CH636698A5

CH636698A5 - Verfahren und einrichtung zum bestimmen von verschiebungen in einem festen medium, insbesondere im boden, im fels und in bauwerken.

Info

Publication number: CH636698A5
Application number: CH1298878A
Authority: CH
Inventors: Kalman Dr Kovari; Christian Amstad; Jakob Koeppel
Original assignee: Foerderung Forschung Gmbh
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1983-06-15
Also published as: JPS5587009A; DE2920886A1; DE2920886C2; US4327590A; JPS5813851B2; BR7904385A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Verschiebungen in einem festen Medium, insbesondere im Boden, im Fels, in Bauwerken und dergleichen, bei dem die Relativlage zwischen benachbarten Messstellen, die in gegenseitigen Abständen im zu untersuchenden Medium angeordnet sind, festgestellt wird sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit mehreren im zu untersuchenden Medium in gegenseitigen Abständen angeordneten Messstellen. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Messsonde für diese Einrichtung.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art zur Messung von Verschiebungen im Boden, im Fels oder in Bauwerken (zum Beispiel Kettenextensometer der Firma Interfels) werden im zu untersuchenden Medium an den Messstellen Messköpfe fest eingebaut. Benachbarte Messköpfe sind dabei so miteinander verbunden, dass eine Längenänderung von Messkopf zu Messkopf festgestellt werden kann. Diese ortsfesten Einrichtungen haben u.a. den Nachteil, dass an jedem Messort mehrere Messköpfe eingebaut werden müssen, die nicht oder nur zum Teil wieder gewonnen werden können. Bei mehreren Messorten ist daher ein erheblicher Aufwand notwendig. Zudem sind diese Messköpfe nach dem Einbau nicht oder nur schwer zugänglich, was deren Wartung und Kontrolle erschwert, wenn nicht gar verunmöglicht.

Daneben sind auch Messgeräte zur Bestimmung von Verschiebungen bekannt, bei denen mittels einer Sonde die Lage von Metallringen festgestellt wird, die in gegenseitigen Abständen in einem Rohr angeordnet sind, das in das zu untersuchende Medium eingebaut ist (Radiopegelsonde System IDEL der Firma Interfels). Beim Durchgang der Sonde durch einen Metallring wird ein Signal erzeugt, das die Ortung dieses Metallringes und das Bestimmen dessen Lage bezüglich eines Referenzpegels erlaubt. Mit ein und derselben Sonde lassen sich zwar an verschiedenen Messorten Messungen vornehmen, doch sind letztere nur von verhältnismässig geringer Genauigkeit und haben daher nur bei grossen Verschiebungen die erforderliche Aussagekraft.

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Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile zu beseitigen. Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das bzw. die auf zuverlässige Weise ein genaues Bestimmen auch nur geringfügiger Verschiebungen ermöglicht, ohne dass hiefür ein grosser apparativer Aufwand erforderlich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1, des Anspruches 3 bzw. des Anspruches 16 aufgeführten Merkmale aus.

Mittels derselben tragbaren Messonde lassen sich an verschiedenen Orten Messungen vornehmen, die wegen der durch die mechanischen Anschläge und Gegenanschläge eindeutig definierten Lage der Messköpfe bezüglich der Messstellen einwandfrei reproduzierbar sind. Da mit der Messonde die Verschiebung zwischen benachbarten Messstellen gemessen wird, ist nicht wie bei bekannten Geräten zur Bestimmung dieser Verschiebung eine Differenzbildung zwischen zwei grossen Messwerten erforderlich. Da die die empfindliche Messeinrichtung enthaltende Sonde nicht im zu untersuchenden Medium verbleibt, ist jederzeit eine Eichung und eine Kontrolle der Messeinrichtung möglich.

Um ein möglichst genaues Setzen der Messonde zu ermöglichen, sind vorzugsweise die Anschlagflächen der Anschläge und der Gegenanschläge als Kegelmantelflächen bzw. Kugelflächen oder umgekehrt ausgebildet.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt schematisch:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Bestimmung von Verschiebungen in einer Richtung.

