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Die
Erfindung betrifft ein Längenmessgerät, umfassend
ein flexibles Maßband
mit in Längsrichtung
des Maßbands
in gleichen Abständen
voneinander vorgesehenen Markierungen.
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Auf
der Basis eines Maßbands
aufgebaute Längenmessgeräte für Messbereiche
von mehr als 50 m sind meistens relativ groß und schwer, insbesondere
wenn, wie dies bei Grundwasser-Pegelmessgeräten der Fall ist an einem Ende
ein Berührungssensor
angebracht ist, der über
in das Maßband
integrierte elektrische Leiter mit einer optischen oder akustischen
Signalquelle am anderen Ende des Maßbands verbunden ist. Zur Messung
des Grundwasserpegels wird der mit einem Gewicht beschwerte Sensor
in ein in das Erdreich eingebautes Pegelrohr abgesenkt, bis der
Sensor auf die Pegeloberfläche
des Grundwassers auftrifft und die optische oder akustische Signalquelle
auslöst.
Die Entfernung zum Grundwasserpegel kann dann unmittelbar an dem Maßband beispielsweise
mit Bezug zum oberen Ende des Pegelrohrs abgelesen werden. Bei solchen,
auch als „Kabellichtlot" bezeichneten Pegelmessgeräten ist
das die elektrischen Leiter enthaltende Maßband relativ dick, so dass
die das Maßband
aufnehmende Wickeltrommel voluminös ist. Darüber hinaus ist das die elektrischen
Leiter enthaltende Maßband
mechanisch relativ empfindlich und teuer.
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Aus
US 2 466 251 ist es bekannt
das aus magnetisierbarem Stahl bestehende Tragseil eines in ein Ölbohrloch
abzusenkenden Bohrgeräts
in gleichbleibenden Abständen
zu magnetisieren und zur Längenmessung
die Magnetisierungsmarken mittels eines auf das Magnetfeld der Marken
ansprechenden Magnetfeldsensors zu erfassen und zu zählen. Nachteil
eines solchen Längenmesssystems
ist, dass sich die Magnetisierungsmarken relativ leicht löschen lassen,
insbesondere, wenn sie bei auf einer Wickeltrommel aufgewickeltem
Tragseil nebeneinander zu liegen kommen. Das bekannte Messsystem
ist deshalb relativ unzuverlässig.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung ein Längenmessgerät anzugeben,
das relativ kompakt ist und betriebssicher arbeitet.
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Die
Erfindung geht von einem Längenmessgerät aus, welches
ein flexibles Maßband
mit in Längsrichtung
des Maßbands
in gleichen Abständen voneinander
vorgesehenen Markierungen umfasst und ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Maßband einen
Strang aus einem Magnetfluss leitenden Material umfasst und der
Strang zur Bildung der Markierungen in gleichen Abständen voneinander
angeordnete Bereiche aufweist, in welchen der Wert der relativen
Permeabiliät
des Strangs vom Wert der relativen Permeabiliät des Stangs zwischen den die
Markierungen bildenden Bereichen abweicht, und dass dem Maßband eine
die Markierungen abhängig
von einem den Wert der relativen Permeabiliät des Strangs repräsentierenden
Meßparameter
erfassende Längenmessanordnung
zugeordnet ist.
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Anders
als bei dem aus
US 2 466 251 bekannten
Längenmesssystem
wird der den Magnetfluss leitende Strang nicht permanent magnetisiert, sondern
es wird seine relative Permeabiliät, d.h. sein örtlicher
spezifischer magnetischer Widerstand im Bereich der Markierungen
gezielt verändert.
Das Maßband
ist damit unempfindlich gegenüber
den im Betrieb auftretenden Einflüssen. Das Maßband kann verhältnismäßig kleine
Querschnittsabmessungen haben, so dass das Längenmessgerät, selbst wenn es für einen
großen
Längenmessbereich
bestimmt ist, relativ kompakt aufgebaut werden kann.
