Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung der Feuchte von Holz.The invention relates to a device and a method for determining the moisture content of wood.
Der Begriff Holz bezeichnet im Folgenden totes Holz, das nach dem Einschlag im Wald einer beliebigen Nutzung zugeführt wurde. in derartigem Holz ist eine genaue Messung der Holzfeuchte von großer Bedeutung bei der Holztrocknung, bei der Beurteilung von Feuchteaufkommen in Holzkonstruktionen, beim Schutz von Kulturgütern und bei vielen anderen Verarbeitungsschritten und Nutzungsarten.The term wood refers in the following dead wood, which was fed after the impact in the forest of any use. In such wood, accurate measurement of wood moisture is of great importance in wood drying, in the assessment of moisture in wood structures, in the protection of cultural assets, and in many other processing steps and uses.
Stand der Technik ist die Messung des Wassergehaltes im Holz über die Leitfähigkeit (resistive Holzfeuchtemessung) oder über die Permittivität (kapazitive Holzfeuchtemessung) mit mobilen oder stationären Messgeräten.State of the art is the measurement of the water content in the wood on the conductivity (resistive wood moisture measurement) or on the permittivity (capacitive wood moisture measurement) with mobile or stationary measuring devices.
Bei der resistiven Holzfeuchtemessung wird der Widerstand zwischen zwei Elektroden gemessen, die in elektrisch leitendem Kontakt mit dem Holz, zumeist über Einstech- oder Einschlagelektroden, gebracht werden. Dieses Verfahren ist gut geeignet für eine schnelle Messung der Holzfeuchte im oberflächennahen Bereich. Für Messungen der Holzfeuchte im Inneren von Hölzern sind Spezialelektroden (z. B. Bürsten-Elektroden) erforderlich, die in Bohrlöcher eingesetzt und in tieferen Bereichen in Kontakt mit dem Holz gebracht werden. Mit mehreren Elektroden übereinander sind auch Messungen von Feuchtegradienten bedingt möglich. Der Messfehler der resistiven Holzfeuchtemessung liegt zwischen 8 und 20%, die Messgeräte müssen in regelmäßigen Abständen kalibriert werden, und bei stationären Langzeitmessungen können mit dem elektrischen Strom wandernde Holzinhaltsstoffe den Messfehler noch weiter erhöhen.In resistive wood moisture measurement, the resistance is measured between two electrodes, which are brought into electrically conductive contact with the wood, mostly via piercing or impact electrodes. This method is well suited for a fast measurement of the wood moisture near the surface. Wood moisture measurements inside woods require special electrodes (eg brush electrodes) that are inserted in drill holes and in deeper areas in contact with the wood. With several electrodes one above the other, measurements of humidity gradients are possible. The measuring error of the resistive wood moisture measurement is between 8 and 20%, the measuring instruments have to be calibrated at regular intervals, and with stationary long-term measurements, wood components migrating with the electric current can further increase the measuring error.
Bei der kapazitiven Holzfeuchtemessung wird die Kapazität zwischen zwei Elektroden gemessen, wobei – neben dem Holz selbst – besonders das im Holz enthaltene Wasser mit seiner hohen Dielektrizitätszahl in die Messung der sich zwischen den beiden (Sensor-)Elektroden einstellenden Kapazität eingeht. Dieses Verfahren ist gut geeignet für eine schnelle Messung der Holzfeuchte im oberflächennahen Bereich. Der Messfehler der kapazitiven Holzfeuchtemessung liegt deutlich über dem der resistiven Messung, da die stark variierende Holzdichte den Messwert entscheidend beeinflusst. Stationäre Langzeitmessungen sind mit diesen Geräten nur eingeschränkt möglich.With the capacitive wood moisture measurement, the capacitance between two electrodes is measured, whereby - in addition to the wood itself - especially the water contained in the wood with its high dielectric constant is included in the measurement of the between the two (sensor) electrodes adjusting capacity. This method is well suited for a fast measurement of the wood moisture near the surface. The measuring error of the capacitive wood moisture measurement is significantly higher than that of the resistive measurement, since the strongly varying wood density decisively influences the measured value. Stationary long-term measurements are only possible to a limited extent with these devices.
Aus der technischen Trocknung von Bauholz ist bestens bekannt und eingehend untersucht, dass die Holzfeuchte in einem temperaturabhängigen Gleichgewicht mit der Luftfeuchte steht. Bei der Holztrocknung wird in großen Trocknungshallen Außenluft erwärmt, durch die eingelagerten Holzstapel geleitet und die Abluft nach außen abgeführt. Mit stationären Messeinrichtungen werden Temperatur und Luftfeuchte der Abluft gemessen und daraus die Holzfeuchte des eingelagerten Trockengutes berechnet. Über die eingebrachte Luftmenge und deren Temperatur kann auf diesem Wege die Trocknungsgeschwindigkeit gesteuert und das Ende des Trocknungsprozesses bei Erreichen der gewünschten Endfeuchte erkannt werden.From the technical drying of lumber is well known and thoroughly investigated that the wood moisture is in a temperature-dependent equilibrium with the humidity. In wood drying, outside air is heated in large drying halls, passed through the stored wood stacks and the exhaust air is discharged to the outside. Stationary measuring devices are used to measure the temperature and humidity of the exhaust air and calculate the wood moisture content of the stored dry material. The amount of air introduced and its temperature can be used to control the drying rate in this way and to detect the end of the drying process when the desired final moisture content is reached.