Fig. 2 Teilweise im Schnitt einen Teil der Einrichtung gemäss Fig. 1 mit der Messonde in Messstellung,

Fig. 3 in gegenüber der Fig. 2 vergrössertem Massstab den Bereich eines Messkopfes der sich in Messstellung befindlichen Messonde,

Fig. 4 und 5 eine Unteransicht eines auf einem Anschlag aufliegenden Messkopfes in Mess- bzw. Verschiebestellung,

Fig. 6 eine Einrichtung zur Bestimmung von Verschiebungen in drei zueinander rechtwinklig stehenden Richtungen,

Fig. 7 eine Seitenansicht einer Messonde für die Einrichtung gemäss Fig. 6

Fig. 8 den Innenteil der Messonde gemäss Fig. 7,

Fig. 9 einen äussern Messkopf, und

Fig. 10 den Bereich des mittleren Messkopfes der Messonde gemäss Fig. 7.

In den Figuren 1 bis 5 ist schematisch eine erste Ausführungsform einer Einrichtung zum Bestimmen von Verschiebungen im Gelände dargestellt. Diese Einrichtung weist ein Messrohr 1 auf, das in einen Hohlraum im Gelände 2, z.B. im Boden oder im Fels, eingebettet ist. In diesem Messrohr 1 sind in regelmässigen Abständen, z.B. alle 1,5 Meter, Messmarken 3 angebracht. Der Abstand .bzw. die Abstandsänderung zwischen benachbarten Marken wird mittels einer Messonde 4 auf noch zu beschreibende Weise gemessen. Die Messonde 4 weist zwei Messköpfe 5 auf, die für jede Messung mit den Messmarken in Berührung gebracht werden.

In den Figuren 2 bis 4 ist der Aufbau der Messonde 4 und der Messmarken 3 genauer dargestellt. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, wird das Messrohr 1 mittels Mörtel 6 mit der Wand 2a des im Gelände 2 ausgenommenen Bohrloches fest verbunden. Die Messmarken 3 werden durch ins Innere des Messrohres 1 ragende mechanische Anschläge 7 gebildet. Jeder Anschlag 7 weist eine Anschlagfläche 8 auf, die Teil der Mantelfläche eines geraden Kreiskegels Ke ist, der in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist und dessen Spitze P auf der Längsachse 4a der Messonde 4 liegt.

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Diese Anschläge 7 wirken in Messstellung der Messonde 4 einer Auswerteschaltung ausgewertet. Da der Abstand bzw. die mit Gegenanschlägen 9 zusammen, die entweder Teil jedes Abstandsänderung zwischen den Messköpfen 5 dem Abstand

Messkopfes 5 bilden oder an letzterem angebracht sind. Diese bzw. der Abstandsänderung zwischen den Messmarken 3 ent-

Gegenanschläge 9 sind ebenfalls mit einer Anschlagfläche 10 spricht, kann somit festgestellt werden, falls sich der Abstand versehen, die Teil der Oberfläche einer Kugel Ku (Fig. 3) bildet, s zwischen diesen Messmarken 3 infolge Verschiebungen im Ge-

deren Mittelpunkt 0 ebenfalls auf der Messondenlängsachse 4a lände verändert hat. Der Längengeber 18 kann so eingestellt liegt. Um ein Verschieben der Messonde 4 in Längsrichtung des werden, dass das von ihm erzeugte Ausgangssignal kennzeich-

Messrohres 1 zu ermöglichen, wird jeder Anschlag durch meh- nend ist für die Abweichung des Abstandes zwischen den Mess-

rere, z.B. wie gezeigt vier Abschnitte 7a gebildet, die um jeweils köpfen 5 von einem Normalwert, der dem Sollwert des Abstan-

90° gegeneinander versetzt sind und zwischen sich je eine Lücke io des zwischen zwei Messmarken 3 entspricht.

11 bilden, wie das aus den Fig. 4 und 5 deutlich hervorgeht. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird die Messonde 4 in Längs-Jeder Gegenanschlag 9 besteht aus einer entsprechenden An- richtung des Messrohres 1 fortschreitend jeweils mit zwei bezahl, d.h. ebenfalls vier, Abschnitten 9a, die durch eine Lücke nachbarten Messmarken 3 zur Anlage gebracht. In der Messpo-getrennt ebenfalls um 90° gegeneinander versetzt sind. In Mess- sition i misst die Messonde 4 den Abstand bzw. die Abstandsän-stellung der Messonde 4 kommen die Gegenanschlagabschnitte is derung zwischen den Messmarken i und i -1. In der mit 4'

9a auf den Anschlagabschnitten 7a zur Anlage, wie das die Fig. bezeichneten, nachfolgenden Messposition i + 1 wird mittels

