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Die
Erfindung betrifft ein Sensorkabel für faseroptische Temperaturmessungen,
insbesondere zur Bestimmung von durch Fluidbewegungen, d. h. von
durch Flüssigkeiten
und/oder Gasen verursachten Temperaturfeldern oder Temperaturanomalien.
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Aus
dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 93 18 404 U1 ist eine Einrichtung zum
Bestimmen von Temperaturen unter Zuhilfenahme von faseroptischen
Lichtwellenleitern bekannt. Dabei wird die Temperaturabhängigkeit
der Rückstreuung
in Lichtwellenleitern ausgenutzt und gemäß dortiger Lehre zur Überwachung
der Temperaturentwicklung in Deponien verwendet. Nach
DE 93 18 404 U1 kommen als
flächiges
Gebilde in Mäanderform
angeordnete Lichtwellenleiter, aber auch in Schneckenform oder dergleichen überkreuzt
angeordnete Lichtwellenleiter zum Einsatz.
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Lichtwellenleiter
sind in verschiedensten Ausführungsformen
erhältlich.
In dem Katalog „Lapp-Kabel" der Consen-Lapp
com GmbH (Hannover, Stuttgart, DE, Katalog 98/99) sind beispielsweise vier
HITRONIC®-Spezial-LWL-Kabel
zur Außenverlegung
aufgeführt.
Diese unterscheiden sich unter anderem in der maximalen Anzahl der
Glasfasern oder der Bündeladern.
Zudem sind verschiedene Materialien bzgl. der Ummantelung der LWL-Kabel
und der verwendeten Bündeladern
aufgezeigt.
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Auch
in dem Katalog „Fiber
Optic Cables for Quality Networking" der Optical Cable Corporation (Roanoke,
Virginia, USA) aus dem Jahr 1985 wurden bereits elektro-optische
Kabel angeboten. Dabei handelt es sich um einen Verbund aus Kupferleitungen
und Glasfaserleiter in einem einzelnen Verbundkabel. Die Glasfaserleiter
sind dabei zunächst
mit einer Akrylfaserbeschichtung ummantelt. Es folgt ein Dämpfermaterial
mit einem Durchmesser von 900 μm,
welches wiederum mit einem Kevlarmantel umgeben ist. Die äußerste Schicht
des Glasfaserleiterkabels bildet ein elastomeres oder Fluoropolymermaterial.
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Das
Verfahren zur faseroptischen Temperaturmessung ist seit Anfang der
80er Jahre bekannt und geht auf eine Entwicklung der Universität Southampton,
Großbritannien,
zurück.
Dieses Verfahren basiert auf der Optical Time Domain Reflectrometry
(OTDR)-Methode.
Hier wird das Licht eines Impulslasers in einen Lichtwellenleiter
eingekoppelt. Bei der Ausbreitung des Laserlichtimpulses wird das Licht
an den Molekülen
des Lichtwellenleiters gestreut. Die Intensität und die spektrale Zusammensetzung
des Streulichts werden durch die Moleküle im Lichtwellenleiter und
deren Verhalten bestimmt.
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Das
rückgestreute
Licht wird mit Hilfe eines Richtungskopplers aus dem Lichtwellenleiter
ausgekoppelt und detektiert. Im Idealfall, d. h. bei einem homogenen
Lichtwellenleiter, zeigt die Intensität des Rückstreulichts einen exponentiellen
Abfall mit der Zeit. Mit Hilfe der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit
des Lichtes im Lichtwellenleiter kann aus dem zeitlichen Verlauf
der Intensität
des Rückstreulichts der
vom Licht zurückgelegte
Weg berechnet werden. Damit ist eine genaue Bestimmung der Lage
von Gebieten mit veränderter
Rückstreuintensität möglich.
