建筑结构安全监测系列——倾角仪温度误差补偿

一、倾角仪温度误差
    倾角仪结构简单，使用方便，市场需求量大，生产供应商百花齐放，但产品质量良莠不齐，其测量结果有时并不可靠。影响测量结果准确性的一大因素便是环境温度。如今市面上很多生产商提供的倾角仪精度等参数在实际工程应用中并不完全可靠，其是在恒温环境得到的数据，实际上标称中精度（精度0.01°），其受温度影响大概是0.003°~0.005°/℃；标称高精度（精度0.001°），其温度影响大概是0.0007°~0.001°/℃。可见，在实际工程应用中，当环境温度变化达到2℃~3℃以上，其设备标称精度便不具备可靠性。

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二、倾角仪温度补偿

    倾角仪的测量精度深受工作环境温度变化影响，为保证其测量效果，必须对其进行温度补偿，即从仪器测量到数据读取输出的过程消除或减小温度误差。 目前倾角仪温度补偿方法主要有三种：物理补偿、硬件补偿、软件补偿。
（1）物理补偿物理补偿法主要是从仪器本身着手，减小倾角仪与外界的接触面、进行保温隔热等，方法原理简单，但会增大产品的体积、增加重量等，使其失去其体积小、重量轻、携带方便的特点。
（2）硬件补偿硬件补偿法主要是采用特定的电子线路或元器件，优化电路，进行温度补偿。例如，可变电压源电桥补偿法、采用对称平衡电路与中和电流的补偿等，硬件补偿虽然能有效补偿温度测量误差，但电路复杂，调试困难，成本较高，且仍难以避免电子器件温度漂移影响，无法做到全程补偿，在实际工程适用性较差。
（3）软件补偿软件补偿法依托于数值计算软件，随着计算机技术的发展而发展。常见的软件补偿法有查表法、多项式拟合方法、非线性反函数校正方法以及人工神经网络方法等。软件补偿法成本低，通用性强，适用于各种类型的传感器，并且可以获得比硬件补偿更高的温度补偿精度，更适用于实际工程。倾角仪测量数据受温度影响较大，一般在中午时段出现较大的变化量。某一项目，对其内部增加隔热棉，进行二次物理补偿后，温度误差极大降低，连续多天（这几天气温变化基本一致）测量数据随时间变化如下：

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三、小结

    倾角仪的实际测量精度受工作环境变化影响，在实际工程的使用工程中，特别是在高精度测量要求下，对其温度补偿是必须的。因此，我们在选择传感器的过程中，除了关注其标定精度，也应该关注其温度误差、温度补偿效果。若在产品选定无法更换的情况下，想要降低温度误差，获得更准确的数据，可以对产品采取一些保温隔热措施，进行二次物理补偿，或者在处理数据时，由于夜晚比白天温度变化小，可以选取固定的夜晚时刻数据进行对比分析。