4 zeigt. Durch Drehen der Messonde 4 um ihre Längsachse 4a der Messonde der Abstand bzw. die Abstandsänderung zwi-

um 45° werden die Gegenanschlagabschnitte 9a in die Lücken sehen den Messmarken i + 1 und i gemessen. Durch Aufsum-

11 zwischen den Anschlagabschnitten 7a gebracht, was ein Ver- mierung der einzelnen auf diese Weise erhaltenen Messwerte schieben der Messonde 4 in Längsrichtung des Messrohres 1 20 kann die relative Verschiebung jeder Messmarke 3 bezüglich erlaubt (Fig. 5 ). eines angenommenen Fixpunktes in Richtung X der Achse des

Die beiden Messköpfe 5 sind mittels eines Verbindungsroh- Messrohres 1 bestimmt werden.

res 12 starr miteinander verbunden. Die Verbindung zwischen Die in den Fig. 6 bis 10 gezeigte Ausführungsform erlaubt den Messköpfen 5 und dem Verbindungsrohr 12 kann auch ausser der Bestimmung der Verschiebung in Richtung der Messgelenkig, jedoch drehfest sein. Das Verbindungsrohr 12 ist 25 rohrlängsachse auch ein Messen der Verschiebung in Richtun-zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teile mittels einer Zug- gen Y und Z, die zur erwähnten Richtung X rechtwinklig ste-feder 13 miteinander verbunden und je an einem Messkopf 5 hen. Wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 wird auch in befestigt sind. Der Abstand zwischen den beiden Messköpfen 5 diesem Fall ein Messrohr 1 in einen Hohlraum im Boden oder ist demnach veränderbar. Am einen Messkopf 5 ist über ein Fels 2 eingebettet (Fig. 6). In diesem Messrohr 1 sind in glei-Dynamometer 14 eine Zugstange 15 befestigt. Mittels der Zug- 30 chen Abständen, z.B. jeweils im Abstand von 1,5 Metern, Messstange 15, des Dynamometers 14 und der Zugfeder 13 wird marken 3 angebracht. Diese Messmarken 3 sind gleich wie beim dafür gesorgt, dass in Messstellung der Messonde 4 die beiden Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 bis 5 als Anschläge aus-Messköpfe 5 mit dem notwendigen Anpressdruck an den An- gebildet, deren Anschlagfläche Teil der Mantelfläche eines ge-schlägen 7 anliegen. Im Innern des Verbindungsrohres 12 ist die raden Kreiskegels ist. Jeder Anschlag besteht, wie bereits beeigentliche Längenmesseinrichtung angeordnet, welche einen 35 schrieben, aus z.B. 4 Abschnitten, die jeweils um 90 0 versetzt Stab 16 aufweist, der am einen Messkopf 5 im Kugelmittelpunkt sind und zwischen sich jeweils eine Lücke bilden. Die Relativla-0 der Anschlagfläche 10 befestigt ist und in einen Hohlstab 17 ge benachbarter Messmarken 3 wird mittels einer Messonde 19 eingreift, der am andern Messkopf 5 ebenfalls im Kugelmittel- bestimmt, die drei miteinander verbundene Messköpfe 20 auf-punkt 0 befestigt ist. Die Verbindung zwischen dem Stab 16 weist. Diese Messondel9 ist in den Fig. 7 und 8 genauer darge-bzw. dem Hohlstab 17 und dem zugeordneten Messkopf 5 kann 40 stellt. Jeder Messkopf 20 hat an seinem Umfang verteilt Gegenstarr sein oder über eine Kardanaufhängung erfolgen. Stab 16 anschlagelemente 21, die gleich wie die Gegenanschlagabschnit-und Hohlstab 17 sind in Richtung der Längsachse 4a der Mess- te 9a durch jeweils eine Lücke voneinander getrennt sind. Jedes sonde 4 relativ zueinander verschiebbar. Im Innern des Hohlsta- Gegenanschlagelement 21 ist mit einer Anschlagfläche 22 verbes 17 ist ein nur schematisch dargestellter Längengeber 18 sehen, die Teil einer Kugelfläche bildet. Diese Gegenanschlag-bekannter Bauart angeordnet, der im vorliegenden Ausfüh- 45 elemente 21 entsprechen somit in ihrer Ausgestaltung wie auch rungsbeispiel ein Differentialtransformator ist. Letzterer weist in ihrer Wirkungsweise den Gegenanschlagabschnitten 9a der einen Tauchanker auf, der am vordem Teil 16a des Stabes 16 Ausführungsform gemäss den Fig. 1 bis 5. Benachbarte Messbefestigt ist und sich bei Änderung des Abstandes zwischen den köpfe 20 sind mittels Verbindungsrohren 23 miteinander ver-beiden Messköpfen 5 relativ zu den stationären Wicklungen des bunden. Jedes dieser Verbindungsrohre 23 ist am einen Ende Differentialtransformators bewegt, was auf bekannte Weise die so mittels einer Gelenkverbindung 24 am mittleren Messkopf 20b Erzeugung eines zur Grösse der Bewegung des Tauchankers angebracht. Diese Gelenkverbindung 24 weist zwei Gelenkach-proportionalen elektrischen Signales zur Folge hat. sen auf, die rechtwinklig zueinander und zur Längsachse der

