DE29709876U1 - Druckschlauchwaage-Meßeinrichtung - Google Patents

Description

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G 97/10 06.06.1997

Druckschlauchwaage-Meßeinrichtung für den Einsatz im Berg-, Tunnel- und Kanalbau

Die Erfindung betrifft eine Druckschlauchwaage-Meßeinrichtung zur Erfassung der Koordinatenveränderung an untertägigen Meßpunkten eines geodätischen Bezugssystems, insbesondere an durch Bergsenkungen des Steinkohlenbergbaues verursachte Lageänderung an Fundamenten, bestehend aus mit mechanisch-elektrischen Druckaufnehmern ausgeführten Schlauchwaagen an den Meßpunkten, elektronischen Einheiten und Rechenschaltungen zur Aufahme, Verarbeitung, Registrierung, Visualisierung und Ausgabe von Meßsignalen, Meßwerten und daraus gebildeten Ergebnissen.

Neben den modernen meßtechnischen Abtastverfahren nach kapazitivem, akustischem oder elektromotorischem Wirkprinzip besitzt die Schlauchwaage praktisch nur noch untergeordnete Bedeutung, wenn nicht durch Schlagwetter- oder Explosionsschutz erschwerte Einsatzbedingungen vorliegen.

Schlauchwaagen in dem die Erfindung betreffenden Gebiet stellen Hydrostatische Nivellierinstrumente dar, die es gestatten Einwägungen an schwer zugänglichen Stellen, insbesondere Orten Untertage, an Gebäudegründungen und maschinellen Einrichtungen aber auch an Kanalisationsobjekten und -leitungen auszuführen.

Sie bestehen normalerweise aus zwei oder mehr skalierten Standgläsern, die durch mit einer Sperrflüssigkeit gefüllte Schläuche zu einem Bezugsstandglas sternförmig ein System von kommunizierenden Röhren bildet.

G 97/10 06.06.1997

Das Meßverfahren zur Bildung der Meßwerte erfolgt durch die Feststellung der Nullpunktlagen der Skalen an den Standgläsern bei senkrechten, zueinander parallel stehend angeordneten Standgläsern.

Für den Meßvorgang selbst liefert dann die Differenz der Nullpunktsmarken den Höhenunterschied der Meßpunkte zum ausgewählten Bezugsstandglas.

Es handelt sich dabei um eine direkte Messung und ggf. bieten angebrachte Schrägrohrmanometer oder U-Rohre auch die Möglichkeit einer Feinmessung durch die höhere Auflösung.

Durch die Ausführung der Schlauchwaage als Druckschlauchwaage mit einem im Standrohr auf einem Sensorträger angebrachten Druckaufnehmer kann die auf definiertem Höhenniveau des Standrohres auf den Druckaufnehmer wirkende Flüssigkeitssäule der Sperrflüssigkeit bzw. durch den in dieser Höhe von der Flüssigkeitssäule verursachten Hydrostatischen Druck; im Sinne einer indirekten Messung, eine andere physikalische Größe wie z. B. Höhe, Tiefe, Menge, Dichte repräsentiert und über das Aufgabengesetz d. h. den zugehörigen quantitativen gesetzmäßigen Zusammenhang, auf einen ihr proportionalen Meßwert geschlossen werden.

Das dabei gebildete Meßsignal richtet sich nach der physikalischen Verknüpfung {z. B. Druck mit Höhe, Druck mit Dichte usw.) und der abzugebenden Meßsignalart und -höhe für die nachgeschaltete empfangende Verarbeitungseinheit.

Die Erfassung derartiger an verschiedenen Meßpunkten mit Schlauchwaagen gebildeten Meßsignale läßt auch unmittelbare Höhendifferenzangaben zwischen den Meßpunkten aufgrund der Einzel-Meßsignale zu.

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Nachteilig bei dieser Ausführung der Meßeinrichtung sind:

Temperaturunterschiede an den verschiedenen Meßpunkten sowie die am Meßpunkt selbst in Abhängigkeit der Zeit schwankende Temperatur und die dadurch erforderliche Temperaturkorrektur für jeden Einzelwert, um eine valide Grundlage an Meßsignalen an jedem Meßpunkt zu besitzen;

Temperaturmessungen in der Schlauchwaage an den einzelnen Meßpunkten als Grundlage für die vorzunehmende Temperaturkorrektur

eine fehlende verläßliche, unmittelbar mögliche Verarbeitung in der Meßeinrichtung, um aus dem Rohsatz an erfaßten Meßdaten ein zu einer Information verdichtetes Datenkollektiv aufzubereiten;

eine fehlende Ausgabeeinheit zur Ausgabe aufbereiteter Stellsignale zur Steuerung von eingesetzten Gerätschaften an verschiedenen Orten, mit denen Niveauveränderungen zu bewirken sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die

Meßeinrichtung so zu gestalten, daß möglichst keiner der

vorgenannten Nachteile auftritt, insbesondere nicht der Nachteil der temperaturbedingten Meßungenauigkeit.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die an den Meßpunkten zu erfassenden Höhen durch in klimatisierten Meßräumen angeordnete Druckaufnehmer erfolgt.