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Das
rückgestreute
Licht setzt sich aus verschiedenen spektralen Anteilen zusammen,
die durch unterschiedliche Mechanismen der Wechselwirkung zwischen
dem Laserlicht und dem Lichtwellenleiter-Baustein hervorgerufen
werden. Die Rayleigh-Rückstreukomponente,
die die gleiche Wellenlänge
wie der in den Lichtwellenleiter eingekoppelte Primärlaserimpuls
hat, liefert den größten Peak
im Streulichtspektrum und bestimmt dadurch wesentlich den exponentiellen
Abfall der Intensitäts-Zeit-Kurve des
Rückstreulichts.
Da Inhomogenitäten
im Lichtwellenleiter, Risse, Spleißverbindungen oder ähnliche
Sachverhalte eine Intensitätsveränderung
in der Rayleigh-Rückstreukomponente
bewirken, wird diese Komponente des Streulichtspektrums zur Qualitätskontrolle
von Lichtwellenleitern, aber auch zur Fehlerortung verwendet. Die
Rayleigh-Rückstreukomponente
ist aufgrund ihres Entstehungsmechanismus praktisch unabhängig von
Temperatureinflüssen.
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Die
Phonon-Photon-Wechselwirkung des Laserlichts, d. h. die Wechselwirkung
des Laserlichts mit den thermisch induzierten Gitterschwingungen
im Lichtwellenleiter, ist die Ursache für das Raman-Rückstreulicht,
dessen Intensität
demzufolge von der Temperatur abhängt. Der Lichtwellenleiter wird
dadurch selbst zum sensitiven Element. Aufgrund seines Entstehungsmechanismus
setzt sich das Raman-Streulicht aus zwei Komponenten, der Stokes-Linie
und der Anti-Stokes-Linie zusammen. Diese Spektrallinien liegen,
um eine bestimmte Wellenzahl verschoben, symmetrisch zum Peak der
Rayleigh-Linie. Während
die Stokes-Linie in erster Näherung
temperaturabhängig
ist, zeigt die Intensität
der kürzer
periodischen Anti-Stokes-Linie eine ausgeprägte Temperaturabhängigkeit.
Bei dem faseroptischen Meßprinzip
wird also aus dem Streulichtspektrum ein Herausfiltern der beiden
Komponenten des Raman-Streulichts vorgenommen. Durch eine Verhältnisbildung
der Intensitäten
der beiden Linien werden alle Einflüsse, die auf Veränderungen
der Lichtquelle oder anderer äußerer Einwirkungen
auf den Lichtwellenleiter zurückzuführen sind,
mit Ausnahme der Temperatur eliminiert.
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In
Analogie zum Radarprinzip wird das Laserlicht als kurzer Lichtimpuls
mit einer Impulsdauer von ca. 10 ns in den Lichtwellenleiter eingekoppelt und
die Intensitäten
der Stokes- und der Anti-Stokes-Linie des Raman-Streulichts zeitaufgelöst registriert.
Durch die Auswertung des Intensitätsverhältnisses von Anti-Stokes- und
Stokes-Linie wird die Temperatur eines kleinen Lichtwellenleiter-Abschnitts
bestimmt, während
die zugehörige
Ortskoordinate aus der entsprechenden Laufzeit des rückgestreuten
Lichtimpulses ermittelt wird. Die Temperatur kann entlang der optischen
Faser mit einer hohen geometrischen Auflösung gemessen werden, wobei
die optische Faser selbst wie dargestellt der Temperatursensor ist.
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Die
Faserlänge
kann mehrere Kilometer betragen, so daß auch eine engmaschige flächenhafte oder
räumliche
Verlegung des optischen Kabels möglich
ist.
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Aus:
Geothermische Energie; Mitteilungsblatt der Geothermischen Vereinigung
e. V., Nr. 18, 5. Jg., März
1997, ist der Einsatz faseroptischer Temperaturmessungen zur Erfassung
und Überwachung des
Temperaturfelds an Erdwärmesonden
bekannt. Demnach ist es möglich,
mit hoher Ortsauflösung
die zeitliche Entwicklung des Temperaturfelds unmittelbar an einer
Erdwärmesonde
sowie innerhalb und der Umgebung eines Erdwärmesondenfelds zu erfassen
und zu überwachen.
