫時也可能轉變為拉應力。在蓄水時因為增加了水荷載，應力可能進一步增加，也可能減少。在這一期間如果儀器已經不能正常使用，我們就不可能了解溫度和應力的變化規律，也就不可能對大壩的應力是否滿足強度條件得出正確的結論。

  儀器使用壽命是難以用試驗方法測試的指標，必須從現場實際使用情況進行考察，儀器質量也和使用壽命有一定關聯，因此在儀器選型時還需要考慮到生產廠家。

  目前監測儀器生產廠家很多，不同廠家的產品的功能和性能可能相似，但質量和使用壽命可能大不相同。在設計選型和施工采購時只能選用經過工程實踐長期考驗廠家的優質產品，切不可因為低價而選用那些未經工程實踐長期考驗的產品。

過去，有很多失敗的工程實例，都是這個原因造成的，在設計選型和施工采購時，不能不吸取這方面的經驗教訓。

4、埋設儀器性能必須與監測功能要求匹配

  這是一個易于忽略的問題，選定的儀器必須滿足監測功能的要求，以實現設計中預期的監測目的。為了解決這個問題首先要對儀器的性能和使用方法充分了解，選擇那些和預期監測目的相適應的儀器。例如設計要求監測混凝土應力，就要求儀器的變形模量不高于500MPa，且能同時測出測點的溫度，否則就不能選用。設計人員如果在這一方面未作細致考慮和調查研究，輕信儀器廠家的廣告或不負責任的傳說，選用了不恰當的儀器，就可能導致監測失敗。

5、埋設儀器要有較強的防水防雷性能，要有較高的絕緣度

  大壩巖土環境十分惡劣，埋設儀器需要能在一定水壓下長期工作，儀器和連接電纜不能進水，其絕緣度不能降低到不能工作或引入很大誤差。大壩通常位置于雷電高發地區，儀器要有抗感應雷電流的能力，否則易于為雷電流損壞。

6、埋設儀器要配套齊全，廠家應有成套產品供應

  在大壩和巖土工程中埋設儀器通常都需要不少品種，從采購、率定、埋設和測量等各個環節都希望采用同一類型的儀器，這樣工作單純和方便。如果在同一工程中采用多種類型的儀器，各自都要專用的率定、測量設備，采購、率定、埋設、觀測工作量都大為增加。

  因此，儀器選型時同時要了解儀器的配套性，盡可能為實施監測設計取得良好的監測效果創造條件。

幾類埋設儀器的選型分析

  在上世紀三十年代，就已經發明了兩類埋設儀器，即差阻（彈性鋼絲）式儀器和鋼弦（振弦）式儀器。前者是美國人卡爾遜發明的，所以又稱卡爾遜儀器，現在在美國、瑞士、日本和中國都有工廠生產。鋼弦式儀器在法國、德國和前蘇聯都先后有人發明了這類儀器，分別有工廠生產，現在更多的國家有工廠出這類儀器產品，中國也有不少工廠生產。

  上世紀七十年代，日本共和電業試圖改進差阻式儀器，他們推出了一種新型埋設儀器，其外形和差阻式儀器相同，但內部用特制的電阻片彈性元件作為變換物理量為電量的敏感元件，這樣就克服了差阻式儀器的兩個缺點，其一，解決了差阻式儀器鋼絲易斷的問題；其二，解決了長電纜對測值影響問題。這種儀器就稱為貼片式儀器，因為在生產過程中，需要把微型電阻片貼在彈性元件上。這種改變也帶來了新的缺點，因為采用了高電阻值的應變片元件，在電路絕緣降低后就不能測量，在實際使用中損壞率達1/3以上。由于電阻片是膠基的，同時又用膠粘貼到彈性元件上，這些高分子化合物的長期穩定性是個問題，因此作為長期監測就不適宜。我國也曾經進口了少量這類儀器，埋設后很快損壞。我國也曾經研制過這種貼片式儀器，由于這些方面問題并未大量生產。

