在地下工程與巖土力學領域，巖層的微觀變形往往預示著結構穩定性的潛在變化。無論是隧道掘進過程中的圍巖收斂、大壩基礎在荷載作用下的壓縮沉降，還是邊坡滑移前的微量蠕動，捕捉這些毫米級乃至微米級的位移信號，都是保障工程安全的關鍵一環。日本共和電業（KYOWA）推出的BRD-AT系列巖層壓縮位移傳感器，憑借其高精度的應變電測原理、集成化的溫度補償技術以及堅固的機械結構，為巖土工程監測提供了一個專業、可靠的解決方案。

一、產品概述與工作原理

BRD-AT系列（包含BRD-5AT、BRD-10AT、BRD-20AT、BRD-50AT等型號）是KYOWA專為巖層壓縮與隆起變化測量設計的位移傳感器。該傳感器可檢測固定在鉆孔底部的拉樁與地表之間的相對位移，適合用于巖石壓縮和隆起變化的測量。設置時通過零點調整，傳感器還可測量隆起變化，并能作為巖盤灌漿管理用的位移計來使用。

其核心技術根植于經典的應變電測原理，并針對巖土工程嚴苛的環境條件進行了深度優化。傳感器的主體是一個高剛性的機械框架（安裝框長度通常為950mm）。當傳感器被牢固安裝在鉆孔中時，巖層的壓縮或隆起變形會直接傳遞到這個框架上，使其產生微小的彈性變形。粘貼在框架關鍵部位的高精度電阻應變計隨之發生形變，其電阻值發生精確變化。通過惠斯通電橋電路，這種電阻變化被轉換為與應變成正比的微弱電壓信號（典型額定輸出為1mV/V，對應2000微應變），從而實現從機械形變到電學信號的精密轉換。

二、BRD-50AT核心規格與技術參數

BRD-50AT作為該系列中的大量程型號（額定容量50mm），專為巖石破壞階段的大位移監測而設計。以下為其主要技術規格：

性能參數（測量位移）

性能參數（測量溫度）

環境特性

電氣特性

機械特性

三、關鍵技術優勢與性能分析

1. 高精度的測量性能

BRD-50AT的非線性誤差控制在±1.5% RO以內，滯后同樣為±1.5% RO以內，能夠較為精確地測量巖石的壓縮位移變化，為相關研究和工程監測提供可靠的數據支撐。在巖石三軸壓縮試驗中，該傳感器可精準記錄試件的屈服變形與破壞位移，為巖石強度評估提供直接依據。

2. 集成化溫度測量與補償

該位移計內部集成了熱傳感器，能夠在測量位移的同時同步測量溫度，額定容量覆蓋-30～70℃。更重要的是，KYOWA在該傳感器中采用了先進的溫度補償技術——零點溫度影響和輸出溫度影響均控制在極低的±0.05% RO/℃以內。這意味著，即使在從-20℃至70℃的廣泛溫度補償范圍內，傳感器的讀數依然穩定，能夠真實反映巖體受力產生的形變，消除了環境溫度變化對測量結果的干擾。

3. 堅固耐用的野外適應性

BRD-AT系列在設計之初便充分考慮了野外惡劣的施工環境。其配備的0.5mm2四芯氯丁橡膠鎧裝電纜，具有優良的耐磨性和耐腐蝕性，能夠抵御鉆孔灌漿及長期埋設過程中的物理和化學侵蝕。同時，傳感器主體采用高剛性機械框架，安全過載能力達120%，即使遇到意外的沖擊力或超出額定負荷的情況，也能在一定程度上保證設備不被損壞。

4. 靈活的量程選擇

BRD-AT系列提供了從5mm到50mm的多種量程選項，以滿足不同應用場景的需求：

• BRD-5AT（5mm量程） ：精準捕捉節理巖體微小壓縮變形，適配巖石彈性階段變形、膨脹巖微觀膨脹量等微小位移場景。

• BRD-50AT（50mm量程） ：通過長行程設計，適配巖石破壞階段的大位移監測，適用于隧道圍巖大變形預警等工程需求。

四、典型應用場景

BRD-AT系列傳感器廣泛應用于巖土工程與地質力學領域的多個關鍵場景：

• 隧道與地下工程：在采用NATM法施工的隧道中，BRD-AT系列可用于監測掌子面前方巖體的預變形。在深埋隧道或TBM掘進中，傳感器可實時反饋圍巖的壓縮變化，為判斷圍巖穩定、指導支護時機提供關鍵數據。

• 大壩與基礎工程：在大壩壩基、橋墩基礎或大型建筑地基的巖體中埋設BRD-AT傳感器，可長期監測基礎在荷載作用下的壓縮沉降，評估工程長期安全性。

• 邊坡與礦山穩定性監測：在露天礦邊坡、自然山體滑坡體上鉆孔安裝BRD-AT傳感器，可以持續監測潛在滑動面的深層位移，預警滑坡風險，保障人員和設備安全。

• 科學試驗與研究：在實驗室的巖石力學試驗中（如單軸、三軸壓縮試驗），BRD-AT系列高精度傳感器是測量巖石試件應力-應變關系的核心工具，為巖石力學理論研究提供原始數據。其50mm大量程尤其適用于記錄巖石從彈性變形到破壞階段的全過程位移變化。

• 巖盤灌漿管理：通過零點調整，該傳感器還可用于測量隆起變化，并作為巖盤灌漿管理用的位移傳感器，實時監控灌漿過程中的巖體變形響應。

五、系統集成與協同

BRD-AT系列傳感器輸出的mV級電壓信號，可與KYOWA的多種數據采集設備無縫對接，構建完整的巖土監測系統。典型方案包括：

• 與EDX-10B緊湊型錄音系統配合：通過EDX-11A應變測量單元，將BRD-AT的1mV/V輸出信號接入數據采集系統，實現多通道同步采集。

• 與UCAM-80A數據采集儀協同：生成應力-位移-時間同步曲線，為巖石強度評估與工程穩定性分析提供直接的數據支撐。

• 與DCS-100A動態數據收錄軟件配合：完成測量參數設置、數據記錄與實時波形顯示等操作。

六、總結

KYOWO BRD-AT系列巖層壓縮位移傳感器，尤其是BRD-50AT型號，將實驗室級別的高精度測量能力與野外嚴苛環境的適應性結合。它以應變電測原理為根基，通過集成化溫度補償、高剛性機械框架和堅固的鎧裝電纜，構建了一套能夠在數十年服役期內穩定運行的巖土監測系統。無論是深埋地下的隧道掘進、高聳入云的大壩基礎，還是錯綜復雜的礦山巷道，BRD-AT系列傳感器都像一雙洞察地層脈搏的“智慧之眼"，將毫米級的巖層微變轉化為工程師手中可靠的數據流，為巖土工程的安全施工與長期運營提供著至關重要的技術保障。