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Bei
dem Längenmessgerät kann es
sich um ein inkrementales Messgerät handeln, welches im Verlauf
einer Verschiebebewegung des Maßbands relativ
zu der Längenmessanordnung
die Länge
des Verschiebewegs durch Zählen
der erfassten Markierungen ermittelt. Es kann sich aber auch um
ein die Position des Maßbands
als Absolutwert ermittelndes Gerät
handeln, wenn die Markierungen jeweils mehrere Bereiche mit von
der relativen Permeabiliät
der Bereiche zwischen den Markierungen abweichender relativer Permeabiliät umfassen
und diese Bereiche eine Positionscodeinformation für die Markierung
repräsentieren.
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In
den die Markierungen definierenden Bereichen des Strangs lässt sich
die relative Permeabiliät
des Strangmaterials auf unterschiedlichste Weise gezielt verändern. Beispielsweise
lässt sich
der Querschnitt des Strangs verändern,
indem er mit Vertiefungen, wie zum Beispiel Nuten oder Rillen oder Erhebungen,
zum Beispiel Rippen oder Wulste versehen wird. Es genügt, wenn
sich die Querschnittsänderungen
lediglich über
einen Teil der Umfangslänge
des Strangs erstrecken. Vorzugsweise erstrecken sich die Querschnittsänderungen
jedoch über den
gesamten Umfang des Strangs.
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Alternativ
aber auch zusätzlich
kann der Gehalt an wenigstens einem Materialbestandteil des Strangs
in dem die Markierung definierenden Bereich verändert werden. Beispielsweise
kann hierzu der Reinheitsgrad oder der Gehalt an Legierungselementen
variiert werden. In einer besonders einfach realisierbaren Variante
kann die relative Permeabiliät des
Strangmaterials auch durch eine im Bereich der Markierung gezielte
thermische Behandlung variiert werden. Durch die thermische Behandlung
kann bei hinreichend hoher Temperatur die Härte oder die Festigkeit oder
die Einhärtungstiefe
des Strangs verändert
werden. Die thermische Behandlung kann mit herkömmlichen, örtlich begrenzt einsetzbaren
Glüh- oder Schweißverfahren,
bespielsweise einem Mikroplasmaschweißverfahren oder dergleichen
erreicht werden. In einer weiteren Alternative kann die Materialstruktur
des Strangs auch durch gezieltes Dehnen oder Stauchen des Strangmaterials
für die
Erzeugung der Markierungsbereiche verändert werden.
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Die
vorstehend erläuterten
Möglichkeiten Markierungsbereiche
an dem Strang anzubringen, verändern
die Materialeigenschaften des Stangs. Zusätzlich oder alternativ kann
jedoch auch die Konstruktion des Strangs als solchen für das Bereitstellen
der Markierungen ausgenutzt werden. Der Strang ist in einer bevorzugten
Ausgestaltung als Seil ausgebildet, welches mehrere miteinander
verdrillte Litzen umfasst, wobei wenigstens eine der Litzen aus dem
magnetisch leitenden Material besteht. Der schraubenlinienförmige Verlauf
der Litzen sorgt für eine
periodische „Modulation" der relativen Permeabiliät längs des
Seils. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Seil mehrere magnetisch
leitende Litzen aufweist, von denen wenigstens ein Paar in dem Seil in
einem Abstand voneinander verläuft,
der sich vom Abstand wenigstens eines anderen Paars unterscheidet.
Die letztgenannte Variante zeichnet sich durch einen relativ großen Änderungshub
der relativen Permeabiliät
im Bereich der Markierungen bezogen auf die Bereiche zwischen den
Markierungen aus. Die letztgenannte Variante lässt sich beispielsweise dadurch
realisieren, dass in dem ansonsten im Querschnitt rotationssymmetrisch
aufgebauten Seil ein oder mehrere Litzen aus magnetisch nicht leitendem
Material bestehen, während
die übrigen
Litzen aus dem magnetisch leitenden Material sind.
