DE19600085A1 - Verfahren zur Detektion von Löchern in einem Rohr - Google Patents
Verfahren zur Detektion von Löchern in einem RohrInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Lö
chern in einem Rohr gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs
1. Ein solches Verfahren ist bereits aus der DE 43 28 031
A1 bekannt.
Verfahren dieser Art werden vor allem zur Untersuchung von
Rohren eingesetzt, die aufgrund ihres geringen Durchmes
sers vom Menschen nicht begehbar sind und die auf Schad
stellen hin untersucht werden müssen oder in denen die
genaue Position von Rohrabzweigungen festgestellt werden
muß.
Besonders schwierig gestaltet sich letztere Aufgabe in sa
nierungsbedürftigen Rohrsystemen, z. B. der Kanalisation,
in denen nachträglich zur Reparatur von Schadstellen in
wandig Kunststoffrohre eingezogen werden, die nach der
Montage in den zu sanierenden Rohren an den Rohrabzwei
gungen freizuschneiden sind, das heißt, in die genau am
Ort der Einmündung der Abzweigung ein Loch einzubringen
ist, das genau den Durchmesser des Abzweigungsrohres im
Einmündungsbereich hat.
Herkömmliche Wegmeßverfahren, bei denen ein fahrbares
Wegmeßgerät im Rohr eingesetzt wird und nach vorgegebenen
Daten den Weg bis zur Abzweigung vermißt, sind u. a. infol
ge des Schlupfes der Räder eines solchen Wegmeßgeräts im
allgemeinen zu ungenau. Herkömmliche optische Verfahren,
bei denen ein fahrbares Gerät mit einer Videokamera im
Rohr entlangfährt, versagen hier vollkommen, da der
Kunststoff der nachträglich eingezogenen Rohre in der Re
gel undurchsichtig ist.
Abhilfe schafft hier das in der DE 43 28 031 A1 beschrie
bene FMCW-Radarverfahren (FMCW = Frequency-Modulated-
Continous-Wave), bei dem ein fahrbares Radargerät in das
Rohr eingesetzt wird und im Rohr entlangfährt. Über eine
Sendeantenne werden FMCW-Radarsignale (z. B. im Bereich von
1 bis 10 GHz) quer zur Bewegungsrichtung längs des Rohres
ausgesendet, an der Rohrwand reflektiert und von Empfangs
antennen des Radargeräts empfangen und eine Auswerteein
heit weitereleitet, in der diese Signale ausgewertet wer
den. Die Antennenanordnung ist bei diesem Gerät um die Be
wegungsachse des Geräts drehbar, so daß im Prinzip während
der Fahrt durch das Rohr der gesamte Rohrbereich unter
sucht werden kann. Das Gerät ist zusätzlich mit einer
Videokamera ausgerüstet.
Trifft nun das Sendesignal auf ein Loch im Rohr, ändert
sich das Reflexionsverhalten des Signals entsprechend (es
wird weniger Signalenergie reflektiert) und in der Aus
werteeinheit wird diese Stelle im Rohr als mit einem Loch
versehen identifiziert und die Position dieser Stelle im
Rohr angezeigt. Faltet man diese Information mit vorge
gebenen Positionsdaten über die Abzweigungen im Rohr, kann
mit Sicherheit angegeben werden, ob es sich bei dem Loch
um eine Schadstelle handelt oder um die gesuchte Abzwei
gung, die in einem nachfolgenden Arbeitsgang - nachdem
der Ort mittels des Radargeräts präzise festgestellt wor
den ist - freigeschnitten werden kann. Problematisch bei
diesem Verfahren ist jedoch, daß aufgrund der relativ
hohen Sendeleistungen entsprechend hohe Störstrahlungsfel
der auftreten, die mit entsprechend hohem zusätzlichen
Filter- und Abschirmaufwand soweit reduziert werden müs
sen, daß die Anlage den Störstrahlanforderungen der Post
genügt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein solches Ra
darverfahren so abzuändern, daß die auftretenden Stör
strahlungen von vornherein weitaus geringer sind.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 wiederge
geben. Die übrigen Ansprüche enthalten vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
daß die auftretenden Störstrahlungsfelder gegenüber den
bekannten FMcW-Radargeräten erheblich niedriger ist und
daß damit auch der Filter- und Abschirmaufwand entspre
chend geringer ist, der zur Erfüllung der postalischen
Störstrahlungsanforderungen erforderlich ist. Das Verfah
ren arbeitet zudem sehr zuverlässig und genau. Die zur
Durchführung des Verfahrens geeigneten Radargeräte sind
robust, einfach im Aufbau und billig in der Herstellung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur näher
erläutert. In der Figur ist das Blockschaltbild eines Ra
dargeräts gezeigt, mit dem die bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft
ausgeführt werden kann.