Bei der bekannten Anordnung wurden an bis zu einer Tiefe von 200
m abgeteuften Bohrungen eines Erdwärmespeichers faseroptische
Meßkabel
als äußere Meßschleife
an einer um die unverrohrte Bohrung eingebrachte Duplex-Erdwärmesonde
angeordnet. Hierdurch besteht die Möglickeit, das Temperaturfeld
in der Umgebung des Abwärtsstroms
und des Aufwärtsstroms
getrennt zu erfassen. Aus den Messungen wurde deutlich, daß die zeitliche
Entwicklung der Temperatur bei der Wärmeausspeisung in wenigen Stunden
abfällt
und einen charakteristischen Verlauf mit deutlichen Anomalien annimmt.
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Aus
den Messungen konnte erkannt werden, daß die Auskühlung der wassergesättigten
porösen Schichten
sehr langsam verläuft,
während
sich im Bereich von Schluff- und Tonschichten schnell ein Kühlmantel
bildet. Bei der Wärmeeinspeisung
treten die gleichen systematischen Effekte wie bei der Wärmeleitfähigkeit
auf. Die Sande haben daher folglich eine wesentlich größere effektive
Wärmeleitfähigkeit, wobei
hierunter die Summe aus konduktivem und advektivem bzw. konvektivem
Wärmetransport
verstanden wird.
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Bei
der Meßanordnung
zur Überwachung des
Temperatursfelds an Erdwärmesensoren
wurde ein gemeinsamer Mechanismus festgestellt dergestalt, daß bezogen
auf die Gleichgewichtstemperatur, nämlich die Gebirgstemperatur,
sich die Temperatur in der unmittelbaren Umgebung der Erdwärmesondenschläuche bei
der Wärmeeinspeisung
um bis zu 8° oder
9° erhöht und bei
der Ausspeisung um ca. 6° erniedrigt.
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In
inpermeablen Schichten mit niedrigen Wärmeleitfähigkeitswerten bildet sich
ein Kühlmantel aus,
da durch die reine Wärmeleitung,
d. h. Konduktion nicht genügend
Wärme nachgeliefert
werden kann. In porösen,
wassergefüllten
Schichten wird in der unmittelbaren Umgebung um die Erdwärmesonde
das Porenwasser abgekühlt.
Die Gebirgstemperatur ist höher,
so daß sich
in der porösen
Schicht in unmittelbarer Umgebung der Erdwärmesonde zunächst kleinräumige Konvektionszellen
bilden können, über die
Wärme zu
der Wärmesenke
an der Erdwärmesonde
transportiert wird. Dadurch sinkt die Temperatur nicht so stark
ab wie in den inpermeablen Schichten, und es bildet sich ein Temperaturmaximum
aus. Mit anderen Worten konnten durch den Heiz- bzw. Kühleffekt
beim Ein- und Ausspeisen von Wärme
die Eigenschaften hinsichtlich Wärmetransport
der umgebenden Schichten bestimmt werden, obwohl ein advektiver
Wärmetransport
durch fließendes
Grundwasser nicht oder nur mit geringer Grundwasserströmung vorhanden
war.
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Von
der Anmelderin wurde weiterhin vorgeschlagen, faseroptische Laserradar-Temperaturmessungen
zur Erfassung und zum Nachweis von Zuflußzonen in Feldfugen von Talsperren
oder ähnlichen
Wassersperrbauwerken durchzuführen.
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Dabei
wurde davon ausgegangen, daß im Falle
einer Leckage durch Undichtigkeiten am Feldfugenblech einer Talsperre
die Temperatur-Teufen-Verteilung in der Feldfuge im Bereich der
Zuflußzone
eine Unstetigkeitsstelle aufweist. Eine entsprechende Genauigkeit
der Temperaturauflösung
zum Bestimmen derartiger Leckagen im Bereich von mindestens 0,1°K ist hierfür erforderlich.