Zur Messung des Abstandes bzw. der Abstandsänderung Verbindungsrohre 23 stehen. Die Verbindungsrohre 23 sind zwischen zwei benachbarten Messmarken 3 wird die Messonde drehtest mit dem Messkopf 20b verbunden. Am andern Ende ist 4 in die in Fig. 2 gezeigte Messstellung gebracht. Wie bereits ss jedes Verbindungsrohr 23 längsverschieblich mit einem äussern erwähnt, werden dabei die Messköpfe 5 über die Zugstange 15, Messkopf 20a drehfest verbunden, wie das durch die Längsfüh-das Dynamometer 14 und die Zugfeder 13 gegen die Messmar- rangen 25 schematisch angedeutet ist. Zwischen dem Verbin-ken 3 gedrückt. Die Gegenanschläge 9 kommen dabei auf den dungsrohr 23 und dem zugeordneten äussern Messkopf 20a ist Anschlägen 7 zur Anlage. Wegen der beschriebenen Ausbil- eine Zugfeder 26 angeordnet. Am einen Messkopf 20a greift, dung der Anschlagsflächen 8 bzw. 10 als Kreiskegelmantelflä- f>o gegebenenfalls über ein nicht dargestelltes Dynamometer, eine chen bzw. Kugelflächen wird ein einwandfreier, genauer und Zugstange 27 an. Mittels der Zugfedern 26 werden die Mess-immer gleichbleibender Sitz der Messköpfe 5 auf den Messmar- köpfe 20b und 20a mit ihren Gegenanschlagelementen 21 mit ken 3 gewährleistet. Die Berührung der Gegenanschläge 9 mit dem erforderlichen Anpressdruck an die Messmarken 3 ange-den Anschlägen 7 erfolgt dabei entlang eines Kreises. Der Ab- presst. Im Innern der Verbindungsrohre 23 ist, wie die Figur 8 stand bzw. die Abständsänderung zwischen den auf den An- 65 zeigt, die eigentliche Messeinrichtung untergebracht. In jedem Schlägen 7 aufliegenden Messköpfen 5 wird auf die erwähnte Verbindungsrohr 23 verlaufen koaxial zu letzterem stabförmige Weise mittels des Längengebers 18 erfasst. Das Ausgangssignal Teile 28 und 29 des Messsystems, die in Längsrichtung des Verdes Längengebers 18 wird auf nicht dargestellte Weise mittels bindungsrohres 23 relativ zueinander verschiebbar sind. Die

beiden Messystemteile 28 sind mittels einer Kardanaufhängung 30 am mittleren Messkopf 20b befestigt, während die andern Messystemteile 29 ebenfalls mittels einer Kardanaufhängung an einem äusseren Messkopf 20a angebracht sind. Der Mittelpunkt jeder Kardanaufhängungen 30 fällt mit dem Mittelpunkt der Kugel zusammen, welche die Anschlagflächen 22 der Gegenan-schlagelemente 21 bestimmt.

Auf diese Weise wird sichergestellt, dass bei auf den Anschlägen aufliegenden Gegenanschlagelementen 21 die Messpunkte, deren Relativlage gemessen wird, genau festgelegt sind.

Die Ausbildung der beiden äusseren Messköpfe 20a geht aus der Figur 9 hervor. Zur Messung des Abstandes bzw. der Abstandsänderung zwischen benachbarten Messköpfen 20a und 20b in Längsrichtung der Messonde 19 ist ein Längengeber 31 vorhanden, der ebenfalls als Differentialtransformator ausgebildet ist und gleich funktioniert wie der Längengeber 18 der Messsonde 4. Der Tauchanker des Differentialtransformators ist mit dem hohlstabartigen Messystemteil 29 verbunden, so dass eine Relativbewegung zwischen den Messystemteilen 28 und 29 auf die früher beschriebene Weise die Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals des Längengebers 31 zur Folge hat.