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Dies ermöglicht, daß die in der Druckschlauchwaage erfaßten Drücke ohne später erforderliche Temperaturkorrektion in elektrische Meßsignale umgeformt/ übertragen, registriert, objektbezogen ausgewertet, visualisiert und zugriffsgerecht archiviert werden können.

Diese Lösung wird insbesondere dadurch gerätetechnisch sehr vorteilhaft erreicht, daß die Druckaufnehmer in durch Heiz-/Kühleinrichtungen temperaturstabxlisierte Meßräume innerhalb der Schlauchwaage am jeweiligen Meßpunkt angeordnet sind.

Die Meßsignalbildung gewährleistet dadurch schon eine weitgehende Temperaturunabhängigkeit an allen Meßpunkten. Dadurch werden umfangreiche, zeitveränderliche Temperaturkorrekturen der Einzelmeßwerte vermieden und die Grundlage dafür geschaffen, daß mit dem anfänglichen Meßdatensatz, durch ein in der Meßeinrichtung implementiertes Programm, ein mathematisch-statistisches Modell des Objektes als Ausgangszustandsgerüst der Meßwerte definiert, als Vergleichsmodell in der Meßeinrichtung bleibend vorgehalten und aus der Differenz einander zugeordneter aktueller Meßwerte zum Anfangszustandswert analoge oder digitale Stellsignale gebildet und gegebenenfalls von der Ausgabeeinheit der Meßeinrichtung an die Steuerung stellbarer Hebevorrichtungen zur Objektnivellierung ausgegeben werden.

Des weiteren kann die Güte der Angleichung an das Ausgangsmodell zufolge einzelner Hebeakte an den verschiedenen Meßpunkten kontrolliert, bewertet und der jeweilige Deformationszustand graphisch aufgezeigt werden.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung erreicht zusammengefaßt folgende weitere Verbesserungen:

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- Vergrößerung des Meßbereiches; dadurch erreicht, daß die Druckaufnehmer nicht auf einem Niveau entsprechend dem Prinzip der kommunizierenden Röhren angebracht sein müssen, sondern beliebig im druckbelasteten Meßraum der Schlauchwaage angeordnet sein können;

- Verbesserung der Meßgenauigkeit; dadurch erreicht, daß systematische Meßfehler infolge Temperaturschwankungen im Meßraum weitgehend ausgeschaltet sind;

- kompakte Bauweise.

Die kompakte Bauweise der Druckschlauchwaage ist dabei deshalb als besonderer Vorteil hervorzuheben, da dieser Umstand z.B. bei beengter Räumlichkeit auch Montagen im Kabelkanal
ermöglicht.

Auch designerische Gründen können ein ausschlaggebendes Kriterium darstellen.

Claims (1)

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   G 97/10 06.06.1997

   Schutzansprüche

   1. Druckschlauchwaage-Meßeinrichtung zur Erfassung der Koordinatenveränderung an untertägigen Meßpunkten eines geodätischen Bezugssystems, insbesondere an durch Bergsenkungen des Steinkohlenbergbaues verursachte Lageänderung an Fundamenten, bestehend aus mit mechanisch-elektrischen Druckaufnehmern ausgeführten Schlauchwaagen an den Meßpunkten, elektronischen Einheiten und Rechenschaltungen zur Aufnahme, Verarbeitung, Registrierung, Visualisierung und Ausgabe von Meßsignalen, Meßwerten und daraus gebildeten Ergebnissen,

   dadurch gekennzeichnet, daß
   die an den Meßpunkten zu erfassenden Höhen durch in klimatisierten Meßräumen angeordnete Druckaufnehmer erfolgt.

   2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß
   die Druckaufnehmer der Meßeinrichtung an den Meßpunkten in durch Heiz-/Kühleinrichtungen temperaturstabilisierten Meßräumen der Schlauchwaage angeordnet sind.

   G 97/10 06.06.1997

   Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   in der Auswerteeinheit der Meßeinrichtung Algorithmen implementiert sind zur Ausgabe von Stellsignalen an die Steuerung von Hebevorrichtungen für die Objektnivellierung.

   4. Meßeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche
   1 bis 3,

   dadurch gekennzeichnet, daß durch die Beschaffenheit der elektronischen Rechen- und Verarbeitungseinheit der ursprüngliche Meßdatensatz einer Reihe chronologischer Meßzyklen durch ein implementiertes Programm ein mathematisch-statistisches
   Modell des Objektanfangszustandes definiert, dieses als Vergleichsmodell bleibend vorhalt, aus der Abweichung einander entsprechend dem geodätischen Bezugssystem zugeordneter aktueller Meßwerte gegenüber dem des Vergleichsmodelles Stellsignale bildet und diese analog oder digital in einer Ausgabeeinheit verfügbar sind.