近年來，國內儀器市場上可以采購到不少類型的監測儀器，如電位器式、電感式、電容式、電解液式、壓阻式、光纖式等，但都不能取代兩類傳統的埋設儀器即差阻設儀器和鋼弦式儀器。因為這類儀器中，有的不符合前述埋設儀器的基本要求，有的則品種單一，有的是新研發的產品，還缺乏實際工程的考驗。

  中國早在上世紀五十年代就已選擇差阻式儀器作為水利水電工程的埋設儀器，當時還沒有中國自己的產品，只能從瑞士和日本進口。最初埋設進口儀器的有流溪河、上猶江、新安江等大壩。選擇這種儀器的理由是差阻式儀器測值穩定、能同時兼測測點溫度，測量儀表（水工比例電橋）輕便。當時的鋼弦式儀器的測量儀表很笨重而且使用不方便。為了解決國內自己生產差阻式儀器的問題，水利電力部選定了南京水利電力儀表廠（即現在的南京電力自動化設備總廠）作為研發和生產差阻式儀器的定點工廠，該廠從六十年代直到七十年代用了20多年的時間完成了儀器研制、提高、發展和批量生產的全過程，在技術水平上已和國外不相上下，使儀器性能、品種和產量滿足國內水利水電建設的需求，而且也滿足一些國外工程的需要。

當時，鋼弦式儀器和差阻式儀器比較，也具有自己的優勢。因為鋼弦式儀器輸出為頻率值，不受電纜阻抗影響，可以遠傳數百米，不增加測值的誤差。鋼弦式儀器的分辨率較高，如果解決長期穩定性問題，可獲得較高的測量精度。由于土石壩不需要測量測點溫度，因此可在土石壩中應用。上世紀六十年代，我國一些科研單位也進行了鋼弦式儀器的研究和生產，但投入和研發力度不如差阻式儀器，迄今，在產品品種和性能上和國外產品還有相當大的差距。

  上世紀八十年代，我國科技人員在差阻式儀器的測量方法和實現遙測自動化方面取得重大突破，即采用五芯測量方法代替了傳統的四芯測量方法。卡爾遜發明差阻式儀器時，采用了三芯測量方法連接惠斯登電橋測量，儀器電纜的芯線電阻對測值影響較大，增加了測值誤差。后來改進為四芯測量方法，連接專用的水工比例電橋進行測量，可以基本消除芯線電阻對溫度電阻的影響，但不能消除對電阻比測值的影響，因此連接電纜長度不宜超過百米，而且要求四根芯線的電阻相等，否則會增加誤差。

采用五芯測量方法代替傳統的四芯測量方法后，連接以恒流源為基礎的檢測儀或自動化系統進行測量，可以消除電纜電阻對測值的影響，試驗和實踐證明，連接電纜長達2000m，儀器的溫度電阻和電阻比也不受影響。芯線之間的差異及其變差對測值的影響也可以消除。這樣解決了不能連接長電纜進行遠距離測量的問題，取得和鋼弦式儀器在這方面的同樣性。

  上世紀九十年代，采用五芯測量方法的分布式自動化系統研制成功，進一步使差阻式儀器的應用得到優化。與此同時，南京電力自動化設備廠研發了更多的品種，進一步提高了儀器性能[2]，使差阻式儀器的應用領域更為廣闊，成為大壩、巖土工程的埋設儀器。

  對照上節埋設儀器選型要求考查，差阻式儀器具有的適應性、性有如下許多方面：

1、差阻式儀器的長期穩定性優良

  差阻式儀器由兩阻鋼絲組成，其測值穩定性取決于鋼絲材料的松弛，鋼絲的銹蝕和焊接點的脫焊。生產廠家（南京電力自動化設備廠）經過幾十年的努力，鋼絲的銹蝕和焊接點的脫焊已解決。從這種儀器的原理來看，鋼絲材料的松弛，對電阻的影響是一次性的，電阻比是內外兩個線圈電阻值的比值，因此基本不受影響。現在，對鋼絲材料的松弛也有一定的工藝進行處理，可使其影響十分微小。這樣，就使差阻式儀器具有良好的長期穩定性。