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Die
letztgenannten Varianten eines aus Litzen geschlagenen Seils setzen
allerdings voraus, dass das Seil verdrehsicher relativ zu der Längenmessanordnung
geführt
ist, wenn die vorstehend erläuterte „Modulation" der relativen Permeabiliät längs des
Seils erfasst werden soll. Das Seil ist deshalb zweckmäßigerweise
mit einer Ummantelung aus nicht magnetisch leitendem Material, insbesondere elektrisch
isolierendem Material ummantelt, wobei die Ummantelung eine im Querschnitt
von einer Kreiskontur abweichende Umfangskontur hat. An der Längenmessanordnung
sind der Umfangskontur entsprechende Führungen vorgesehen, an welchen
die Ummantelung verdrehsicher geführt ist.
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Unter
Umständen
können
die zur gezielten Veränderung
der relativen Permeabiliät
eingesetzten Methoden auch zu einer Schwächung des Strangmaterials,
beispielsweise einer Schwächung
der mechanischen Zugfestigkeit führen.
Um dies auszugleichen, kann der Strang eine zugfeste, aber flexible Ummantelung
tragen. Die Ummantelung kann gegebenenfalls auch mehrlagig ausgebildet
sein und beispielsweise eine äußere Isolierummantelung
aus elektrisch isolierendem Material und eine zwischen der Isolierummantelung
und dem Strang angeordnete, zugfeste Zwischenlage, insbesondere
aus einem magnetisch im Wesentlichen nicht leitenden Material umfassen.
Zweckmäßigerweise
ist auch die Zwischenlage aus verseilten Litzen oder Drähten gebildet.
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Die
Längenmessanordnung
kann den Wert der relativen Permeabiliät des Strangs nach herkömmlichen
Methoden direkt oder indirekt über
von der relativen Permeabiliät
abhängige
physikalische Parameter bestimmen. Es kann der absolute Wert bestimmt
werden. Für
die Zwecke der Erkennung der Markierung genügt es jedoch den ermittelten
Parameter mit einer die Abweichung der relativen Permeabiliät im Markierungsbereich
von dem Wert in sonstigen Bereichen des Strangs diskriminierenden Schwelle
zu vergleichen.
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Ein
die relative Permeabiliät
repräsentierender
Parameter, der sich mit besonders einfachen Mitteln messen lässt, ist
das bei einer örtlichen Änderung
der relativen Permeabiliät
des Strangs sich gleichfalls örtlich ändernde
magnetische Streufeld, das ein in dem Strang induzierter Magnetfluss
in der Umgebung des Strangs erzeugt. Die Längenmessanordnung umfasst hierzu
eine längs
des Maßbands in
einem Abschnitt des Strangs einen Magnetfluss erzeugende Flusserreger-Anordnung sowie eine
auf magnetische Streufelder in der Nachbarschaft dieses Abschnitts
ansprechende Magnetfeld-Sensoranordnung. Die Flusserreger-Anordnung
kann eine oder mehrere Induktionsspulen oder eine Permanentmagnet-Anordnung
umfassen, deren gegensinnige Magnetpole längs des Maßbands im Abstand voneinander
angeordnet sind, wobei dann die Magnetfeld-Sensoranordung zwischen
den Magnetpolen angeordnet ist.
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Die
Permanentmagnet-Anordnung kann einen Permanentmagnet umfassen, an
dessen Pole sich bis in die Nähe
des Strangs, jedoch im Abstand voneinander sich erstreckende Polschuhe
anschließen.
Alternativ können
auch zwei im Abstand voneinander angeordnete, bezogen auf das Maßband gegensinnig
gepolte Permanentmagnete vorgesehen sein, die durch ein magnetisch
leitendes Jochelement miteinander verbunden sind.
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Im
Prinzip kann die Magnetfeld-Sensoranordnung mit Hilfe eines einzigen
Magnetfeldsensors realisiert werden. Zweckmäßigerweise sind jedoch wenigstens
zwei längs
des Maßbands
gegeneinander versetzt angeordnete Magnetfeldsensoren vorgesehen.
Der Abstand der Magnetfeldsensoren ist ungleich dem Abstand der
Markierungen gewählt, um
das Auflösungsvermögen der
Meßanordnung
zu erhöhen.