Holz ist also ein hygroskopisches Medium, dessen Feuchtegehalt solange direkt von der Umgebungstemperatur und von der umgebenden Luftfeuchte abhängt, wie keine direkte Befeuchtung mit flüssigem Wasser stattfindet.Wood is therefore a hygroscopic medium, the moisture content of which depends directly on the ambient temperature and the surrounding humidity, as no direct moistening with liquid water takes place.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine für die Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Ermittlung der Feuchte von Holz anzugeben. Insbesondere sollte eine präzise Ermittlung der Holzfeuchte auch über längere Zeiträume gewährleistet werden, ohne dass ein direkter Kontakt zwischen Sensor und Holz erforderlich ist, ohne dass variierende Holzdichten zu Messfehlern führen können und ohne dass sich im Laufe der Zeit die Messgenauigkeit nennenswert verändert.Based on this prior art, the object of the invention was to specify an improved method and a device suitable for carrying out this method for determining the moisture content of wood. In particular, a precise determination of the moisture content of wood should be ensured over longer periods of time, without direct contact between sensor and wood is required, without varying wood densities can lead to measurement errors and without the measurement accuracy changes significantly over time.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, eine Messanordnung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This object is achieved by a device, a measuring arrangement and a method according to the independent claims. Advantageous embodiments thereof are the subject of the respective dependent claims and will become apparent from the following description of the invention.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Feuchte von Holz dadurch zu bestimmen, dass auf und/oder in dem Holz eine Messstelle errichtet wird, die als ein von der Umgebung(sluft) getrenntes Kompartiment ausgeführt ist, das an mindestens einer Steile in offener Verbindung mit dem Holz steht und in dem mindestens ein Sensor zur Messung der Luftfeuchte und mindestens ein Sensor zur Messung der Lufttemperatur angeordnet ist.The invention is based on the idea of determining the moisture content of wood by erecting a measuring point on and / or in the wood, which is designed as a compartment separated from the environment (sluft), which is connected in open connection to at least one part stands with the wood and in which at least one sensor for measuring the humidity and at least one sensor for measuring the air temperature is arranged.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. In the drawings shows
1: ein ”Keylwerth-Diagramm”; 1 : a "keylwerth diagram";
2: ein aus dem ”Keylwerth-Diagramm” gemäß 1 abgeleitetes mathematisches Modell; 2 : one from the "Keylwerth diagram" according to 1 derived mathematical model;
3: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 3 a first embodiment of a device according to the invention;
4a bis 4c: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Ansichten; 4a to 4c a second embodiment of a device according to the invention in three views;
5: eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Ansichten; 5 a third embodiment of a device according to the invention in three views;
6: eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Ansichten; 6 a fourth embodiment of a device according to the invention in three views;
7: eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Ansichten; 7 a fifth embodiment of a device according to the invention in three views;
8: eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in drei Ansichten; 8th a sixth embodiment of a device according to the invention in three views;
9: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung; 9 a first embodiment of a measuring arrangement according to the invention;
10: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung; 10 a second embodiment of a measuring arrangement according to the invention;
11: eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung; 11 a third embodiment of a measuring arrangement according to the invention;
12: eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung; 12 a fourth embodiment of a measuring arrangement according to the invention;
13: eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung; und 13 a fifth embodiment of a measuring arrangement according to the invention; and
14: eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung; 14 a sixth embodiment of a measuring arrangement according to the invention;
Wie eingangs erwähnt, steht die Holzfeuchte in einem bestens untersuchten und bekannten temperaturabhängigen Gleichgewicht mit der Luftfeuchte. Dieser Zusammenhang zwischen Luftfeuchte, Lufttemperatur und Holzfeuchte wurde 1931 von W. K. Loughbourough erarbeitet und von Keylwerth in dem bekannten ”Keylwerth-Diagramm” gemäß 1 zusammengefasst.As mentioned above, the wood moisture is in a well-studied and known temperature-dependent equilibrium with the humidity. This relationship between humidity, air temperature and wood moisture was developed by WK Loughbourough in 1931 and by Keylwerth in the well-known "Keylwerth diagram" 1 summarized.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht von der Tatsache Gebrauch, dass sich, in Umkehrung der von Keylwerth zusammengefassten Zusammenhänge, in einem geschlossenen Hohlraum im Holz eine Luftfeuchte einstellt, die bei gegebener Temperatur exakt der umgebenden Holzfeuchte entspricht. über die Messung der Temperatur und der Luftfeuchte in diesem Hohlraum kann im Gleichgewichtszustand über das nachfolgende Polynom dritter Ordnung, das aus dem (aus dem Diagramm gemäß der 1 abgeleiteten) dreidimensionalen mathematischen Modell der 2 gewonnen wurde und eine Korrelation von 0,999281381 aufweist, mit hoher Genauigkeit die Holzfeuchte des den Hohlraum umgebenden Holzes berechnet werden: z = (a + bx + cy + dy2 + ey3)/(1 + fx + gx2 + hx3 + iy) mit folgenden Parameterwerten: Parameter Wert Std Fehler T Wert