Die Kardanaufhängung 30 weist zwei am Messkopf 20a ausgebildete, sich diametral gegenüberliegende Schneiden 30a auf, in denen ein Gelenkring 30b gelagert ist. Dieser Gelenkring 30b ist auf seiner Innenseite ebenfalls mit zwei sich gegenüberliegenden Schneiden versehen, die in Fig. 9 jedoch nicht sichtbar sind, da sie gegenüber den Schneiden 30a in Umfangsrichtung des Gelenkringes 30b um 90 ° versetzt sind. In diesen am Gelenkring 30b vorhandenen Schneiden ist der Messystemteil 29 gelagert.

In Fig. 10 ist die Ausbildung des mittleren Messkopfes 20b schematisch dargestellt. Zur Messung des Winkels zwischen den beiden Längsachsen 28a der Messystemteile 28 ist ein Mess-grössenumformer 32 bekannter Bauart vorhanden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Messgrössenumformer 32 ein Längengeber, im speziellen ein Differentialtransformator, der gleich aufgebaut ist wie die Längengeber 31 und so montiert ist, dass die Bewegungsrichtung des Tauchankers etwa rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Tauchanker der Längengeber 31 verläuft. Dieser Tauchanker des Längengebers 32 ist mit einem Verlängerungselement 33 verbunden, das am einen Messystemteil 28 befestigt ist und parallel zu dessen Längsachse 28a verläuft. Wird einer der beiden Teile 28 bezüglich des andern Teils verdreht, so hat das eine entsprechende Bewegung des Tauchankers des Längengebers 32 und somit auf die bereits beschriebene Weise die Erzeugung eines Ausgangssignales zur Folge. In Figur 10 sind gestrichelt noch zwei weitere Längengeber 32 dargestellt, bei denen bei einem gegebenen Auslenkwinkel Act der Tauchanker einen grösseren Weg zurücklegt als der Tauchanker des Längengebers 32. Je nach Mass der Auslenkung und der gewünschten Messgenauigkeit kann der geeignete Längengeber zur Messung herangezogen werden. Für eine Bestimmung des Winkels Aa genügt jedoch an sich ein einziger Längengeber.

Die Funktionsweise der Einrichtung gemäss den Fig. 6 bis 10 entspricht weitgehend derjenigen des Ausführungsbeispiels der Figur 1 bis 5. Die Messonde 19 wird in Messposition gebracht, in der über die Zugstange 27 und die Zugfedern 26 die Gegenanschlagelemente 21 an die Anschlagelemente der Anschläge angedrückt sind. Durch die Ausbildung der Anschlagflächen als Teile einer Kreiskegelmantelfläche bzw. einer Kugel wird, wie bereits beschrieben, eine genaue Positionierung der Messköpfe 20 gewährleistet. Mittels der Längengeber 31 wird der Abstand bzw. die Abstandsänderung zwischen den Messköpfen 20a und 20b, d.h. also der Abstand bzw. die Abstandsänderung zwischen benachbarten Messmarken 3, auf die bereits früher beschriebene Weise ermittelt. Allfällige Verschiebungen

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der Messmarken 3 in Längsrichtung des Messrohres 1, d.h. in Richtung X, können somit auf diese Weise erfasst werden.

Die Verschiebung einer Messmarke 3 quer zur Richtung X, z.B. in Richtung Y, hat zur Folge, dass der auf dieser Messmarke aufliegende mittlere Messkopf 20b in dieser Richtung Y gegenüber den beiden äussern Messköpfen 20a seitlich versetzt ist. Diese seitliche Versetzung bewirkt, dass zwischen den Längsachsen 28a der Messystemteile 28 ein Winkel Aa gebildet wird, wie das aus Fig. 10 hervorgeht. Dieser Winkel Aa wird mittels des Längengebers 32 gemessen und dient als Ausgangs-grösse zur Berechnung der seitlichen Versetzung des Messkopfes 20b bezüglich der Verbindungslinie zwischen den beiden äussern Messköpfen 20a. Durch Drehen der Messonde 19 um ihre Längsachse um 90 0 wird auf entsprechende Weise die seitliche Versetzung des Messkopfes 20b in Richtung Z bestimmt.