Sind die Magnetfeldsensoren ungefähr um ein Viertel des Abstands
der Markierungen oder ungefähr
um ein Viertel des Abstands der Markierungen zuzüglich eines ganzzahligen Vielfachen
dieses Abstands gegeneinander versetzt, so können die Magnetfeldsensoren
zugleich zum Erkennen der Bewegungsrichtung des Maßbands relativ
zur Längenmessanordnung
ausgenutzt werden, um so bei einer inkrementalen Messweise die Abstandsinkremente in
einem Inkrementzähler
vorzeichenrichtig summieren zu können.
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Um
das im Bereich der Markierungen erfasste Streufeld vom Streufeld
des Bereichs zwischen den Markierungen diskriminieren zu können, muss ein
Schwellwert vorgegeben sein anhand dem die Längenmessanordnung entscheiden
kann, um welchen dieser Bereiche es sich handelt. In einer bevorzugten
Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Längenmessanordnung diesen Schwellwert
während
einer Lernphase selbsttätig „erlernt". Hierzu kann vorgesehen
sein, dass die Magnetfeldsensoren den Wert der Amplitude des magnetischen
Streufelds repräsentierene
Signale erzeugen, dass die Längenmessanordnung
den die Markierungen repräsentieren
Wert der relativen Permeabiliät
abhängig
von einem vorbestimmten Schwellwert ermittelt und dass die Längenmessanordnung
aus den an mehreren Markierungen erfassten Amplitudenwerten einen
Mittelwert bildet und den vorbestimmten Schwellwert an den Mittelwert
adaptiert. Umgebungsbedingte Schwankungen des Schwellwerts können auf
diese Weise während
einer „Lernbewegung" des Maßbands relativ
zur Längenmessanordnung
selbsttätig ausgeglichen
werden.
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Die
Magnetfeld-Sensoranordnung kann wenigstens eine Spule oder wenigstens
ein Hall-Element oder wenigstens eine Feldplatte umfassen.
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Das
Längenmessgerät wurde
vorstehend anhand eines „Maßbands" erläutert. Es
versteht sich, dass unter dem Maßband nicht notwendigerweise
zu verstehen ist, dass der mit Markierungen versehene Strang mit
einer optisch lesbaren Maßskala
oder dergleichen versehen sein muss, wenngleich der Strang oder
seine Ummantelung eine solche Skala tragen kann. Es versteht sich
ferner, dass das Längenmessgerät anhand
der Markierungen auch weitere Parameter erfassen kann, beispielsweise
zur Messung der Bewegungsgeschwindigkeit des die Markierungen tragenden
Strangs relativ zur Messanordnung erfassen kann. Die Geschwindigkeit
der Relativbewegung ist umgekehrt proportional zu den Zeitinkrementen
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Markierungen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung, ist das Längenmessgerät als Pegelmessgerät ausgebildet und
hat, wie dies bei herkömmlichen „Kabellichtloten" bereits der Fall
ist, an einem Ende des Maßbands
ein die Berührung
mit einer den Pegel definierenden Oberfläche erfassenden Sensor, der über eine
Signalübertragungsverbindung
mit der Längenmessanordnung
verbunden ist. Für
die Signalübertragung von
diesem Sensor zur Längenmessanordnung
kann der die Markierungen tragende Strang mit ausgenutzt werden.