a 1.22925E + 00 6.75764E – 02 1.81905E + 01
b –3.70251E – 02 9.01903E – 04 –4.10522E + 01
c 1.78839E – 01 6.54959E – 03 2.73054E + 01
d –2.16109E – 03 1.41268E – 04 –1.52978E + 01
e 8.71293E – 06 1.29704E – 06 6.71756E + 00
f –2.44613E – 03 5.17650E – 04 –4.72546E + 00
g 3.27162E – 05 1.29240E – 05 2.53143E + 00
h –1.91472E – 07 9.48294E – 08 –2.01912E + 00
i –7.79150E – 03 2.22654E – 04 –3.49937E + 01
The device according to the invention makes use of the fact that, in reversal of the Keylwerth summarized relationships, in a closed cavity in the wood adjusts a humidity that corresponds exactly to the surrounding wood moisture at a given temperature. By measuring the temperature and the humidity in this cavity, the state of equilibrium can be determined by the following third order polynomial, which is derived from (from the diagram in accordance with the 1 derived) three - dimensional mathematical model of 2 obtained and has a correlation of 0.999281381, the wood moisture of the wood surrounding the cavity is calculated with high accuracy: z = (a + bx + cy + dy 2 + ey 3 ) / (1 + fx + gx 2 + hx 3 + iy) with the following parameter values: parameter value Std error T value
a 1.22925E + 00 6.75764E - 02 1.81905E + 01
b -3.70251E - 02 9.01903E - 04 -4.10522E + 01
c 1.78839E - 01 6.54959E - 03 2.73054E + 01
d -2.16109E - 03 1.41268E - 04 -1.52978E + 01
e 8.71293E - 06 1.29704E - 06 6.71756E + 00
f -2.44613E - 03 5.17650E - 04 -4.72546E + 00
G 3.27162E - 05 1.29240E - 05 2.53143E + 00
H -1.91472E - 07 9.48294E - 08 -2.01912E + 00
i -7.79150E - 03 2.22654E - 04 -3.49937E + 01
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Holzfeuchte umfasst grundsätzlich ein Gehäuse 1 zur Ausbildung einer Messkammer 2, das mit zumindest einer Gehäusewand zur Anlage an das zu vermessende Holz 3 ausgebildet ist und in dieser Gehäusewand mit einer oder mehreren Öffnungen versehenen ist. In der Messkammer 2 sind zumindest ein (vorzugsweise elektronischer) Luftfeuchtesensor 4 und ein (vorzugsweise elektronischer) Temperatursensor 5 zur Messung der Temperatur und der Luftfeuchte in der Messkammer angeordnet (vgl. 3). Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vorrichtung zur automatisierten Berechnung der Holzfeuchte basierend auf den Messwerten des Luftfeuchte- und Temperatursensors sowie eine Vorrichtung zur Speicherung und/oder Ausgabe der berechneten Werte aufweisen.The inventive device for measuring the moisture content of wood basically comprises a housing 1 for the formation of a measuring chamber 2 that with at least one housing wall to rest against the wood to be measured 3 is formed and provided in this housing wall with one or more openings. In the measuring chamber 2 are at least one (preferably electronic) humidity sensor 4 and a (preferably electronic) temperature sensor 5 arranged to measure the temperature and humidity in the measuring chamber (see. 3 ). Furthermore, the device according to the invention can have a device for the automated calculation of the wood moisture based on the measured values of the humidity and temperature sensor and a device for storing and / or outputting the calculated values.
Als Material für die Ausbildung des Gehäuses kann jedes mechanisch geeignete Material verwendet werden, das keine relevanten Temperatur-Messfehler durch Einleitung der umgebenden Außentemperatur verursacht und das keine relevanten Luftfeuchte-Messfehler durch materialbedingte Feuchte-Einlagerungen oder durch Feuchtediffusion bewirkt. Eine nicht vollständige und nicht ausschließliche Aufzählung besonders geeigneter Materialien zur Ausbildung funktionsfähiger Messkammern umfasst: PTFE (Polytetrafluorethylen), FEP (Fluoriertes Ethylen-Propylen), HMW-PE (hochmolekulares Polyethylen), UHMW-PE (ultrahochmolekulares Polyethylen) oder POM (Polyoxymethylen).As a material for the formation of the housing, any mechanically suitable material can be used, which causes no relevant temperature measurement error by introducing the ambient outside temperature and causes no relevant humidity measurement error due to material-based moisture deposits or by moisture diffusion. A non-exhaustive and non-exhaustive list of particularly suitable materials for forming viable measurement chambers includes: PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (fluorinated ethylene-propylene), HMW-PE (high molecular weight polyethylene), UHMW-PE (ultra-high molecular weight polyethylene), or POM (polyoxymethylene).
In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den 4a bis 4c umfasst das die Messkammer 2 ausbildende Gehäuse 1 ein kurzes, einseitig geschlossenes Rohr 6 (beliebigen, vorzugsweise jedoch kreisförmigen Querschnitts) und eine sich an die offene Seite des Rohrs 6 anschließende ringförmige Auflageplatte 7. In der Messkammer sind ein Luftfeuchte- 4 und ein Temperatursensor 5 angeordnet. Die dem Rohr 6 abgewandte (Auflage-)Seite der Auflageplatte 7 weist zudem einen Dichtring 8 auf. Diese Ausführung ist bevorzugt geeignet für Messungen der Holzfeuchte auf der Außenseite des Holzes 3, wobei das Gehäuse 1 mit der Auflageseite der Auflageplatte 7 auf das Holz aufgesetzt wird und der Dichtring 8 die von dem Gehäuse 1 ausgebildete Messkammer 2 als ein gegenüber der Außenluft getrenntes Kompartiment ausbildet.In a second embodiment of the device according to the invention according to the 4a to 4c this includes the measuring chamber 2 forming housing 1 a short, one-sided closed tube 6 (Any, but preferably circular cross-section) and one to the open side of the tube 6 subsequent annular support plate 7 , In the measuring chamber, a humidity 4 and a temperature sensor 5 arranged. The pipe 6 opposite (support) side of the support plate 7 also has a sealing ring 8th on. This version is preferably suitable for measurements of wood moisture on the outside of the wood 3 , where the case 1 with the support side of the platen 7 is placed on the wood and the sealing ring 8th the one from the case 1 trained measuring chamber 2 as a compartment separated from the outside air.