為了驗證這個問題國內有多次試驗成果，見[2][3]，證明差阻式儀器確實是穩定的，和進口產品相當。

鋼弦儀器依靠單根鋼弦的振動，其頻率和鋼弦的應力成平方根關系，頻率的平方和應力成一次關系，鋼絲材料的松弛對測值的影響比差阻式儀器嚴重得多。我國科技人員對此也十分重視，進行過研究[4]。但國內生產廠家很多，并不是都重視這個問題，長期穩定性就成為鋼弦式儀器作為埋設儀器的大患。長期穩定性同樣是國外鋼弦式儀器需要考核的問題，不是所有國外產品的長期穩定性都好，有的廠家認真消除不穩定的因素，其產品的長期穩定性就好，有的廠家的產品的長期穩定性就不好，見[5]。因此選擇國外鋼弦式儀器作埋設儀器時，首先要了解其長期穩定性的試驗情況，盲目采購可能導致不良后果。

2、差阻式儀器可兼測同一測點的溫度

  對于混凝土壩來說，溫度是一非常重要的物理量。混凝土的溫度控制和溫度應力測都需要了解溫度的大小、分布和變化規律。所有埋設儀器資料的溫度修正（溫度補償）計算都需要溫度測值。對于土石壩來說，現在認識到壩體和壩基的溫度場對監測滲流異常也很有用，因為低溫的庫水將改變壩體和壩基的溫度場，監測到此種變化，可以及時發現滲流問題。

鋼弦式儀器原來不能兼測測點溫度，需要另外埋設溫度計。現在有的新式鋼弦式儀器中安裝了溫度傳感器，是高阻值的熱敏電阻，能夠測溫。這樣可以解決這種儀器本身需要的溫度修正（溫度補償）問題，也可提供測點的溫度測值。但從實際使用情況看，其測值精度較低，易于損壞，因為其阻值高，在受潮后易于短路[6]。

3、差阻式應變計變形模量低，更適合測量混凝土應力應變

  用于混凝土壩應力應變監測的埋設儀器必須具有與混凝土彈性模量相匹配的變形模量，才能準確地將混凝土應變轉換成電量為測量儀表或自動化系統接收。差阻式應變計的變形模量為400～500MPa，和早期混凝土的彈性模量相匹配，因此能在混凝土終凝后即測出混凝土的應變。這一點很重要，因為混凝土澆筑后將因水泥水化熱升溫，以后又逐漸降溫，混凝土應力也從壓應力轉變為拉應力，有可能引起混凝土裂縫，亟需監測。另一方面，混凝土應力應變計算需要考慮全部歷史應變（承前應變），否則將引入很大誤差，因此應變資料的基準值取得越早越好。采用差阻式應變計測應變時，通常在混凝土終凝前后取基準值。

鋼弦式應變計的變形模量約在20000MPa，埋設后不能立即反映混凝土變形，一直到混凝土彈性模量發展到和儀器匹配時才能和混凝土協調變形，這樣只能測到57%～87%的應變量，對于蓄水后的應力監測是不利的。由于混凝土澆筑初期的溫度應力測不到，不能為混凝土溫度控制和防止裂縫提供依據，是不能容忍的損失。

4、采用五芯連接電纜的差阻式儀器可以消除電纜電阻和芯線電阻變差的影響，遙測距離可達2000m。

  由于我國科技人員在差阻式儀器測量技術方面的突破，解決了長期困擾的電纜電阻對測值的影響問題，不僅使遙測距離大大加長，而且提高了差阻式儀器監測資料質量，因為芯線電阻變差會引入電阻比和電阻值的誤差，使測值精度降低，采用五芯測法，這個問題即不復存在。