Der die Berührung
der Pegeloberfläche
erfassende Sensor kann jedoch auch einen drahtlos übertragenden
Sender, insbesondere einen Ultraschallsender oder einen Sender für elektromagnetische
Funkwellen aufweisen. Es versteht sich, dass der Sensor nicht nur
die Berührung
der Pegeloberfläche
erfassen kann, sondern auch weitere Informationen über die
Signalübertragungsverbindung
zu der Längenmessanordnung übermitteln
kann, beispielsweise Temperaturinformationen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei
zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Grundwasser-Pegelmessgeräts;
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2 eine
Schnittansicht einer Messanordnung des Pegelmessgeräts, gesehen
entlang einer Linie II-II in 3;
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3 eine
Schnittansicht der Messanordnung, gesehen entlang einer Linie III-III
in 2;
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4 eine
schematische Darstellung eines Maßbands des Pegelmessgeräts;
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5 ein
Diagramm, welches das Ausgangssignal U der Messanordnung in Abhängigkeit von
der Längenkoordinate
x des Maßbands
zeigt;
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6 einen
Axialquerschnitt durch eine erste Variante des Maßbands;
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7 einen
Axialquerschnitt durch eine zweite Variante des Maßbands;
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8 ein
Blockschaltbild einer der Messanordnung zugeordneten Auswerteschaltung
und
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9 ein
Blockschaltbild einer Variante der Auswerteschaltung.
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1 zeigt
ein Grundwasser-Pegelmessgerät 1 mit
einem transportablen Tragrahmen 3 und einer in dem Tragrahmen 3 um
eine im Gebrauch horizontale Achse mittels einer Handkurbel 5 drehbaren Wickeltrommel 7,
auf der ein flexibles Maßband 9 auf-
und abwickelbar ist. Das Maßband 9 ist
an seinem freien Ende mit einem Sensor 11 versehen, der über eine
nicht näher
dargestellte Signalübertragungsverbindung,
beispielsweise in das Maßband 9 integrierte
elektrische Leiter mit einer optischen oder/und akustischen Signalquelle 13 an
dem Gestell 3 verbunden ist. Im Betrieb wird das Pegelmessgerät 1 in
an sich bekannter Weise auf ein in das Erdreich eingelassene Pegelmessrohr 15 aufgesetzt
und die an dem Maßband 9 hängende Sonde 11 bis
zum Grundwasserpegel abgesenkt. Die Sonde 11 spricht auf
die Berührung
der Grundwasseroberfläche
an und löst
die Signalquelle 13 aus. An einer auf dem Maßband 9 angebrachten
Zentimeterskala kann dann bezogen auf eine durch das Pegelmessrohr 15 festgelegte
Referenzposition der Abstand zum Grundwasserpegel und damit die
Pegelhöhe
abgelesen werden.
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Das
Maßband
herkömmlicher
Pegelmessgeräte
ist vergleichsweise dick empfindlich, da Maßbandlängen von 50 Metern und mehr üblich sind,
sind herkömmliche
Pegelmessgeräte
voluminös
und schwer. Da die Zentimeterskala herkömmlicher Pegelmessgeräte von der
Bedienungsperson abgelesen werden müssen kann es beim Übertragen
des Messwerts in einen Datenspeicher oder dergleichen zu Ablese-
und Übertragungsfehlern
kommen. Fehler dieser Art vermeidet das erfindungsgemäße Pegelmessgerät 1,
da die Länge
des in das Pegelrohr 15 abgesenkten Maßbands 9 mittels einer
Längenmessanordnung
gemessen und ein die Länge
und damit den Grundwasserpegel repräsentierendes Signal insbesondere
in digitaler Form auf einem Display angezeigt oder einem Datenspeicher
zugeführt
werden kann.
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Um
die Längenmessung
zu ermöglichen
umfasst das Maßband 9 einen
flexiblen Strang 17 (4) aus einem
Magnetfluss leitenden Material, hier in Form eines aus mehreren
Litzen 19 verdrillten Seils. Das Seil 17 trägt in vorbestimmten,
gleichförmig
sich wiederholenden Abständen 21 Markierungsbereiche 23,
in welchen in noch nachfolgend näher erläuterter
Weise die relative Permeabiliät
des Seils 17 bezogen auf die Zwischenbereiche 21 gezielt
verändert
ist. Mit Hilfe der in den 2 und 3 dargestellten
Messanordnung 25 können
die Markierungsbereiche 23 von den Zwischenbereichen 21 diskriminiert
werden. Wie weiterhin noch nachfolgend erläutert wird, kann durch Abzählen der
Markierungsbereiche 23 die Länge des beim Absenken des Maßbands 9 an
der Messanordnung 25 vorbeibewegten Maßbandabschnitts inkrementell
bestimmt werden.