In einer dritten Ausführungsform gemäß den 5a bis 5c umfasst das die Messkammer 2 ausbildende Gehäuse 1 ein dünnes, einseitig geschlossenes Rohr 6 (beliebigen, vorzugsweise jedoch kreisförmigen Querschnitts), innerhalb dessen ein Luftfeuchte- 4 und ein Temperatursensor 5 angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst zudem einen umlaufenden Dichtring 8 an der Außenseite des Rohres 6. Das Rohr 6 wird in eine Bohrung 9 im Holz 3 eingesetzt und der Dichtring 8 zwischen Rohr 6 und Holz 3 bildet die Messkammer 2 als ein gegenüber der Außenluft getrenntes Kompartiment aus. In Abhängigkeit von der Bohrungstiefe kann mit dieser Ausführungsform die Holzfeuchte in einer definierten Tiefe unter der Holzoberfläche gemessen werden (5c, linke Seite) oder es kann die mittlere Holzfeuchte über einen definierten Holzquerschnitt bestimmt werden, die sich in einer tieferen Bohrung 9 einstellt (5c, rechte Seite).In a third embodiment according to the 5a to 5c this includes the measuring chamber 2 forming housing 1 a thin, one-sided closed tube 6 (arbitrary, but preferably circular cross-section), within which an air humidity 4 and a temperature sensor 5 are arranged. The device also comprises a circumferential sealing ring 8th on the outside of the pipe 6 , The pipe 6 gets into a hole 9 in the wood 3 used and the sealing ring 8th between pipe 6 and wood 3 forms the measuring chamber 2 as a compartment separated from the outside air. Depending on the depth of the hole, with this embodiment the wood moisture can be measured at a defined depth below the wood surface ( 5c , left side) or the mean wood moisture can be determined over a defined wood cross-section, which is located in a deeper hole 9 adjusts ( 5c , right side).
In einer vierten Ausführungsform gemäß den 6a bis 6c umfasst das die Messkammer 2 ausbildende Gehäuse 1 ein dünnes, beidseitig geschlossenes Rohr 6 (beliebigen, vorzugsweise jedoch kreisförmigen Querschnitts) mit (vorzugsweise) in einer Ebene angebrachten, seitlichen Öffnungen (im Rohrmantel). Im Inneren des Rohres 6 werden ein Luftfeuchte- 4 und ein Temperatursensor 5 in längsaxialer Richtung (bezüglich des Rohres 6) beabstandet von diesen Öffnungen positioniert, und die Messkammer 2 wird in einer definierten Größe ausgebildet, indem das Rohr 6 beidseitig (bezüglich der längsaxialen Richtung) der Sensoren verschlossen wird. Über eine erste umlaufende Kompressionsdichtung 10 an der Außenseite des Rohres 6 auf der einen Seite (bezüglich der längsaxialen Richtung des Rohrs) der seitlichen Öffnungen und über eine zweite umlaufende Kompressionsdichtung 10 an der Außenseite des Rohres 6 auf der entsprechenden anderen Seite der seitlichen Öffnungen wird die Messkammer 2 zu einem gegenüber der Außenluft abgetrennten Kompartiment. Diese Ausführung ist besonders geeignet für Messungen der Holzfeuchte in einem räumlich eng begrenzten Bereich in einer definierten Tiefe in einer Bohrung 9 unterhalb der Holzoberfläche. Durch aufeinanderfolgende Messungen in unterschiedlichen Tiefen können Feuchteprofile, gegebenenfalls mit Auflösungen im Bereich weniger Millimeter, erstellt werden.In a fourth embodiment according to the 6a to 6c this includes the measuring chamber 2 forming housing 1 a thin tube closed on both sides 6 (Any, but preferably circular cross-section) with (preferably) mounted in a plane side openings (in the tube jacket). Inside the tube 6 become a humidity 4 and a temperature sensor 5 in the longitudinal axial direction (with respect to the tube 6 ) spaced from these openings, and the measuring chamber 2 is formed in a defined size by the pipe 6 closed on both sides (with respect to the longitudinal axial direction) of the sensors. Over a first circumferential compression seal 10 on the outside of the pipe 6 on the one side (with respect to the longitudinal axial direction of the tube) of the lateral openings and over a second circumferential compression seal 10 on the outside of the pipe 6 on the corresponding other side of the lateral openings becomes the measuring chamber 2 to a compartment separated from the outside air. This version is particularly suitable for measurements of wood moisture in a spatially narrow range at a defined depth in a hole 9 below the wooden surface. By successive measurements at different depths, moisture profiles, possibly with resolutions in the range of a few millimeters, can be created.