Bei der Durchführung einer Messung wird die Messonde 19 in Längsrichtung des Messrohres 1 nacheinander in die verschiedenen Messpositionen gebracht. In jeder Messposition erfolgt auf die beschriebene Weise eine Abstand- bzw. Lagemessung in den Richtungen X, Y, Z. In der Fig. 6 ist die Messonde 19 in der Messposition i dargestellt, in der einerseits die Abstände, bzw. Abstandsänderungen zwischen den Messmarken i und i -1 und i und i + 1 gemessen und die seitliche Versetzung der Messmarke i bezüglich der Messmarken i — 1 und i + 1 bestimmt wird. In der nachfolgenden Messposition i + 1, die durch die Messonde 19' dargestellt ist, erfolgt eine entsprechende Abstands- bzw. Abstandsänderungsmessung zwischen den Messmarken i + 1 und i, bzw. i + 1 und i + 2 sowie eine Bestimmung der seitlichen Versetzung der Messmarke i + 1 bezüglich der beiden benachbarten Messmarken i und i + 2. Durch Auf summierung der einzelnen Messwerte kann die relative bzw. die absolute räumliche Lage jeder Messmarke 3 bezüglich eines Fixpunktes oder einer Fixrichtung bestimmt werden.

Mittels derselben Messonde 4 bzw. 19 können an verschiedenen Messorten Messungen vorgenommen werden. Als ortsfeste Installationen im zu untersuchenden Medium ist nur das Messrohr 1 mit dem Messmarken 3 notwendig, während die Messonde wie bereits erwähnt portabel ist. Dies erlaubt zudem jederzeit eine einwandfreie Überprüfung der Funktionsweise der Messeinrichtung, d.h. der Längengeber 18,31 und 32. Mittels der Messonde 4 bzw. 19 können entlang des Messrohres 1 an verschiedenen Punkten Messungen vorgenommen werden.

Durch die besondere Ausbildung der Anschläge 7 und der Gegenanschläge 8 bzw. 21 wird ein genaues und immer gleich bleibendes Einspannen der Messonde 4,19 zwischen die Messmarken 3 ermöglicht wodurch Messungen mit grosser Genauigkeit reproduziert werden können. Die Messonde 4,19 ermöglicht die direkte Messung der relativen Lageverschiebungen von benachbarten Messmarken 3, ohne dass zu diesem Zwecke zwischen zwei grossen Messwerten zuerst die Differenz gebildet werden muss.

Um den Temperatureinfluss auf die Messungen möglichst gering zu halten, werden die Messmarken 3 und die für die Messung massgebenden Teile der Messonde 4,19 aus einem möglichst temperaturunempfindlichen Werkstoff hergestellt. Durch entsprechende Werkstoffauswahl ist zudem eine Kompensierung der Temperatureinflüsse möglich. Für die Messungen der Verschiebungen quer zur Messrohrlängsachse werden zwei Messungen durchgeführt, wobei die Messonde 19 zwischen den Messungen um ihre Längsachse um 180° gedreht wird. Auf diese Weise wird der Temperatureinfluss oder andere Fehlerquellen eliminiert.

Es versteht sich, dass die Längengeber 18 und 31 bzw. der Messgrössenumformer 32 auch anders als beschrieben ausgebildet werden kann. Zudem ist es auch denkbar, die Anschlagfläche 8 der Anschläge 7 als Kugelfläche auszubilden und den

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Anschlagflächen 10 bzw. 22 der Gegenanschläge 9 bzw. 21 die Gestalt von Kegelmantelflächen zu geben.

Die beschriebenen Einrichtungen eignen sich zur Bestimmung von Verschiebungen im Gelände, d.h. im Boden oder im

Fels, sowie in Bauwerken wie Aufschüttungen, Talsperren, Stollen, Kavernen, Brücken, Pfählungen, Schlitzwänden und dergleichen.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE Messung des Abstandes, bzw. der Abstandsänderung, zwischen

1. Verfahren zum Bestimmen von Verschiebungen in einem zwei Messköpfen (5, 20) einen vorzugsweise induktiven Län-festen Medium, insbesondere im Boden, im Fels und in Bauwer- gengeber aufweist.