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Die
Messanordnung 25 führt
das Maßband 9 in
einer Führungshülse 27 an
einer Flusserreger-Anordnung, hier in Form von zwei im Abstand voneinander
angeordneten Permanentmagneten 29, 31 vorbei,
die in dem Seil 17 einen Magnetfluss induzieren. Die Permanentmagnete 29, 31 sind
durch ein aus Magnetfluss leitendem Material bestehendes Joch 33 verbunden
und bezogen auf das in der Führungshülse 27 geführte Seil 17 gegensinnig
gepolt. Zwischen den Permanentmagneten 29, 31 sind
mehrere Magnetfeldsensoren 35 relativ zu den Permanentmagneten 29, 31 stationär angeordnet,
die auf die durch das Seil 17 beeinflussten magnetischen
Streufelder der Permanentmagnete 29, 31 ansprechen.
Bei den Magnetfeldsensoren 35, 37 kann es sich
um Hall-Sensoren oder Feldplatten oder Induktionsspulen handeln.
Insbesondere kann es sich um solche Magnetfeldsensoren handeln,
deren Ausgangssignal den Amplitudenwert des Streufelds repräsentieren. 5 zeigt
ein Beispiel für
das Ausgangssignal U eines der Magnetfeldsensoren 35 bzw. 37 in
Abhängigkeit
der längs
des Seils 17 verlaufenden Ortskoordinate x. Während das
Streufeld in den Zwischenbereichen 21 (4)
um einen ersten Wert U1 schwankt, steigt es in den Markierungsbereichen 23 auf
einen Wert U2 an, so dass die Markierungsbereiche 23 durch
einen Vergleich mit einem Schwellwert U3 erfasst werden können.
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In
den Markierungsbereichen 23 sind die Materialeigenschaften
des Seils 17 gezielt beeinflusst, derart, dass sich die
relative Permeabiliät
in diesen Bereichen gegenüber
den Zwischenbereichen 21 verändert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Markierungsbereiche 23 thermisch behandelt, zum
Beispiel mittels eines Mikroschweißverfahrens geglüht. Die
thermische Behandlung kann sich über einen
Teil des Umfangs des Seils 17 erstrecken, erstreckt sich
aber vorzugsweise über
den gesamten Umfang. Anstelle einer thermischen Behandlung für die Änderung
der relativen Permeabiliät
kann das Material des Seils 17 in den Markierungsbereichen 23 auch
gestaucht oder gedehnt werden.
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Lokale
Veränderungen
der relativen Permeabiliät
des Seils 17 lassen sich auch durch Verängerung der Umfangskontur des
Seils 17 erreichen. Bereits die lokalen Querschnittsänderungen,
die sich in achsnormalen Querschnittsebenen aufgrund der Litzen 19 ergeben,
führen
zu messbaren Markierungsbereichen, wie die mit dem Abstand der Litzen
in Längsrichtung
des Seils 17 aufeinanderfolgenden Schwankungen des durch
das Signal U1 (5) repräsentierten Streufelds in den
Zwischenbereichen 21 zeigen. Bei hinreichender Auflösung der
Messanordnung 25, lassen sich auch die durch die Verdrillung
des Seils 17 entstehenden Schwankungen der relativen Permeabiliät für die inkrementelle
Längenmessung
ausnutzen.
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Die
Schraubenform der Litzen 19 setzt voraus, dass die Änderung
der relativen Permeabiliät
in einer gleichbleibenden Längsschnittebene
erfolgt, das Seil 17 also relativ zur Messanordnung 25 drehfest,
aber längsbeweglich
geführt
ist. In der Variante der 6 ist das Seil 17 des
Maßbands 9 mit
einer Kunststoffisolierung 39 ummantelt, deren Außenkontur
von der Kreisform abweicht, hier ellyptisch ausgebildet ist. Die
Führungshülse 27 der
Messanordnung 25 hat zumindest über einen Teil ihrer Länge eine komplementäre Innenkontur,
so dass das Maßband 9 mit
gleichbleibender Winkelausrichtung die Messanordnung 25 durchläuft.
