DE1648514B2

DE1648514B2 - Verfahren zum ueberpruefen des erhaltungszustandes eines eingebauten leitungsmastes aus holz

Info

Publication number: DE1648514B2
Application number: DE19671648514
Authority: DE
Inventors: Charles Alexander Richmond Mich Heath (VStA)
Original assignee: Heath International, Ine, Richmond, Mich (VStA)
Priority date: 1967-02-24
Filing date: 1967-09-25
Publication date: 1973-04-19
Also published as: US3345861A; DE1648514A1; GB1175719A; DE1648514C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen des Erhaltungszustandes eines eingebauten Leitungsmastes aus Holz, bei welchem auf eine Stelle des Leitungsmastes in der Nähe der Erdoberfläche ein Stoß aufgebracht und dadurch im Leitungsmast Schallenergie erzeugt wird, von welcher ein Anteil gegenüber der Stoßstelle am Leitungsmast empfangen und einer visuellen Auswertung zugeführt wird.

Aus der USA.-Patentschrift 3 066 525 ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei welchem die Laufzeit von Schallimpulsen in Längsrichtung durch den zu untersuchenden Leitungsmast als Kriterium für dessen Zustand benutzt wird. Dazu ist ein elektroakustischer Wandler vorgesehen, welcher durch einen Schallsender oder durch geeigneten Stoß in Längsrichtung in den Leitungsmast eingeleitete Schallimpulse, die vorzugsweise Ultraschallimpulse sind, nach ihrer Reflexion an den Enden des Leitungsmastes oder an einer unter Umständen vorhandenen Fehlstelle empfängt und welcher einen Oszillographen steuert. Aus der am Bildschirm des Oszillographen ablesbaren zeitlichen Lage der Echo-Impulse können eventuelle Fehlstellen erkannt werden. Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, apparativ sehr aufwendig zu sein. Für die Verstärkung der auf Grund des langen Laufweges in Längsrichtung durch den Mast relativ schwachen Echo-Impulse und für die Feststellung ihrer zeitlichen Lage sind komplizierte und relativ umfangreiche elektronische Geräte erforderlich. Dies ist um so nachteiliger, als die Leitungsmasten an Ort und Stelle, nämlich im eingebauten Zustand, überprüft werden sollen und entsprechend die ganzen Geräte zum Leitungsmast transportiert und an diesem im Freien betrieben werden müssen.

Eine weitere, mit dem bekannten Verfahren verbundene Schwierigkeit besteht darin, daß der Messung der zeitlichen Lage der empfangenen Impulse für verschiedene Holzarten unterschiedliche Eichungen zugrunde gelegt werden müssen, da die Laufzeit der

ίο Schallimpulse in den verschiedenen Holzarten unterschiedlich ist. Da die in Frage kommenden Zeitspannen an sich sehr kurz sind, müssen die Eichungen auch noch sehr genau sein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Verfahren zum Überprüfen des Erhaltungszustandes von eingebauten Leitungsmasten aus Holz anzugeben, das an Ort und Stelle leicht mit geringem apparativem Aufwand ausgeführt werden kann.

Ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der quer durch den Leitungsma-: übertragene Anteil der erzeugten Schallenergie empfangen und als Funktion der Frequenz sichtbar dargestellt wird und daß die so gewonnene Darstellung

mit einer in gleicher Weise von einem bekannt einwandfreien Leitungsmast gewonnenen Darstellung auf Abweichungen hin verglichen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch den auf Leitungsmasten aufgebrachten Stoß Schall-

energie in einem breiten, jedoch im Einzelfall Undefinierten Frequenzband erzeugt. Von dieser wird kein Echo, sondern der sich quer durch den Leitungsmast ausbreitende Anteil unmittelbar ausgewertet. Das neue Verfahren nutzt den Umstand, daß Holz ein nicht homogenes Material ist und lange, mehrzellige Fasern aufweist, die ringförmig liegen und in den verschiedenen Bereichen unterschiedlich dicht gepackt sind. Durch eventuelle Fehlstellen im hölzernen Leitungsmast, die erfahrungsgemäß am häufigsten im eingegrabenen Abschnitt auftreten, wird die Einspannung der langen Fasern und dadurch das Ausbreitungsverhalten der in der Nähe der Erdoberfläche eingeleiteten Schallenergie quer durch den Mast hindurch geändert. Die Änderung ist durch die sichtbare Darstellung der empfangenen Schallenergie als Funktion der Frequenz und Vergleich derselben mit einer entsprechenden, von einem einwandfreien Leitungsmast gewonnenen Darstellung leicht erkennbar. Eine Abweichung zwischen beiden Darstellungen ist daher ein sicheres Indiz für das Vorhandensein von Fehlstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einfachen Mitteln ausführbar. Der bei dem bekannten Verfahren erforderliche hohe Aufwand für die Zeitmessung entfällt vollständig Die Gewinnung der Darstellung der empfangenen Schallenergie von einem einwandfreien Leitungsmast ist für die verschiedenen Masttypen jeweils ein einmaliger Vorgang. Auch ungeübte Personen können das neue Verfahren ausüben. Beim Aufbringen des Stoßes sind keine besonderen Maßnahmen derart zu beachten, daß die Schallenergie etwa eine bevorzugte Ausbreitungsrichtung hat oder in einem bevorzugten Frequenzbereich liegt. Es genügt ein einfacher Hammerschlag gegen den Leitungsmast. Auch die Auswertung, nämlich der Vergleich der Darstellungen auf Abweichungen hin, ist unkompliziert und erfordert keine speziellen Kenntnisse. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur schnellen Reihenuntersuchung