ken, bei dem die Relativlage zwischen benachbarten Messstel- 12. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich-len, die in gegenseitigen Abständen im zu untersuchenden Me- s net, dass die Messeinrichtung zum Messen der seitlichen Abwei-dium angeordnet sind, festgestellt wird, dadurch gekennzeich- chung des mittleren Messkopfes (20b) einen den Winkel zwi-net, dass nacheinander die gegenseitige Lage von mindestens sehen den Verbindungsachsen (28a) zwischen dem mittleren zwei benachbarten Messstellen (3), die durch in einem Medium und den äusseren Messköpfen (20b, 20a) messenden Messgrös-verlaufenden Hohlraum (1) in gleichmässigen Abständen ange- senumformer (32), der vorzugsweise durch wenigstens einen, ordnete mechanische Anschläge (7) festgelegt werden, mittels io insbesondere induktiven, Längengeber gebildet ist, aufweist, einer Messonde (4,19), die wenigstens zwei als mechanische 13. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn-Gegenanschläge (9,21) ausgebildete, zumindest in ihrem ge- zeichnet, dass die Gelenkverbindung (24) zwischen den Mess-genseitigen Abstand veränderbare Messköpfe (5,20) aufweist, köpfen (20a, 20b) zwei rechtwinklig zueinander und zur Längsbestimmt wird, indem jeder Gegenanschlag (9,21) mit einem achse der Messonde (19) verlaufende Gelenkachsen aufweist. Anschlag (7) zur Anlage gebracht und die Relativlage der Mess- 15

köpfe (5,20) erfasst wird. 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9,10 oder 13,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Messköpfe (20a, 20b) mittels dass jeder von drei Messköpfen (20) der Messonde (19) mit eines die Messeinrichtung (31,32) umgebenden Rohres (23) einem von drei Anschlägen (7) zur Anlage gebracht wird und miteinander verbunden sind, welches gelenkig, jedoch drehfest sowohl der Abstand zwischen den Messköpfen (20) wie auch die 20 mit dem einen Messkopf (20b) verbunden und fest am andern seitliche Abweichung eines Messkopfes (20b) bezüglich der bei- Messkopf (20a) angebracht ist.

den andern Messköpfe (20a) ermittelt wird. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-14, dadurch
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An- gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (18,31) zur Messung spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstellen (3) des Abstandes bzw. der Abstandsänderung zwischen zwei Mess-durch in gleichmässigen Abständen in einem im Medium verlau- 25 köpfen (5,20) zwei in Messondenlängsachse relativ zueinander fenden Hohlraum (1) angeordnete mechanische Anschläge (7) verschiebbare Bauteile (16,17,28,29) aufweist, von denen festgelegt sind, deren gegenseitige Lage mittels einer Messonde jeder Bauteil mittels einer Kardanaufhängung (30) im Mittel-(4,19) bestimmbar ist, die wenigstens zwei miteinander verbun- punkt (0) der die Anschlagflächen (10,22) der Gegenanschläge dene, zumindest in ihrem gegenseitigen Abstand veränderbare (9,21) bestimmenden Kugel (Ku) an einem Messkopf (5,20) Messköpfe (5,20), die als mit den Anschlägen (7) zusammen- 30 befestigt ist.

wirkende mechanische Gegenanschläge (9,21) ausgebildet sind, 16. Messonde für eine Einrichtung nach Anspruch 3, ge-

und mindestens eine die Relativlage der Messköpfe (5,20) mes- kennzeichnet durch mindestens zwei miteinander verbundene,

sende Messeinrichtung (17,31,32) aufweist. zumindest in ihrem gegenseitigen Abstand veränderbare Mess-
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, köpfe (5,20), die als mechanische Gegenanschläge (9,21), die dass die Anschlagfläche (8) der Anschläge (7) durch eine Ke- 35 dazu bestimmt sind, mit im zu untersuchenden Medium in ge-gelmantelfläche und diejenige (10,22) der Gegenanschläge (9, genseitigen Abständen angeordneten mechanischen Anschlägen 21) durch eine Kugelfläche gebildet ist. (7) zur Anlage zu kommen, ausgebildet sind und durch minde-
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, stens eine Messeinrichtung (17,31,32) zum Messen der Rela-dass die Anschlagfläche der Anschläge (7) durch eine Kugelflä- tivlage der Messköpfe (5,20).

che und diejenige der Gegenanschläge (9,21) durch eine Ke- 40 17. Messonde nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

gelmantelfläche gebildet ist. dass die Anschlagfläche (10,22) der Gegenanschläge (9,21)
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch ge- durch eine Kugelfläche oder eine Kegelmantelfläche gebildet kennzeichnet, dass die Anschläge (7) auf der Innenseite eines ist.