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Die
Messanordnung 25 muss ein vergleichsweise hohes Auflösungsvermögen haben,
wenn die Periodizität
und Konturschwankung einzelner Litzen 19 des Seils 17 für die Unterscheidung
zwischen Markierungsbereichen 23 und Zwischenbereichen 21 ausgenutzt
werden soll. Die Periodenlänge
der Veränderung
der relativen Permeabiliät
längs des
Seils 17 wie auch der Amplitudenhub der Veränderung kann
vergrößert werden,
wenn ein oder mehrere der Litzen des Seils 17 nicht aus
magnetisch leitendem Material, sondern einem nicht magnetischen
Material, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl bestehen, wie dies für die Litze 19' in 6 angedeutet
ist. Die Markierungsbereiche 23 folgen dann mit der Steigungshöhe der Litze 19' aufeinander.
Es versteht sich, dass die Litze 19' auch insgesamt fehlen kann, wobei
dann zweckmäßigerweise
die entstehende Lücke
durch das Material der Kunststoffisolierung 39 ausgefüllt ist. Es
versteht sich ferner, dass auch mehrere der aus magnetisch leitendem
Material gebildeten Litzen 19 fehlen oder aber durch magnetisch
nicht leitende Litzen ersetzt sein können.
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7 zeigt
eine weitere Variante des Maßbands 9.
Das den magnetisch leitenden Strang bildende Seil 17 ist
entsprechend 4 gestaltet und hat durch thermische
Behandlung oder Stauchung oder Quetschung gebildete Markierungsbereiche 23, im übrigen aber
Kreisform, so dass eine drehfeste Führung des Maßbands 9 an
der Messanordnung 25 nicht erforderlich ist. Das Seil 17 ist
von einem Isoliermantel 41 aus elektrisch leitendem Material
umgeben. Eine weitere Lage miteinander verseilter Litzen 43 umschließt das Seil 17 und
dessen Isoliermantel 41. Die Lage der Litzen 43 ist
von einem weiteren Isoliermantel 45 aus elektrisch isolierendem
Material umschlossen. Der Isoliermantel 41 isoliert das
Seil 17 elektrisch von den Litzen 43, so dass
die Litzen 19 einerseits und 43 andererseits als
elektrische Leitungen für
die Verbindung des Sensors 11 mit der Warnanordnung 13 (1)
genutzt werden können.
Der Isoliermantel 45 isoliert das Maßband 9 nach außen und
schützt
seine inneren Lagen vor Beschädigung. Die
Litzen 43 verstärken
die Zug- und Bruchfestigkeit des Maßbands 9, insbesondere
wenn das Seil 17 durch die thermisch behandelten Markierungsbereiche 23 in
einem gewissen Umfang mechanisch geschwächt ist. Die Litzen 43 bestehen
zweckmäßigerweise aus
einem nicht magnetisch leitendem Material oder aber sind so dünn oder/und
im Abstand voneinander angeordnet, dass sich die magnetische Abschirmung
des Seils 17 in vertretbaren Grenzen hält.
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Es
versteht sich, dass auch nur die Litzen 43 oder nur die
Litzen 19 für
die elektrische Verbindung des Sensors 11 zur Signalquelle 13 ausgenutzt
werden können.
Für die
Gegenleitung kann gegebenenfalls das Pegelrohr 15 oder
der Erdboden selbst ausgenutzt werden. Der Isoliermantel 41 kann
dann gegebenenfalls entfallen. In einer Variante kann der Sensor 11 auch über eine
drahtlose Verbindungsstrecke mit der Signalquelle 13 verbunden
sein, beispielsweise einer Ultraschallverbindungsstrecke oder einer
elektromagnetischen Funkverbindungsstrecke.