Das Radargerät weist einen Sendezweig und einen Empfangs
zweig auf. Der Sendezweig besteht aus einem an sich be
kannten DRO (DRO = Dielectric Resonator Oscillator), des
sen Ausgangssignal mittels eines Modulators amplitudenge
tastet wird (zu 100%). Das Steuersignal für den Modulator
wird dabei in an sich bekannter Weise in einem Modula
tionsgenerator erzeugt. Der DRO sendet die getasteten Si
gnale über eine Sendeantenne aus, die zwischen zwei Emp
fangsantennen angeordnet ist, die die reflektierten Sende
signale empfangen. Die beiden Empfangsantennen sind über
Detektoren auf einen Summierer aufgeschaltet, der die bei
den Empfangssignale addiert und an einen Verstärker/Demo
dulator weiterreicht. Diese Einheit wiederum ist ausgangs
seitig an eine (nicht gezeigte) Auswerteeinheit ange
schlossen, in der die von den Empfangsantennen empfangenen
und anschließend detektierten, addierten, verstärkten und
demodulierten (gleichgerichteten) Empfangssignale ausge
wertet und bei Detektion eines Loches bzw. einer Abzwei
gung diese(s) zur Anzeige bringt. Die Sendeantenne und die
Empfangsantenne wird vorteilhafterweise mit einem hohen
Vor-Rück-Verhältnis ausgestattet und vorzugsweise in Form
von sogenannten Backfire-Antennen realisiert; der Verstär
ker arbeitet vorteilhafterweise als logarithmischer oder
zumindest annähernd logarithmischer Verstärker.
Im Einsatz auf der Suche nach Löchern bzw. Abzweigungen im
Rohr erfassen die Empfangsantennen und die nachgeschalte
ten Detektoren das von der durch das Kunststoff-Innenrohr
hindurch bestrahlten Rohrwand reflektierte und zu 100%
amplitudengetastete Sendesignal. Die beiden Empfangssigna
le werden im Summierer zusammengefaßt und anschließend in
dem logarithmischen oder näherungsweise logarithmischen
Verstärker/Demodulator verstärkt und in eine Gleichspan
nung umgewandelt. Dies ist allgemein bekannt und bedarf
daher keiner näheren Erläuterung.
Strahlt nun die Sendeantenne in ein Schadstellen-Loch oder
in die gesuchte freizuschneidende Abzweigung, wird von den
Empfangsantennen naturgemäß kein reflektiertes Signal oder
nur ein in seinem Pegel erheblich reduziertes Reflexions
signal empfangen, dem ggf. ein (in der Regel vergleichs
weise schwaches) Übersprechsignal des Sendezweigs überla
gert ist, das von den Empfangsantennen auf direktem Wege
(also ohne Reflexion an den Rohrwänden) empfangen wird.
Der Unterschied in der Signalstärke zwischen dem an der
Rohrwand reflektierten Signal und einem in seinem Pegel im
wesentlichen durch das Übersprechsignal bestimmten Emp
fangssignal bei einer Abzweigung liegt typisch im Bereich
von mehreren 10 dB, z. B. im Bereich zwischen 30 dB und 40
dB.
Da das an den Rohrwänden reflektierte Signal nicht von
einem "Punktziel" herstammt, treten auch keine merklichen
Interferenz-Schwankungen auf (die zudem durch die Verstär
kungscharakteristik des logarithmischen Verstärkers noch
weiter reduziert werden).