Die Messung der Temperatur-Teufen-Verteilung in Feldfugen mit konvektionellen
Temperatursonden, so wurde festgestellt, birgt die Gefahr, daß es bei
dem teilweise sehr geringen lichten Durchmesser der Fugen, der stellenweise
nur unwesentlich größer als
der Durchmesser der eingesetzten Temperaturmeßsonde ist, zu Verwirbelungen
in der Feldfuge und damit zu deutlichen Störungen des zu messenden Temperaturprofils kommen
kann. Indikationen hierfür
sind Unterschiede zwischen den beim Ablassen und den beim Aufholen
der Sonde gemessenen Temperaturwerten. Weiterhin ist im Fall geringerer
Durchströmungsgeschwindigkeiten
des fluiden Mediums in der Fuge es sehr erschwert, unter Berücksichtigung
vertretbarer Meßzeiten
und Tagesgang-Temperaturverläufen
Leckagen schnell und sicher zu ermitteln. Darüber hinaus wurde bei den Feldversuchen
ein exaktes Einmessen der Meßkabel
durch dort befestigte Heizschleifen, die am Meßkabel befestigt waren, erreicht.
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Aus
dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 298 21 223 U1 ist eine Vorrichtung zur
Messung von Fluidbewegungen mittels Lichtwellenleiter bekannt, wobei
gemäß dortiger
Lehre Mittel zur zumindest zeitweisen Zufuhr von Wärme zum
Lichtwellenleiter oder Mittel zum zumindest zeitweisen Entzug von Wärme vom
Lichtwellenleiter vorgesehen sind. Diese Mittel sollen eine oder
mehrere elektrische Leiter umfassen, die den Wärmeaustausch mit dem Lichtwellenleiter
sicherstellen.
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Mit
der im genannten Gebrauchsmuster beschriebenen Lösung soll die erforderliche
Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des strömenden und/oder
sickernden Fluids und der Temperatur des Mediums in der Umgebung
des Lichtwellenleiters erreicht werden. Mit Hilfe des dort gezeigten elektrischen
Heizleiters, der zu einem indirekten Wärmeaustausch mit dem Lichtwellenleiter
führt,
erwärmt
sich letzterer. Die Heizleiter können
um den Lichtwellenleiter angeordnet sein, d. h. ihn umschließen oder
ihn in Art einer Wicklung oder als Geflecht umgeben oder im wesentlichen
parallel zum Lichtwellenleiter verlaufen. Als besonders vorteilhafte
Lösung
wird gemäß
DE 298 21 223 U1 herausgestellt, das
metallische Schutzgeflecht von Glasfaserkabeln als elektrischen
Leiter zur Erwärmung
zu benutzen. Hier soll die Schutzumhüllung eine Doppelfunktion ausüben.
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Zurückgehend
auf umfangreiche Untersuchungen der Anmelderin hat sich jedoch gezeigt,
daß die
im Gebrauchsmuster
DE
298 21 223 U1 vorgestellte Lösung der Zuführung von
Wärme quasi von außen gerichtet
hinein in ein in üblicher
Weise vorkonfektioniertes Sensorkabel insofern von Nachteil ist,
daß primär die Umgebung,
nicht jedoch das eigentliche Sensorkabel, nämlich die Lichtwellenleiter-Fasern,
mit thermischer Energie beaufschlagt und damit geheizt bzw. gekühlt werden.
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So
entstehen bei Aufheizung des Lichtwellenleiter-Sensorkabels quasi
thermische, mantelförmige
Schutzzonen, die erst dann von einem fluiden, strömenden Medium
mit dem Nachweis einer Temperaturanomalie durchbrochen werden, wenn
dieses Medium über
eine ausreichende Wärmetransportkapazität verfügt. Demnach
führt das
vorgeschlagene Heizen, aber auch Kühlen durch die Auswirkung auf die
unmittelbare Umgebung zu einer reduzierten Meß- und damit Nachweisempfindlichkeit
faseroptischer Laserradar-Temperaturmessungen.