im zu untersuchenden Medium eingebetteten Rohres (1) ange- 18. Messonde nach einem der Ansprüche 16 oder 17,

ordnet sind. 45 dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenanschläge (9,21) aus
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch ge- mehreren durch jeweils eine Lücke (11) voneinander getrennkennzeichnet, dass sowohl die Anschläge (7) wie auch die Ge- ten Abschnitten (9a, 21) bestehen.

genanschläge (9,21) aus mehreren durch jeweils eine Lücke 19. Messonde nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

(11) voneinander getrennten Abschnitten (7a, 9a, 21) bestehen. dass jeder Gegenanschlag (9,21) aus vier jeweils um 900 ge-
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, 50 geneinander versetzten Abschnitten (9a, 21) besteht.

dass jeder Anschlag (7) und jeder Gegenanschlag (9,21) aus 20. Messonde nach einem der Ansprüche 16-19, gekenn-

vier jeweils um 90° gegeneinander versetzten Abschnitten (7a, zeichnet durch zwei starr oder gelenkig, jedoch drehfest mitein-

9a, 21) besteht. ander verbundene Messköpfe (5).
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, gekenn- 21. Messonde nach einem der Ansprüche 16-20, dadurch zeichnet durch zwei starr oder gelenkig, jedoch drehfest mitein- 55 gekennzeichnet, dass die Messonde (19) drei Messköpfe (20) ander verbundenen Messköpfe (5). aufweist, von denen zwei Messköpfe (20a) mit dem dritten
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch Messkopf (20b) gelenkig, jedoch drehfest und im Abstand vergekennzeichnet, dass die Messonde (19) drei Messköpfe (20) änderbar verbunden sind, und dass eine Messeinrichtaig (31) aufweist, von denen zwei Messköpfe (20a) mit dem dritten zur Messung des Abstandes bzw. der Abstandsänderüng zwi-Messkopf (20b) gelenkig, jedoch drehfest und im Abstand ver- 60 sehen den jeweils miteinander verbundenen Messköpfen (20a, änderbar verbunden sind und dass eine Messeinrichtung (31) 20b) sowie eine Messeinrichtung (32) zum Messen der seitli-zur Messung des Abstandes, bzw. der Abstandsänderung, zwi- chen Abweichimg eines Messkopfes (20b) bezüglich der beiden sehen den jeweils miteinander verbundenen Messköpfen (20a, andern Messköpfe (20a) vorgesehen ist.

20b) sowie eine Messeinrichtung (32) zum Messen der seitli- 22. Messonde nach einem der Ansprüche 16,20 oder 21,

chen Abweichung eines Messkopfes (20b) bezüglich der beiden <>5 dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (31) zur andern Messköpfe (20a) vorgesehen ist. Messung des Abstandes bzw. der Abstandsänderung zwischen
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3,9 oder 10, zwei Messköpfen (20) einen vorzugsweise induktiven Längen-dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (18,31) zur geber aufweist.
23. Messonde nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung zum Messen der seitlichen Abweichung des mittleren Messkopfes (20b) einen den Winkel zwischen den Verbindungsachsen (28a) zwischen dem mittleren und den äusseren Messköpfen (20b, 20a) messenden Messgrös-senumformer (32), der vorzugsweise durch wenigstens, einen, insbesondere induktiven, Längengeber gebildet ist, aufweist.
24. Messsonde nach Anspruch 20, oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkverbindung (24) zwischen den Messköpfen (20a, 20b) zwei rechtwinklig zueinander und zur Längsachse der Messonde (19) verlaufende Gelenkachsen aufweist.
25. Messonde nach einem der Ansprüche 20,21 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Messköpfe (20a, 20b) mittels eines die Messeinrichtung (31,32) umgebenden Rohres (23) miteinander verbunden sind, welches gelenkig, jedoch drehfest mit dem einen Messkopf (20b) verbunden und fest am andern Messkopf (20a) angebracht ist.
26. Messonde nach einem der Ansprüche 16-25, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (18,31) zur Messung des Abstandes bzw. der Abstandsänderung zwischen zwei Messköpfen (5,20) zwei in Messondenlängsachse relativ zueinander verschiebbare Bauteile (16,17,28,29) aufweist, von denen jeder Bauteil mittels einer Kardanaufhängung (30) im Mittelpunkt (0) der die Anschlagflächen (10,22) der Gegenanschläge (9,21) bestimmenden Kugel (Ku) an einem Messkopf (5,20) befestigt ist.