In einer fünften Ausführungsform gemäß den 7a bis 7c umfasst das mehrere Messkammern 2 ausbildende Gehäuse 1 ein dünnes, beidseitig geschlossenes Gewinderohr 11 mit Außengewinde und mit mehreren, in verschiedenen Ebenen übereinander angeordneten seitlichen Öffnungen. Im inneren des Gewinderohres 11 werden in dessen Längsrichtung beabstandet von den Öffnungen einer jeden Ebene jeweils ein Luftfeuchte- 4 und ein Temperatursensor 5 positioniert. Indem das Gewinderohr 11 zwischen den Ebenen verschlossen wird, entstehen mehrere nebeneinander liegende Messkammern 2. Diese Ausführung ist besonders geeignet für die simultane Messung der Holzfeuchte in definierten Abständen unterhalb der Holzoberfläche und erlaubt ein kontinuierliches Überwachen der Holzfeuchteverteilung im Holz. Der Außendurchmesser des für die Ausbildung der Messkammern verwendeten Gewinderohres 11 ist abhängig vom Ziel der Messung und kann zwischen 1 mm und 300 mm, bevorzugt zwischen 3 mm und 100 mm und besonders bevorzugt zwischen 4 und 20 mm betragen. Das Außengewinde des Gewinderohrs kann dabei sowohl der mechanischen Fixierung der Vorrichtung in dem Holz als auch der Abdichtung der Messkammern 2 gegenüber der Umgebung dienen.In a fifth embodiment according to the 7a to 7c this includes several measuring chambers 2 forming housing 1 a thin threaded tube closed on both sides 11 with external thread and with several, in different levels superposed lateral openings. Inside the threaded tube 11 be spaced in the longitudinal direction of the openings of each level in each case a humid 4 and a temperature sensor 5 positioned. By the threaded pipe 11 is closed between the planes, creating several adjacent measuring chambers 2 , This version is particularly suitable for the simultaneous measurement of wood moisture at defined intervals below the wood surface and allows a continuous monitoring of the wood moisture distribution in the wood. The outer diameter of the threaded tube used to form the measuring chambers 11 is dependent on the target of the measurement and can be between 1 mm and 300 mm, preferably between 3 mm and 100 mm and particularly preferably between 4 and 20 mm. The external thread of the threaded tube can be both the mechanical fixation of the device in the wood and the sealing of the measuring chambers 2 serve the environment.
In einer sechsten Ausführungsform gemäß den 8a bis 8c umfasst das die Messkammer 2 ausbildende Gehäuse 1 ein dünnes, einseitig geschlossenes Rohr 6 in dessen Innerem ein Luftfeuchte- 4 und ein Temperatursensor 5 angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst zudem einen umlaufenden Dichtring 8 an der Außenseite des Rohres 6. Zusätzlich zu den Temperatur- 5 und Luftfeuchtesensoren 4 ist mindestens ein weiterer Sensor 12 zur Erfassung von Substratschall und/oder Substratvibrationen angeordnet, über den umgebungsuntypische Geräusche, die durch mechanische Holzschädigungen (zum Beispiel bei Rissbildungen) entstehen, auf akustischem Wege erkannt werden können. Das Rohr 6 wird in eine Bohrung 9 im Holz 3 eingesetzt und der Dichtring 8 zwischen Rohr 6 und Holz 3 bildet die Messkammer 2 als ein gegenüber der Außenluft abgetrenntes Kompartiment aus. In Abhängigkeit der Bohrungstiefe kann mit dieser Ausführung die Holzfeuchte in einer definierten Tiefe unterhalb der Holzoberfläche gemessen werden (8c, linke Seite) oder es kann die mittlere Holzfeuchte über einen definierten Holzquerschnitt bestimmt werden (8c, rechte Seite), die sich in einer tieferen Bohrung 9 einstellt. Zeitgleich können neben der erfindungsgemäßen Messung der Holzfeuchte mit Hilfe des zusätzlichen Sensors 12 auch akustische Ereignisse in der Umgebung der Messstelle gemessen werden. Diese Ausführungsform ist besonders geeignet für wartungsfreie Überwachungssysteme zur Früherkennung von feuchtebedingten und mechanischen Schäden an Konstruktionshölzern sowie an Hölzern im musealen und denkmalpflegerischen Bereich.In a sixth embodiment according to the 8a to 8c this includes the measuring chamber 2 forming housing 1 a thin, one-sided closed tube 6 inside which a humid 4 and a temperature sensor 5 are arranged. The device also comprises a circumferential sealing ring 8th on the outside of the pipe 6 , In addition to the temperature 5 and humidity sensors 4 is at least one more sensor 12 arranged to detect substrate sound and / or substrate vibrations, can be detected acoustically via the ambient non-typical sounds that are caused by mechanical damage to the wood (for example, in the formation of cracks). The pipe 6 gets into a hole 9 in the wood 3 used and the sealing ring 8th between pipe 6 and wood 3 forms the measuring chamber 2 as a compartment separated from the outside air. Depending on the depth of the hole, the wood moisture can be measured at a defined depth below the wood surface with this design ( 8c , left side) or the mean wood moisture can be determined over a defined wood cross section ( 8c , right side), located in a deeper hole 9 established. At the same time, in addition to the measurement according to the invention of the wood moisture with the help of the additional sensor 12 also acoustic events in the vicinity of the measuring point are measured. This embodiment is particularly suitable for maintenance-free monitoring systems for the early detection of moisture-related and mechanical damage to construction timbers as well as to wood in the museum and heritage preservation sector.
Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, sämtliche der zuvor beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem oder mehreren zusätzlichen Sensoren 12 zur Messung akustischer Ereignisse in der Umgebung der Messstelle auszubilden.Of course, it is possible, all of the previously described embodiments of the device according to the invention with one or more additional sensors 12 for measuring acoustic events in the vicinity of the measuring point.
