WH311 自动记录水位仪是一款水位 - 水温一体化监测设备，核心采用激光静压式测量技术，结合高精度传感元件与智能补偿算法，实现对地下水位的准确、连续、自动监测，其工作原理可拆解为水位测量、水温测量、信号处理与补偿、数据记录与传输四大核心环节。

一、 水位测量核心原理（基于液体静力学 + 压力传感）

物理基础：帕斯卡定律仪器的水位测量建立在液体静压力原理上，当传感器探头浸没在地下水中时，会受到水体的静压力作用，压力值与探头上方的水柱高度成正比，核心公式为：静其中：

静：探头所受的水静压力（Pa）

ρ：地下水的密度（kg/m³，受水温影响）

g：重力加速度（默认 9.81m/s²，支持现场校准）

h：探头上方的水柱高度（m）

同时，探头还会受到大气压 P0 的作用，因此传感器测得的总压力为 总静。仪器通过通气电缆或内置气压补偿模块，自动抵消大气压 P0 的影响，最终仅保留与水柱高度相关的静压力信号。

压力 - 电信号转换探头内置激光标定扩散硅压敏元件，搭配钛合金隔离膜片：

钛合金膜片直接承受水静压力，压力变化会使膜片产生微小形变；

形变传递至扩散硅压敏元件，改变元件内部的电阻桥臂阻值；

阻值变化经专用放大电路转换为毫伏级模拟电信号，信号强度与压力值呈线性关系。

水位值计算逻辑仪器将处理后的压力信号，结合预设参数换算为实际水位值，核心公式为：绝对水位井口基准面高程传感器埋深其中 h 由静压力 静 反算得出，确保数据与行业标准水位计量方式一致。

二、 水温测量原理（同步采集，辅助水位校准）

WH311 内置高精度 NTC 热敏电阻，与压力传感元件集成在同一探头内，实现水位、水温同步采集：

热敏电阻的阻值随温度变化呈规律性改变（温度升高，阻值降低）；

仪器通过专用电路，将阻值变化转换为标准电信号，经 A/D 转换器转为数字信号；

水温数据的核心作用是修正水的密度 ρ—— 水的密度随温度波动（如 20℃时水密度约 998.2kg/m³，10℃时约 999.7kg/m³），精准的水温数据可大幅降低水位计算的系统误差，使水位测量精度提升至 ±0.1% FS。

三、 信号处理与智能补偿（确保测量精度）

采集的原始电信号会经过三级补偿算法优化，这是 WH311 适应复杂野外工况的核心技术：

温度补偿：双维度补偿 —— 一是补偿水温对水密度的影响，二是补偿温度变化对压敏元件自身性能的干扰，确保 - 30℃~+85℃宽温范围内测量稳定；

非线性补偿：通过激光标定建立的数学模型，消除压敏元件的固有非线性误差，使压力 - 水位的线性度达到 99.9% 以上；

零点漂移补偿：仪器内置自动校准程序，定期修正长期使用中传感器的零点偏移，保证年稳定性误差≤0.1% FS。

四、 数据记录与传输原理

数据存储：经处理后的水位、水温数字信号，会存储至仪器内置的大容量存储芯片，支持10 万条数据存储，采集间隔可在 1 分钟～24 小时内自定义设置；

数据传输：支持本地导出 + 无线传输双模式

本地导出：通过 U 盘直接读取存储数据，适配无网络的野外工况；

无线传输：搭载 NB-IoT/LoRa/4G 模块，将数据实时上传至云端监测平台，用户可通过电脑网页或手机 APP 查看实时数据、历史曲线；

低功耗设计：采用休眠唤醒机制，非采集时段仪器进入超低功耗模式，内置锂电池可支持1-3 年连续无人值守运行。

五、 关键技术优势与原理的关联

激光静压标定：出厂前通过激光对压敏元件进行精准标定，相比传统静压式传感器，测量精度提升 50% 以上；

三重防雷设计：电路内置浪涌保护模块，可抵御野外雷击干扰，避免信号中断或设备损坏；

IP68 防护：探头全密封结构，可长期浸没在水下 2000 米，耐受泥沙、腐蚀等恶劣水文环境。