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Die
DE 196 21 797 A1 zeigt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leckageüberwachung an Objekten und
Bauwerken. Mittels passiver Temperatursensoren in Form eines oder
mehrerer Lichtwellenleiter soll im Fall einer Leckage das Leck durch
Ermitteln der Temperaturänderungen
im Bereich der Leckage erfaßt
werden. Die Lichtwellenleiter werden im wesentlichen schlaufenförmig mit
vertikal verlaufenden Schlaufenästen
in Hydraulikleitungen, in Hohlrohren oder in Schläuchen, aber
auch in durch ein Horizontalbohrverfahren verlegten Rohren angeordnet.
Voraussetzung für
eine erfolgreiche Leckageüberwachung
ist jedoch ein ausreichender Temperaturunterschied zwischen dem
fluiden Medium und der jeweiligen Umgebung.
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Eine ähnliche
Lösung
zeigt das Verfahren und die zugehörige Vorrichtung zur Bestimmung thermischer
Parameter nach
DE
41 27 646 C2 .
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Dort
ist ein Hohlgestänge
in den Boden eingebracht, wobei mehrere in einer Sensorkette angeordnete
Sensoren in das Hohlgestänge
eingesetzt werden. Die in einer Sensorkette angeordneten Sensoren
sollen eine quasi kompakte Meßsonde
bilden, wobei der Sondenkörper
zusätzlich
einen Heizdraht aufweist. Der Heizdraht dient einer gezielten Erwärmung der
Meßsonde,
um hierdurch eine Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit des umgebenden Bodens durchführen zu
können.
Dabei wird die Erkenntnis genutzt, daß der Anstieg der Temperatur
in der Sonde proportional zur Wärme- bzw. Temperaturleitfähigkeit
des erwähnten,
die Meßanordnung
umgebenden Bodens ist.
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Aus
der
DE 199 50 111
C1 ist ein Sensorkabel für faseroptische Temperaturmessungen
bekannt, das innerhalb der Kabelseele mindestens eine, eine oder
mehrere Lichtwellenleiter-Fasern aufweisende Bündelader sowie der Bündelader
eng benachbart mindestens eine elektrische Heizleitung oder eine
ein Kühlmedium
führende
Leitung aufweist, wobei die Hohlräume der Kabelseele verfüllt sind
und die Kabelseele von einer Bewicklungsfolie umgeben ist.
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Aus
dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, ein weitergebildetes
Sensorkabel für
faseroptische Temperaturmessungen nach
DE 199 50 111 C1 anzugeben,
das verhindert, daß sich
ein thermischer, störender
quasi Schutzmantel außerhalb des
Sensorkabels, d. h. zum umgebenden Medium aufbaut und ein verbesserter
kontrollierter Aufbau eines definierten Temperaturfelds in der Umgebung der
Heiz- bzw. Kühlleitung
vorgenommen werden kann.
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Die
Lösung
der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Sensorkabel gemäß den Merkmalen des
Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen darstellen.
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Demnach
ist also vorgesehen, innerhalb der Kabelseele mindestens eine elektrische
Heizleitung oder eine ein Kühlmedium
führende
Kühlleitung
anzuordnen, die im wesentlichen in der Kabelmitte verläuft, wobei
zwischen der Heiz- oder Kühlleitung
und dem Lichtwellenleiter oder den Lichtwellenleitern Abstandshalter
aus einem Material geringer Wärmeleitfähigkeit
angeordnet sind, und zwar derart, dass der mindestens eine Lichtwellenleiter
sich in einem konstanten radialen Abstand von der Heiz- oder Kühlleitung
befindet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere, untereinander gleich beabstandete Lichtwellenleiter,
die Heiz- oder Kühlleitung
radial umgebend, angeordnet. Die Abstandshalter können als Verbindungsstege
mit Halteklammern für
die Lichtwellenleiter und mit einer zentralen Bohrung oder Aussparung
zur Aufnahme der Heiz- oder Kühlleitung
ausgebildet sein.