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Das
Pegelmessgerät
arbeitet zweckmäßigerweise
als inkrementelles Messgerät,
welches die Markierungsbereiche 23 zählt, während der Sensor 11 aus
der durch die Bezugsposition des Pegelrohrs 15 festgelegten
Lage bis zur Grundwasseroberfläche abgesenkt
wird. Um die Markierungsbereiche 23 bewegungsrichtungsabhängig zählen zu
können,
sind die beiden Magnetfeldsensoren 35, 37 längs des Maßbands 9 um
ein Viertel des Abstands benachbarter Markierungsbereiche 23 gegeneinander
versetzt. Der Versatz der beiden Magnetfeldsensoren 35, 37 kann
gegebenenfalls auch um ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands
der Markierungsbereiche 23 größer sein. Wie 8 zeigt,
sind an die Ausgänge der
Magnetfeldsensoren 35, 37 Komparatoren 47 bzw. 49 angeschlossen,
deren Referenzeingänge
auf eine der Schwellwertspannung U3 (5) entsprechende
Spannung eingestellt ist. Wenn das Signal der Feldstärkesensoren 35, 37 den
Schwellwert übersteigt,
liefern die Ausgänge
der Komparatoren 47, 49 damit über eine die Reihenfolge der
Impulse erkennende Logik 50 Impulse an einen Aufwärts-/Abwärtszähler 51,
der im dargestellten Ausführungsbeispiel
die Impulse abhängig
von der Reihenfolge ihres Auftretens aufwärts oder abwärts zählt. Der
Zähler 51 kann
in der Anfangsphase über
einen Reseteingang 53 zur Nullstellung des Messgeräts zurückgesetzt werden.
Der Zählerinhalt
wird in einem Display 55 des Pegelmessgeräts 1 als
Längenmaß angezeigt. Selbst
wenn der Sensor 11 im Verlauf der Pegelmessung nicht nur
abgesenkt, sonder bereichsweise auch wieder angehoben wird, zeigt
das Display 55 den Pegel an, sobald der Sensor 11 den
Grundwasserpegel erreicht hat.
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Es
versteht sich, dass die Schaltung gemäß 8 in diskreten
Bauelementen aufgebaut sein kann, die Komparatorfunktion oder Zählerfunktion aber
auch digital mittels eines Mikroprozessors oder dergleichen realisiert
sein kann.
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Die
letztgenannte Ausgestaltung ist von Vorteil, wenn der den Schwellwert
U3 (5) repräsentierende
Signalwert in einem Lernmodus selbsttätig bestimmt wird. In dem Blockschaltbild
der 9 sind die Magnetfeldsensoren 35, 37 über Analog-/Digital-Wandler 57 bzw. 59 an
den Mikroprozessor 61 angeschlossen, der aus den feldstärkeproportionalen Ausgangssignalen
der Feldstärkesensoren 35, 37 einen
Mittelwert errechnet. Der Mittelwert wird während einer Lernbewegung des
Maßbands 9,
bei welcher die Feldstärkesensoren 35, 37 jeweils
mehrere Markierungsbereiche überfährt, ermittelt,
nachdem über einen
Reseteingang 63 zunächst
der Rechenwert auf Null zurückgesetzt
worden ist. Der in dem Lernmodus auf diese Weise ermittelte Mittelwert
kann unmittelbar oder nach einer Gewichtung für die Schwelle der Komparatorfunktion
(8) genutzt werden. Der Mikroprozessor 61 übernimmt
im Messbetrieb die Funktion des Zählers 51 und zeigt
den Pegel wiederum auf dem Display 55 an.
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Das
Pegelmessgerät 1 kann
jedoch auch als absolut messendes Messgerät ausgebildet sein. Hierzu
können
die vorangegangen erläuterten
Markierungsbereiche 23 jeweils aus mehreren Teilbereichen
bestehen, die in einem vorbestimmten Codierungsmuster angeordnet
sind. Das Codierungsmuster kann seriell durch einzelne Magnetfeldsensoren erfasst
werden. Bei mehreren Magnetfeldsensoren kann das Codierungsmuster
aber auch parall gelesen werden. Die Codierung kann so erfolgen,
dass sie Absolutwerte des Abstands zum Sensor 11 repräsentiert.