Wenn sich in der Messkammer 2 die der Holzfeuchte entsprechende Luftfeuchte eingestellt hat, wird die Luftfeuchte und die Lufttemperatur in der Messkammer gleichzeitig gemessen. Mit diesem Wertepaar kann die Holzfeuchte im einfachsten Fall von Hand aus dem Keylwerth-Diagramm abgelesen oder aus anderen Tabellenwerken extrapoliert werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch eine digitale Erfassung der von den Luftfeuchte- 4 und (Luft-)Temperatursensoren 5 gelieferten Messwertpaare und eine automatische Berechnung der Holzfeuchte über spezielle Algorithmen, die das Keylwerth-Diagramm abbilden oder eine entsprechende Extrapolation aus Tabellenwerten durchführen.When in the measuring chamber 2 If the moisture content of the wood moisture has been adjusted, the air humidity and the air temperature in the measuring chamber are measured simultaneously. In the simplest case, this value pair can be used to manually read the wood moisture from the Keylwerth diagram or extrapolate it from other tables. Particularly advantageous, however, is a digital recording of the air humidity 4 and (air) temperature sensors 5 supplied measured value pairs and an automatic calculation of the wood moisture using special algorithms that map the Keylwerth diagram or perform a corresponding extrapolation from table values.
Für die weitere Datenspeicherung der Messwertpaare und/oder der aus ihnen berechneten Holzfeuchtewerte stehen eine Vielzahl papiergebundener und/oder elektronischer Möglichkeiten zur Verfügung, die allein oder in Kombination der jeweiligen Messaufgabe optimal angepasst und zu einer problemspezifischen Messanordnung kombiniert werden können. Eine nicht vollständige und nicht ausschließliche Aufzählung derart problemspezifisch angepasster Messanordnungen ist in den 9 bis 14 dargestellt.For the further data storage of the measured value pairs and / or the wood moisture values calculated from them, a multiplicity of paper-bound and / or electronic possibilities are available which can be optimally adapted alone or in combination with the respective measuring task and combined to form a problem-specific measuring arrangement. A non-exhaustive and non-exclusive list of such problem-specific adapted measuring arrangements is in the 9 to 14 shown.
Eine erfindungsgemäße Messanordnung eines Handmessgerätes zur Messung der Holzfeuchte ist in der 9 dargestellt. Diese umfasst eine einen kombinierten Luftfeuchte- 4 und (Luft-)Temperatursensor 5 aufweisende Vorrichtung gemäß den 4a bis 4c, einen problemspezifisch programmierten Mikrocontroller 13 und ein Display 14 zur Messwertausgabe. Durch Auflegen der (Mess-)Vorrichtung auf die Holzoberfläche stellt sich in der Messkammer 2 die der Holzfeuchte entsprechende Luftfeuchte ein und der Mikrocontroller 13 berechnet aus der Luftfeuchte und der Lufttemperatur über den oben genannten oder einen anderen geeigneten Algorithmus die Holzfeuchte und zeigt den berechneten Wert auf dem Display 14 an. Ein beispielhaft genannter Anwendungsbereich ist die mobile Messung der Holzfeuchte im oberflächennahen Bereich.An inventive measuring arrangement of a hand-held measuring device for measuring the moisture content of wood is in the 9 shown. This includes a combined air humidity 4 and (air) temperature sensor 5 having device according to the 4a to 4c , a problem-specific programmed microcontroller 13 and a display 14 for measured value output. By placing the (measuring) device on the wooden surface arises in the measuring chamber 2 the moisture content corresponding to the moisture content of the wood and the microcontroller 13 calculated from the humidity and the air temperature using the above or another suitable algorithm, the wood moisture and displays the calculated value on the display 14 at. An exemplary application is the mobile measurement of wood moisture near the surface.