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Ebenso
können
die Abstandshalter Scheibenelemente darstellen, welche radial verlaufende Stege
besitzen, wobei im Bereich der äußeren Stegenden
Befestigungsnasen oder dergleichen Mittel für die Lichtwellenleiter angeordnet
sind. Die Scheibenelemente besitzen weiterhin bevorzugt eine radial
verlaufende Einführöffnung mit
zentralem Klemmschlitz für
das sichere Arretieren der Heiz- oder Kühlleitung.
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Durch
die im Inneren der Kabelseele angeordneten elektrischen Heizleiter
mit einem definierten Widerstand je Meter bzw. Kilometer Kabellänge gelingt
es mit geringer elektrischer Energie, ein ausreichendes und nennenswertes
Aufheizen sicherzustellen, ohne daß bei den üblicherweise eingesetzten großen Kabellängen die
Masse des Kabels unvertretbar hoch ansteigt.
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Die
erwähnte
Bewicklung, welche das Kabel umgibt, besteht aus einem Kunststoffmaterial
und ist von einer peripheren Zugentlastung umgeben.
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Zwischen
einem Kunststoff-Innenmantel und einem Kunststoff-Außenmantel
ist eine Armierung in Form eines kunststoffbeschichteten, vorzugsweise verchromten
Stahlbands vorgesehen. Das Stahlband ist längslaufend mit geeigneter Überlappung
aufgebracht und bevorzugt geriffelt.
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Durch
die beschriebene Sensorkabelform sind ausreichende Zugfestigkeiten
sowie Belastungswerte in Sachen Querdruck, Schlag und wiederholte
Biegung gegeben. Die Materialauswahl in Verbindung mit den Füllstoffen
sichert eine ausreichende Temperaturwechsel-Beständigkeit bei gegebener Längswasserdichtigkeit.
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Die
vorstehenden Ausführungsformen
des Sensorkabels gewährleisten
einen unmittelbaren schnellen und direkten Wärmeübergang zwischen Heizleitung
bzw. der ein Kühlmedium
führenden
Leitung zum mindestens einen sensitiven Lichtwellenleiter.
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Die
optimierte Möglichkeit
des Beheizens oder Kühlens
des für
die Erfassung thermischer Anomalien maßgeblichen Lichtwellenleiters
gestattet es, mit hoher Präzision
auch sehr langsam verlaufende, eine geringe Wärmetransportkapazität besitzende Strömungen bzw.
Fluidbewegungen zu erfassen.
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Die
geringe Wärmekapazität der Gesamtanordnung
des Kabels ermöglicht
einen nahezu Pulsbetrieb, d. h. es sind kurze Zyklen zwischen Aufheizen
und Abkühlen
erreichbar.
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Beim
Einsatz des erfindungsgemäßen Sensorkabels
besteht die Möglichkeit,
durch gezielte, im Kabel ausgebildete Wärmebrücken oder Bereiche erhöhter Wärmeübergangswiderstände künstliche Temperaturpeaks
zu erzeugen, die zu Eichzwecken bzw. zum Erfassen der momentanen
Aufheiztemperatur ohne Einsatz weiterer, diskreter Sensoren genutzt
werden können.
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Dadurch,
daß die
elektrische Heizleitung im Inneren des Sensorkabels befindlich ist,
können
die ansonsten vorgesehenen Armierungs- und Schutzummantelungen auch
gleichzeitig zum Schutz des Heizleiters vor Beschädigung genutzt
werden, ohne daß sich
der Außenumfang
des Kabels unerwünscht erhöht.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Zuhilfenahme von
Figuren näher
erläutert
werden.