einer großen Anzahl von Leitungsmasten prädistiniert. Es ist weder dazu geeignet noch dazu bestimmt, genauen Aufschluß über die exakte Lage und Größe von Fehlstellen zu vermitteln. Wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellt, daß eine Fehlstelle vorhanden ist, muß der betreffende Leitungsmast gegebenenfalls mit röntgenologischen Verfahren genauer untersucht oder auch ausgegraben und in Augenschein genommen werden.

Von der Prüfung von Werkstücken aus homogenem Material, z.B. aus Metall, ist es an sich bekannt, empfangene Schallenergie auf ihre Frequenzverteilung hin zu untersuchen (USA.-Patentschrift 3 237 445 und The Journal of the Acoustical Society of America, Bd. 35, Nr. 3, März 1963, S. 364 bis 36H). Die Frequenzverteilung soll über cue Dicke der Werkstücke oder über die Formen und Abmessungen verborgener Fehlstellen darin Aufschluß geben. Die Anregung erfolgt allerdings mit bezüglich Amplitude und Frequenzbereich definierten UUraschallimpulsen. wird also eingeprägt. Eine derartige Arbeitsweise ist bei Werkstücken aus homogenem Material möglich, die im fehlerfreien Zustand oder bei be-Mimmter Dicke stets gleiche durch die Natur des homogenen Materials festgelegte Leitungseigenschaften gegenüber Schall in einem bestimmten Frequenzbereich besitzen. Bei Leitungsmasten, die aus dem nicht homogenen Material Holz bestehen, muß die Arbeitsweise jedoch versagen, da auf Grund des Fehlens festgelegter Leitungseigenschaften im obigen Sinne Effekte, die auf Fehlstellen im Holz beruhen, durch Effekte, die auf den Zufälligkeiten des jeweiligen natürlichen Zustandes des Holzes beruhen, überdeckt würden. Es ist ferner allgemein aus der Werkstoffprüfung an sich bekannt, von Prüflingen unbekannten Zustandes gewonnene Darstellungen bestimmter Effekte mit einer entsprechenden, von einem Prüfling bekannten Zustandes gewonnenen Darstellung zu vergleichen und aus dem Vergleich auf den Zustand des unbekannten Prüflings zu schließen. Bei der Prüfung von Leitungsmasten aus Holz ist diese Maßnahme jedoch noch nicht angewandt worden.

Es hat sich in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als besonders zweckmäßig erwiesen, zur sichtbaren Darstellung der empfangenen Schallenergie als Funktion der Frequenz einen WeI-lenanalysator zu verwenden. Diese Maßnahme ist aber an sich z. B. aus der USA.-Patentschrift 3 015 949 bekannt.

Besonders schnell und rationell ist das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn die empfangene Schallenergie zwischengespeichert wird, z.B. durch Magnetbandaufzeichnung. Dann braucht die Darstellung der empfangenen Schallenergie als Funktion der Frequenz nicht an Ort und Stelle im Freien erzeugt und auch der Vergleich der Darstellungen nicht sofort durchgeführt zu werden. Die zwischengespeicherten Signale können vielmehr praktischer und bequemer beispielsweise in einem zentralen Labor ausgewertet werden.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung eines eingebauten Leitungsmastes aus Holz und einer Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals des elektroakustischen Wandlers der Vorrichtung nach Fig. 1 bei einem schadhaften Leitungsmast,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung bei einem einwandfreien Leitungsmast.