差阻式儀器的遙測距離加長，在土石壩和隧洞中的應用就很方便，不再需要考慮長電纜的影響問題。由于五芯測法解決了消除電纜電阻和芯線變差的影響問題，對集線箱的接觸電阻及芯線電阻一致性的要求就不需要太高了。

5、差阻式儀器能承受0.5～3MPa以上的外水壓力，儀器的密封性高且有高絕緣要求，適宜于在水工環境及高水壓下使用。

  早期的差阻式儀器只能承受0.5MPa的水壓力，適宜于一般混凝土壩和巖土工程中使用，對于高壩、深基礎、深防滲墻及高壓水下是不適宜的。上世紀末，南京電力設備總廠研制成功耐高壓差阻式儀器，為高水壓下的使用提供了優良的監測儀器。這種耐高壓差阻式儀器內部安裝了微型平壓元件，理論上能讓儀器承受一切外部水壓，儀器變形模量并不加大，所以特別是適宜于高防滲墻和高壓管道的監測。

  差阻式儀器出廠時要求儀器具有耐受50MΩ的絕緣要求，但這種儀器其實是低阻值儀器，即使電路絕緣較低，甚至低到1`MΩ以下，也能正常測量。

  鋼弦式儀器雖然也能一定的水壓力，但不是用內部平壓元件達到的，因此其剛度很高，不宜用于高防滲墻和高壓管道的應變測量。過去不少工程實例說明有些國產鋼弦式儀器的防水能力特別脆弱，埋設后大量損壞，使用時必須注意考核。

  鋼弦式儀器出廠時沒有絕緣要求，測量電路中如有某個環節絕緣下降，就可能導致儀器不能測量。從我們曾經為之改造過監測系統的魯布革電站和松子坑水庫的鋼弦式儀器大量失效來看，其原因多半是由于儀器及其電纜進水或絕緣降低造成的。

6、差阻式儀器具有一定的抗感應雷電流能力

  差阻式儀器由低電阻鋼絲繞制而成，鋼絲繞阻又浸泡在變壓器油中，能夠承受一定的感應雷電流的沖擊。瑞士胡根伯儀器廠的JOSEF ZILTENER說他們通過瑞士電氣技術協會進行過測試，差阻式儀器能夠承受4.8～5.2KV的涌浪電壓的沖擊。實際上埋設在壩內的儀器沒有損壞于雷電流的報道，但埋設在壩面的儀器和連接了長電纜又敷設在壩面的儀器仍然需要防雷措施，否則恐怕要遭受雷害。

鋼弦式儀器的防雷性能較差，不但其連接電纜采用了屏蔽電纜，必要時還需要連接防雷器和良好的地線。

7、差阻式儀器具有長壽命，埋設在壩內的儀器可運行10～20年以上

  在混凝土壩中埋設的差阻式儀器可以正常工作20年以上，國內外的工程實例很多。因為大壩施工期較長，儀器埋設后首先要為施工期提供監測資料，其次，要能監測初期蓄水的大壩性態，蓄水后的5～10年也需要儀器監測資料，以了解大壩運行規律。差阻式儀器的長壽命滿足這一監測過程的要求。

8、差阻式儀器具有雙監測數據，可以利用其相互關系來檢驗數據的可靠性

  從差阻式儀器獲得的監測數成雙的，一個是電阻比，它相關于儀器承受的物理量，另一個是電阻值，相關于測點溫度。兩個測值之間有一定的關系，它們都來自于儀器的兩組鋼絲的電阻R1和R2。我們利用他們的相互關系就可以檢查監測數據的可靠性，例如儀器的電阻比大幅跳動，就可能有幾種原因：監測物理量異常；混凝土裂縫；儀器鋼絲松脫；檢測儀表異常，通過分析可以確定數據跳動的真正原因[2][7]。