Eine Messanordnung eines stationären Messgerätes zur Messung eines Holzfeuchteprofils in einem Mast ist in der 10 dargestellt. Diese umfasst eine Messvorrichtung gemäß den 7a bis 7c mit einem Gehäuse 1, das mehrere übereinander liegende Messkammern 2 ausbildet, in denen jeweils ein kombinierter Luftfeuchte- 4 und (Luft-)Temperatursensor 5 angeordnet ist, einen problemspezifisch programmierten Mikrocontroller 13 und einen nicht flüchtigen Speicher 15 zur Speicherung der Messwerte mit dem Ziel der späteren Messwertausgabe. Durch Einschrauben der (Mess-)Vorrichtung in das Holz stellt sich in den einzelnen Messkammern 2 die der Holzfeuchte entsprechende Luftfeuchte ein und der Mikrocontroller 13 berechnet aus der Luftfeuchte und Lufttemperatur über den oben genannten oder einen anderen geeigneten Algorithmus die an der jeweiligen Sensorposition vorhandene Holzfeuchte und legt in definierten Abständen die Messwerte und/oder daraus berechnete Daten in dem nichtflüchtigen Speicher 15 für nachfolgende Auswertungen ab. Ein beispielhafter Anwendungsbereich ist die Messung der Auswirkung von Holzschutzmaßnahmen auf den Feuchteaustausch im Holz 3.A measuring arrangement of a stationary measuring device for measuring a wood moisture profile in a mast is in the 10 shown. This comprises a measuring device according to the 7a to 7c with a housing 1 , the several measuring chambers lying one above the other 2 in each of which a combined air humidity 4 and (air) temperature sensor 5 is arranged, a problem specific programmed microcontroller 13 and a non-volatile memory 15 for storing the measured values with the aim of the later measured value output. By screwing the (measuring) device in the wood turns into the individual measuring chambers 2 the moisture content corresponding to the moisture content of the wood and the microcontroller 13 calculates from the air humidity and air temperature via the above-mentioned or another suitable algorithm the wood moisture present at the respective sensor position and places the measured values and / or calculated data in the non-volatile memory at defined intervals 15 for subsequent evaluations. An exemplary area of application is the measurement of the effect of wood protection measures on the moisture exchange in the wood 3 ,
Eine Messanordnung eines stationären Messgerätes zum kontinuierlichen Überwachen der Holzfeuchte und der Umgebungsfeuchte in einem Wohnraum ist in der 11 dargestellt. Diese umfasst eine (Mess-)Vorrichtung mit einer Messkammer 2 mit einem kombinierten Luftfeuchte- 4 und (Luft-)Temperatursensor 5 gemäß den 5a bis 5c und einen zweiten kombinierten Luftfeuchte- und Lufttemperatursensor 16 zur simultanen Messung der Umgebungsbedingungen. Weiterhin umfasst die Messanordnung einen problemspezifisch programmierten Mikrocontroller 13 und eine Datenausgabe in einen nicht flüchtigen Speicher 15. In der Messkammer 2 stellt sich die der Holzfeuchte entsprechende Luftfeuchte ein und der Mikrocontroller 13 berechnet aus der Luftfeuchte und der Lufttemperatur über den oben genannten oder einen anderen geeigneten Algorithmus die vorhandene Holzfeuchte. Über den zweiten kombinierten Luftfeuchte- und Lufttemperatursensor 16 wird zeitgleich die in der Umgebung der Holzkonstruktion vorhandene Temperatur und Luftfeuchte gemessen und alle Messwerte und/oder daraus berechnete Daten werden in definierten Abständen in dem nichtflüchtigen Speicher 15 für nachfolgende Auswertungen abgelegt. Ein beispielhafter Anwendungsbereich ist die Überwachung des Lüftungsverhaltens im Wohnbereich und eine Messung der Auswirkung des Lüftungsverhaltens auf die Feuchte in Holzkonstruktionen.A measuring arrangement of a stationary measuring device for the continuous monitoring of the wood moisture and the ambient humidity in a living room is in the 11 shown. This includes a (measuring) device with a measuring chamber 2 with a combined air humidity 4 and (air) temperature sensor 5 according to the 5a to 5c and a second combined humidity and air temperature sensor 16 for simultaneous measurement of environmental conditions. Furthermore, the measuring arrangement comprises a problem-specific programmed microcontroller 13 and a data output to a nonvolatile memory 15 , In the measuring chamber 2 adjusts the moisture content corresponding to the moisture content of the wood and the microcontroller 13 calculated from the humidity and the air temperature using the above-mentioned or another suitable algorithm, the existing wood moisture. About the second combined humidity and air temperature sensor 16 At the same time, the temperature and humidity present in the vicinity of the timber construction are measured and all measured values and / or data calculated therefrom are stored in defined intervals in the non-volatile memory 15 filed for subsequent evaluations. An exemplary field of application is the monitoring of the ventilation behavior in the living area and a measurement of the effect of the ventilation behavior on the moisture in wooden constructions.
Eine Messanordnung eines stationären, intelligenten Messfühlers zum kontinuierlichen Überwachen der Holzfeuchte an bauphysikalischen Problemstellen in Holzkonstruktionen ist in der 12 dargestellt. Diese umfasst eine (Mess-)Vorrichtung mit einer Messkammer 2 mit einem kombinierten Luftfeuchte- 4 und (Luft-)Temperatursensor 5 gemäß den 5a bis 5c, einen problemspezifisch programmierten Mikrocontroller 13 und eine Datenausgabe an eine zentrale Überwachungs- und Steuereinheit 17, die mehrere Messfühler überwachen kann. In der Messkammer 2 stellt sich die der Holzfeuchte entsprechende Luftfeuchte ein und der Mikrocontroller 13 berechnet aus der Luftfeuchte und Lufttemperatur über den oben genannten oder einen sonstigen geeigneten Algorithmus die vorhandene Holzfeuchte. Die Messwerte und/oder daraus berechnete Daten werden in dem Mikrocontroller 13 zwischengespeichert und in definierten Abständen an die zentrale Überwachungs- und Steuereinheit 17 über eine Kommunikationsstrecke (kabelgebunden oder kabellos) übertragen und weiterverarbeitet. Ein beispielhafter Anwendungsbereich ist die Überwachung der Holzfeuchte zeitgleich an mehreren bauphysikalischen Problemstellen in Schwimmbädern mit hölzernen Deckenkonstruktionen und eine Steuerung der Schwimmbad-Klimatisierung zur Vermeidung von Holzschäden durch Pilze.A measuring arrangement of a stationary, intelligent measuring sensor for the continuous monitoring of wood moisture at building physics problem areas in wooden structures is in the 12 shown. This includes a (measuring) device with a measuring chamber 2 with a combined air humidity 4 and (air) temperature sensor 5 according to the 5a to 5c , a problem-specific programmed microcontroller 13 and a data output to a central monitoring and control unit 17 that can monitor multiple sensors. In the measuring chamber 2 adjusts the moisture content corresponding to the moisture content of the wood and the microcontroller 13 calculated from the humidity and air temperature using the above-mentioned or any other suitable algorithm, the existing wood moisture. The measured values and / or data calculated therefrom are stored in the microcontroller 13 cached and at defined intervals to the central monitoring and control unit 17 transmitted and processed via a communication link (wired or wireless). An exemplary area of application is the monitoring of wood moisture at the same time at several building physics problem areas in swimming pools with wooden ceiling constructions and a control of the swimming pool air conditioning to prevent damage caused by fungi.