In F i g. 1 ist schematises dargestellt, wie ein in den Erdboden 33 eingegrabener Leitungsmast 30 aus Holz auf seinen Erhaltungszustand hin überprüft wird. Mittels eines Hammers 33 wird in der Nähe der Erdoberfläche ein Stoß auf eine Seite des Leitungsmastes 30 aufgebracht. Statt des gezeigten, von Hand frei geschwungenen Hammers kann auch ein durch Federspannung betätigter Hammer verwendet werden, damit die Stoßkräfte konstant und dadurch die Ergebnisse gleichmäßiger sind. Es wird eine Stoßstelle in der Nähe der Erdoberfläche gewählt, weil die zu entdeckende eventuelle Verrottung gewöhnlich in einem Abstand bis zu etwa 60 cm von der Erdoberfläche beginnt. Um eine besonders sichere Überprüfung zu erzielen, können mehrere Stöße über den Umfang des Mastes verteilt werden.

Durch jeden aufgebrachten Stoß wird 1,11 Leitungsmast Schallenergie in einem breiten, jedoch im Einzelfall Undefinierten Frequenzband erzeugt. Von dieser Schallenergie breitet sich ein Anteil unmittelbar quer durch den Leitungsmast aus. Die durch den Leitungsmast unmittelbar quer hindurchgetretene Schallenergie wird von einem gegenüber der Stoßstelle angebrachten elektroakustischen Wandler, d. h. einem Mikrophon 34, empfangen und in ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal umgesetzt. Das Mikrophon 34 ist über ein Kabel 35 an ein Magnetbandgerät 36 angeschlossen, mittels welchem das Ausgangssignal aufgezeichnet wird.

F i g. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals bei einem beispielsweise durch Verrottung schadhaften Leitungsmast, während F i g. 3 den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignals bei einem einwandfreien Leitungsmast zeigt. Man erkennt, daß das Ausgangssignal beim einwandfreien Leitungsmast schon nach kurzer Zeit stark gedämpft wird, beim schadhaften Leitungsmast zeigt sich dagegen nicht diese plötzliche, sondern eher eine allmähliche, logarithmische Dämpfung. Ferner liegt die Frequenz des Ausgangssignals und damit auch der empfangenen Schallenergie beim einwandfreien Leitungsmast hauptsächlich im Bereich bis zu 1 kHz. Hingegen liegt der hauptsächliche Frequenzanteil beim schadhaften Leitungsmast im Bereich von 0,2 bis 0,5 kHz. Dieser unterschiedliche Frequenzgehalt der Ausgangssignale bildet nun einen Parameter, an Hand dessen sich der Erhaltungszusland des Leitungsmastes leicht erkennen läßt.

Zur entsprechenden Auswertung wird das Ausgangssignal des Mikrophons 34 als Funktion der Frequenz sichtbar dargestellt. Die so gewonnene Darstellung wird mit einer in gleicher Weise von einem bekannt einwandfreien Leitungsmast der gleichen Holzart gewonnenen Darstellung auf Abweichungen hin verglichen. Die Erzeugung der sichtbaren Darstellung und der Vergleich brauchen nicht an Ort und Stelle vorgenommen zu werden, da das Ausgangssignal mittels des Magnetbandgerätes 36 zwischengespeichert ist. Zur Erzeugung der sichtbaren Darstellung als Funktion der Frequenz wird ein WeI-lenanalysator 37 verwendet, der für die Auswertung an das Magnetbandgerät 36 angeschlossen wird und von diesem das zwischengespeichertc Ausgangssigna!

erhält. Will man den Vergleich an Ort und Stelle ausführen, so wird der Wellenanalysator 37 unmittelbar an das Mikrophon 34 angeschlossen. Dann ist ein Magnetbandgerät nicht notwendig.

Statt eines Wellenanalysators können auch andere Mittel zur Darstellung 3es Ausgangssignals bzw. der empfangenen Schallenergie als Funktion verwendet werden. Zur Erzeugung der Darstellung kann beispielsweise ein Kathodenstrahloszillograph oder ein ZY-Schreiber dienen. Der Bildschirm des Kathodeiistrahloszillographen kann in bekannter Weise photographiert werden, um eine dauerhafte Darstellung zi erhalten, die leichter mit der Eich-Darstellung verglichen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Überprüfen des Erhaltungszustandes eines eingebauten Leitungsmastes aus Holz, bei welchem auf eine Stelle des Leitungsmastes in der Nähe der Erdoberfläche ein Stoß aufgebracht und dadurch im Leitungsmast Schallenergie erzeugt wird, von welcher ein Anteil gegenüber der Stoßstelle am Leitungsmast empfangen und einer visuellen Auswertung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der quer durch den Leitungsmast übertra gene Anteil der erzeugten SchalJenergie empfangen und als Funktion der Frequenz sichtbar dargestellt wird und daß die so gewonnene Darstellung mit einer in gleicher Weise von einem bekannt einwandfreien Leitungsmast gewonnenen Darstellung auf Abweichungen hin verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur sichtbaren Darstellung der empfangenen Schallenergie als Funktion der Frequenz ein Wellenanalysator verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangene Schallenergic /wischengespeichert wird.