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Hierbei
zeigen:
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1 eine
Anordnung eines einzigen, vom Heiz- und/oder Kühlleiter beabstandeten Lichtwellenleiters;
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2 eine
Anordnung mit radial gegenüberliegenden,
vom zentralen Heiz- oder Kühlleiter gleichmäßig radial
beabstandeten zwei Lichtwellenleitern; und
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3 eine
Anordnung mit radial gleichmäßig beabstandeten
vier Lichtwellenleitern, welche untereinander jeweils gleiche Abstände aufweisen,
so daß vier
definierte Meßquadranten
entstehen.
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Allen
Ausführungsbeispielen
ist gemeinsam, daß unter
Berück
sichtigung der Lehre nach
DE
195 50 111 C1 die Heiz- oder Kühlleitung in der Kabelmitte
und der oder die Lichtwellenleiter radial beanstandet um die zentrale
Leitung, jedoch nicht in unmittelbarem thermischen Kontakt mit dieser
stehend, angeordnet sind.
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Eine
solche genaue definierte, getrennte Anordnung von Heiz- bzw. Kühlleitung
und den Lichtwellenleiter-Meßfasern
ermöglicht
einen kontrollierten Aufbau eines definierten Temperaturfelds in
der Umgebung der Heiz- bzw. Kühlleitung.
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Dabei
sind die durch das oder die Meßkabel bestimmten
Temperaturwerte direkt von den Materialparametern des im Zwischenraum
zwischen Heiz- bzw. Kühlleitung
und den Lichtwellenleiter-Meßkabeln
befindlichen Stoffes abhängig.
Wird die Anordnung gemäß 3 mit
vier Lichtwellenleitern, d. h. je einem Leiter pro Quadrant verwendet,
so kann mit Hilfe von Simulationsrechnungen aus der anisotropen
Deformation des gemessenen Temperaturfelds nicht nur die Strömungsrichtung,
sondern auch die Strömungsgeschwindigkeit
ermittelt werden.
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In
den Figuren ist mit 1 jeweils die Heiz- oder Kühlleitung
bezeichnet. Radiale Abstandshalter 2 dienen dem beabstandeten
Fixieren des oder der Lichtwellenleiter 3.
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Bei
einer Ausführungsform
können
die Abstandshalter als Verbindungsstege bevorzugt aus Kunststoffmaterial
ausgeführt
sein und Halteklammern für
die Lichtwellenleiter sowie eine zentrale Bohrung oder Aussparung
oder eine Klammer für
die Heiz- oder Kühlleitung
besitzen.
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Auch
sind insbesondere für
eine Anordnung nach den 2 oder 3 Abstandshalter
in Form von Scheibenelementen denkbar, die radial verlaufende Stege
aufweisen. Im Bereich der äußeren Stegenden
können
dann Befestigungsnasen für
die Lichtwellenleiter angeordnet sein, welche diese im wesentlichen
spannungsfrei halten.
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Die
Scheibenelemente besitzen weiterhin eine radial verlaufende Einführöffnung mit
zentralem Klemmschlitz, so daß die
Heiz- oder Kühlleitung
fixierbar ist.
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Die
beschriebene Anordnung befindet sich innerhalb des mit einer äußeren Armierung
versehenen Kabels oder wird von einer solchen Armierung ummantelt.
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Selbstverständlich besteht
ebenso die Möglichkeit,
mehr als vier den Quadranten zugeordnete Lichtwellenleiter vorzusehen,
wenn eine höhere
Auflösung
bezüglich
der Strömungsrichtung
oder Strömungsverteilung
als meßtechnische
Aufgabenstellung gegeben ist.
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- 1
- Heiz-
oder Kühlleitung
- 2
- Abstandshalter
- 3
- Lichtwellenleiter
bzw. Lichtwellenleiter-Meßfaser