  鋼弦式儀器或其它非電量傳感器都只有一個測值，在發生異常變化時就不可能用這種方法檢驗。不能正確判斷異常的原因，為資料分析帶來困難。

9、差阻式儀器可以用于動態監測

  早在上世紀60年代，我國科技人員即進行過差阻式儀器的動態特性試驗，進行了國產、瑞士產、日本產的大應變計在空氣中的振動試驗，又進行了埋設在固體介質的動態性能試驗研究。認為大應變計在空氣中的自振頻率與其變形模量的平方根成正比，在100Hz的范圍內具有良好的頻率和動荷重特性。而在固體介質中，在1000Hz的之內，仍具有良好的頻率和動荷重特性[8]。

近年來，河海大學在南京電力設備總廠進行過試驗，認為在300Hz以下測試也很好，河海大學和東南大學都在巖土工程中采用差阻式儀器進行動態測試，取得良好成果。

10、差阻式儀器的品種、規格齊全，并具有配套件和有關率定設備，為設計和實施提供方便。

  差阻式儀器現有16種產品幾十種規格，已相當齊全，覆蓋了大壩巖土工程的大部分主要監測項目，同時還為用戶提供了必要的配套件和率定設備。這樣，在同一工程中可以保證使用同一類型的監測儀器，同一種集線箱和檢測儀表，也便于實現監測自動化。

在施工埋設前的現場率定是一個保證埋設儀器質量和完好率的重要措施，因為率定設備有保障，且有成套率定方法，對差阻式儀器來說，是不成問題的。

  鋼弦式儀器在這方面有差距，從大壩和巖土工程需求來看，儀器品種規格還不足，特別是一些配套件，也沒有率定設備供應。生產廠家的率定設備和率定方法是不給用戶提供的，為這種儀器的使用增添了困難。

11、差阻式儀器主要產品具有國家標準，產品企業標準齊全，國內具有豐富的使用經驗和資料分析經驗

  國內從上世紀50年代即開展了差阻式儀器的研究，80年代就制定了主要產品的國家標準，現在各種產品的企業都已齊全，儀器的質量和性能有標準加以規范。國產差阻式儀器問世以來，埋設在包括三峽大壩在內的上千座的大壩和巖土工程中，已生產和埋設的儀器已經超過20萬臺（支）。60年來，在我國科研、設計、施工、運行和高校積累了豐富的使用經驗和分析資料經驗，提出了成套的儀器率定和儀器鑒定方法，發表了大量分析成果。

  綜上所述，可見差阻式儀器是十分良好的埋設儀器，適宜于在大壩和巖土工程中用。但是這種儀器也有一定的缺點，成為使用中的局限性。其缺點是：

1、分辨力和精度較低

  由于鋼絲材料的局限性，差阻式儀器的分辨力和精度較鋼弦式儀器的分辨力和精度低，為了在這方面有所改進，還需要加強研究，進一步提高。從工程應用的觀點，現有的儀器的精度是滿足要求的，從安全監測角度考慮也是足夠的。加上長期穩定性的因素，在大多數情況下，其綜合精度并不遜色。

2、儀器的輕便性有待提高

  有些品種如位移計計及由此改裝的兩向、三向測縫計都較鋼弦式同類儀器笨重。多點位移計的傳感器也采用了測縫計和位移計，需要減少直徑，降低重量。

3、儀器引出電纜亟需改進

  傳統的差阻式儀器采用三芯電纜引出，因為儀器端部密封室很小，三芯電纜便于焊接。現在推廣使用五芯儀器，將引出電纜改為五芯，這樣便于施工埋設時接長，防止接錯。

4、要保證測量儀表和自動化系統的精度和穩定性

  因為測量儀表和自動化系統是監測數據采集的手段，沒有良好的精度和高度的穩定性就不可能取得可靠的監測資料，可以認為這是所有埋設儀器的基礎。為了解決這個問題，首先要制定出五芯測量儀表和自動化系統的技術標準，并以此為根據，考核現有的有關儀表和自動化系統的精度和穩定性，保證已埋設差阻式儀器的監測資料的可靠性。