Wird durch das geänderte Reflexionsverhalten an einer
Stelle im Rohr ein Loch identifiziert, muß diese Infor
mation noch mit vorgegebenen Daten über die Lage der ge
suchten Abzweigung gefaltet werden, um zweifelsfrei ent
scheiden zu können, ob es sich bei dem Loch "nur" um eine
Schadstelle handelt (die durch das innenliegende Kunst
stoffrohr repariert worden ist) oder ob es sich um eine
gesuchte und anschließend freizuschneidende Abzweigung
handelt. Infolge der nur geringen erforderlichen Sende
leistungen halten sich die entsprechenden Störstrahlungs
felder ebenfalls gering und können ggf. mit geringem Fil
ter- und Abschirmaufwand auf das von der Post geforderte
Minimum weiter reduziert werden.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das be
schriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern
vielmehr auch auf andere übertragbar ist.
So ist es z. B. denkbar, die Antennenanordnung um die Achse
der Bewegungsrichtung des Radargeärts längs des Rohres ro
tieren zu lassen, um die gesamte Rohrinnenwand auf diese
Weise während einer Fahrt auf Löcher untersuchen zu kön
nen.
Ferner ist denkbar, daß nach Lokalisierung der Abzweigung
die Stelle am Kunststoffrohr markiert wird und der Frei
schneidevorgang anschließend mittels einer Videokamera ge
führt an diesem Markierungspunkt beginnt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Detektion von Löchern in einem Rohr, bei
welchem Verfahren ein Radargerät im Inneren des Rohres
entlang dessen Längsachse bewegt wird und quer zur Bewe
gungsrichtung über eine Sendeantenne, die zwischen zwei
Empfangsantennen angeordnet ist, Sendesignale aussendet
und über die Empfangsantennen die am Rohr reflektierten
Sendesignale empfängt und in einer den Empfangsantennen
nachgeschalteten Auswerteeinheit auswertet und aufgrund
der Auswertung festgestellte Löcher im Rohr und deren
Position im Rohr anzeigt, dadurch gekennzeichnet,
- - daß als Sendesignal ein amplitudenmoduliertes Sende signal fortwährend ausgesendet wird,
- - daß die Empfangssignale nach ihrer Detektion, Summa tion, Verstärkung und Demodulation in Gleichspannungs signale umgewandelt werden, die der Auswerteeinheit zugeführt werden,
- - daß bei Unterschreiten eines vorbestimmten unteren Gleichspannungs-Signalpegels die Auswerteeinheit die entsprechende Stelle im Rohr als mit einem Loch ver sehen identifiziert und die Position dieses Loches im Rohr anzeigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Sendesignal vorzugsweise zu 100% amplitudenge
tastet ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Empfangssignale nach deren Detek
tion und Summation logarithmisch oder näherungsweise loga
rithmisch verstärkt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Sendeantenne und die Emp
fangsantenne um die Bewegungsachse des Radargeräts drehbar
sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch seine Verwendung zur Untersuchung von
im Inneren vollständig mit Kunststoff ausgekleideten Me
tall- oder Stein- oder Betonrohren.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996100085 DE19600085A1 (de) | 1996-01-03 | 1996-01-03 | Verfahren zur Detektion von Löchern in einem Rohr |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996100085 DE19600085A1 (de) | 1996-01-03 | 1996-01-03 | Verfahren zur Detektion von Löchern in einem Rohr |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19600085A1 true DE19600085A1 (de) | 1997-07-17 |
Family
ID=7782102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996100085 Withdrawn DE19600085A1 (de) | 1996-01-03 | 1996-01-03 | Verfahren zur Detektion von Löchern in einem Rohr |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19600085A1 (de) |
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DE202014007542U1 (de) | 2014-09-17 | 2016-01-05 | Jt-Elektronik Gmbh | Vorrichtung zur radargestützten Inspektion von erdverlegten Kanalrohren |
DE102013211795B4 (de) | 2013-06-21 | 2020-07-16 | Ibak Helmut Hunger Gmbh & Co. Kg | Kanalrohrroboter mit einer Detektorvorrichtung zum Erkennen von verborgenen Strukturen in oder hinter Kanalrohrwandungen |
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-
1996
- 1996-01-03 DE DE1996100085 patent/DE19600085A1/de not_active Withdrawn
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