Eine Messanordnung eines stationären, intelligenten Messfühlers zum kontinuierlichen Überwachen der Holzfeuchte an bauphysikalischen Problemstellen in Holzkonstruktionen und zur Erkennung mechanischer Holzschäden ist in der 13 dargestellt. Diese umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Messkammer 2 mit einem kombinierten Luftfeuchte- 4 und (Luft-)Temperatursensor 5 sowie einem zusätzlichen akustischen Sensor 12 gemäß den 8a bis 8c, einen problemspezifisch programmierten Mikrocontroller 13 und eine Datenausgabe an eine zentrale Überwachungs- und Steuereinheit 17. In der Messkammer 2 stellt sich die der Holzfeuchte entsprechende Luftfeuchte ein und der Mikrocontroller 13 berechnet aus der Luftfeuchte und der Lufttemperatur über den oben genannten oder einen anderen geeigneten Algorithmus die vorhandene Holzfeuchte. Über den akustischen Sensor 12 werden Geräusche erfasst und anschließend analysiert und gegebenenfalls als umgebungsuntypisch erkannt und dann einer entsprechenden mechanischen Schädigung (zum Beispiel durch Rissbildungen) zugeordnet. Die Messwerte und/oder daraus berechnete Daten werden zusammen mit den erkannten akustischen Ereignissen in dem Mikrocontroller 13 zwischengespeichert und in definierten Abständen an die zentrale Überwachungs- und Steuereinheit 17 über eine Kommunikationsstrecke (kabelgebunden oder kabellos) übertragen und weiterverarbeitet. Ein beispielhafter Anwendungsbereich ist die Überwachung der Holzfeuchte und Rissbildung zeitgleich an mehreren bauphysikalischen Problemstellen zur Vermeidung von Holzschäden in Holzkonstruktionen ohne vorbeugenden chemischen Holzschutz durch Früherkennung.A measuring arrangement of a stationary, intelligent measuring sensor for the continuous monitoring of the wood moisture at building physics problem places in wood constructions and for the recognition of mechanical wood damages is in the 13 shown. This comprises a device according to the invention with a measuring chamber 2 with a combined air humidity 4 and (air) temperature sensor 5 as well as an additional acoustic sensor 12 according to the 8a to 8c , a problem-specific programmed microcontroller 13 and a data output to a central monitoring and control unit 17 , In the measuring chamber 2 adjusts the moisture content corresponding to the moisture content of the wood and the microcontroller 13 calculated from the humidity and the air temperature using the above-mentioned or another suitable algorithm, the existing wood moisture. About the acoustic sensor 12 Sounds are detected and then analyzed and possibly recognized as an environment typical and then associated with a corresponding mechanical damage (for example, by cracking). The measured values and / or data calculated therefrom are combined with the detected acoustic events in the microcontroller 13 cached and at defined intervals to the central monitoring and control unit 17 transmitted and processed via a communication link (wired or wireless). An exemplary field of application is the monitoring of wood moisture and cracking at the same time at several building physics problem areas to avoid wood damage in wooden structures without preventive chemical wood protection through early detection.
Eine Messanordnung zum kontinuierlichen Überwachen des Holzfeuchteprofils in einem Dachsparren und der Taupunktlage in der angrenzenden Zwischensparrendämmung an einer bauphysikalischen Problemstelle ist in der 14 dargestellt. Diese umfasst zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen mit jeweils mehreren übereinanderliegenden Messkammern 2 mit jeweils einem kombinierten Luftfeuchte- 4 und (Luft-)Temperatursensor 5 gemäß den 7a bis 7c. Eine der Vorrichtungen ist im Holz 3 und die zweite Vorrichtung parallel dazu in der angrenzenden Wärmedämmung 18 angeordnet. Ein problemspezifisch programmierter Mikrocontroller 13 übernimmt die Messwerte von den Sensoren und bereitet sie auf. Die Messwerte und/oder daraus berechnete Daten werden in einem nicht flüchtigen Speicher 15 abgelegt und für weitergehende Auswertungen bereitgestellt. Ein beispielhaft genannter Anwendungsbereich ist die Überwachung der Holzfeuchte und der Taupunktlage an bauphysikalischen Problemstellen nach einer Dachmodernisierung.A measuring arrangement for the continuous monitoring of the wood moisture profile in a rafter and the dew point in the adjacent rafter insulation at a building physics problem point is in the 14 shown. This comprises two devices according to the invention, each with a plurality of superimposed measuring chambers 2 each with a combined air humidity 4 and (air) temperature sensor 5 according to the 7a to 7c , One of the devices is in the wood 3 and the second device parallel thereto in the adjacent thermal insulation 18 arranged. A problem-specific programmed microcontroller 13 takes the readings from the sensors and prepares them. The measured values and / or data calculated from them are stored in a non-volatile memory 15 filed and provided for further evaluations. An application area mentioned by way of example is the monitoring of the moisture content of the wood and the dew point of building physics problem areas after a roof modernization.
