DE19742383A1 - Vorrichtung sowie Verfahren zur Erzielung definierter Meßbedingungen für ein langgestrecktes Gut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzielung defi­ nierter Meßbedingungen für ein langgestrecktes Gut unter Ver­ wendung einer Vorratstrommel, auf der das langgestreckte Gut aufwickelbar ist.

Insbesondere in der Kabelmeßtechnik kann es erschwert sein, die Eigenschaften von Lichtwellenleitern, optischen Adern, Lichtwellenleiter-Bändchen, -Bändchenstapeln, sowie sonstigen optischen Übertragungselementen, Leitungen oder Nachrichten­ kabeln unter definiert vorliegenden Prüfbedingungen messen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie sich für ein langgestrecktes Wickelgut definierte Meßbedingungen in präzise kontrollierbarer Weise einstellen lassen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vor­ richtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Vorratstrommel bezogen auf ihre Zentralachse in radialer Richtung derart dehnbar ausgebildet ist, daß für die Vor­ ratstrommel ein veränderter Wickeldurchmesser und damit im aufgewickelten Gut eine vorgebbare Zugspannungsänderung ein­ stellbar ist.

Dadurch lassen sich für eine Vielzahl von Prüf- und Meßver­ fahren eines langgestreckten Gutes weitgehend definierte Meß­ bedingungen in präzise kontrollierbarer Weise einstellen, die in einfacher Weise reproduzierbar sind.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Erzielung definierter Meßbedingungen für ein langgestrecktes Gut, das auf eine Vorratstrommel aufgewickelt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das langgestreckte Gut auf einer Vor­ ratstrommel aufgewickelt wird, und daß durch radiale Dehnung der Vorratstrommel deren Wickeldurchmesser derart verändert wird, daß im aufgewickelten Gut eine vorgebbare Zugspan­ nungsänderung bewirkt wird.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Längsschnitt ein erstes Aus­ führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor­ ratstrommel für Meßzwecke,

Fig. 2, 3 schematisch im Längsschnitt weitere Aus­ führungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vor­ ratstrommel für Meßzwecke, und

Fig. 4 schematisch im Querschnitt ein weiteres Aus­ führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor­ ratstrommel.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 mit 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt eine erste Vor­ ratstrommel bzw. Aufwickelspule VT1 zur Erzielung definierter Prüf- bzw. Meßbedingungen für das Messen optischer Übertra­ gungselemente. Diese Meßtrommel VT1 weist ein im wesentlichen kreiszylinderförmiges Rohr ZR auf. Dessen offene Enden sind mit Hilfe von kreisscheibenförmigen Deckeln SFL, SFR derart von außen verschlossen, daß im Inneren der Vorratstrommel VT1 eine hermetisch abgeschlossene Druckkammer DK1 gebildet ist. Die Deckel SFL, SFR begrenzen dabei die Längserstreckung des Längsrohres ZR an dessen Stirnseiten, d. h. beidseitig, in der Art von Seitenflanschen. Sie stehen bezogen auf die strich­ punktiert angedeutete Zentralachse ZA des Längsrohres ZR ra­ dial nach außen gegenüber dessen Außenoberfläche derart ab, daß dort zwischen ihnen ein vor äußeren Kräften geschützter Ablageraum für mindestens eine Wickellage eines zu prüfenden, langgestreckten Gutes bereitgestellt ist. Die radial nach au­ ßen abstehenden Deckel SFL, SFR fungieren dabei insbesondere als Füße, mit der sich das Längsrohr ZR am Boden abstellen läßt, ohne daß die mindestens eine Wickellage des aufgebrach­ ten Meßgutes mit dem Boden in Berührung kommen. Dazu überra­ gen die Deckel SFL, SFR die Rohr-Außenoberfläche in radialer Richtung zweckmäßigerweise um mindestens die Dicke, bevorzugt um ein Vielfaches der Gesamtdicke der aufgebrachten Wickel­ lage oder Vielzahl von Wickellagen. Dadurch sind Radial- bzw. Querdruckkräfte, die von außen nach innen am jeweilig zu prü­ fenden Wickelgut in unerwünschter, unkontrollierbarer Weise angreifen könnten, weitgehend vermieden. In der Fig. 1 ist die Vorratstrommel VT1 einstückig ausgebildet, d. h. das Längsrohr ZR bildet zusammen mit den flanschartigen Deckeln SFL, SFR eine Einheit. Selbstverständlich kann es auch zweck­ mäßig sein, die Deckel SFL, SFR als separate Verschlußele­ mente auszubilden, mit denen sich die stirnseitigen Öffnungen des Längsrohrs ZR verschließen und öffnen lassen. Für die Meßtrommel ist vorzugsweise eine Längserstreckung zwischen 100 und 2000 mm, insbesondere zwischen 200 und 1000 mm ge­ wählt.

Im Längsschnittbild von Fig. 1 ist lediglich eine einzige Wickellage eines einzelnen Lichtwellenleiters LWL auf die Au­ ßenoberfläche des Längsrohres ZR aufgewickelt. Dessen ein­ zelne, kreisringförmige Umwindungen folgen entlang einer ge­ dachten Geradenlinie aufeinander, d. h. die einzelnen Umwin­ dungen des Lichtwellenleiters LWL liegen parallel nebeneinan­ der, und kontaktieren dabei insbesondere einander. Durch die Verwendung lediglich einer einzigen Wickellage verbleibt diese in besonders vorteilhafter Weise weitgehend unbeein­ flußt von unkontrollierbaren, störenden Auflage- sowie son­ stigen Andruckkräften, die ggf. ansonsten von etwaig oben aufliegenden Wickellagen hervorgerufen werden könnten.

Die einzelne Wickellage von Fig. 1 ist bezüglich der radial verlaufenden, strichpunktiert eingezeichneten Mittellinie ML des Längsrohrs ZR, die die Mitte der Längserstreckung des Rohres ZR kennzeichnet, entlang einem Wickelabschnitt WB an­ näherungsweise achssymmetrisch auf das Längsrohr ZR aufge­ bracht. Beidseitig der Wickellage zu den Innenberandungs­ flächen der Deckel SFl, SFR hin verbleibt dabei jeweils ein etwa gleich großer Längsabschnitt des Rohres ZR in einer Randzone unbewickelt.

Um für den Lichtwellenleiter LWL in präzise kontrollierbarer Weise definierte Meßbedingungen bereitzustellen, die in ein­ facher Weise reproduzierbar sind, ist das Längsrohr ZR bezo­ gen auf seine Zentralachse ZA in radialer Richtung elastisch, d. h. reversibel dehnbar ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung ist dabei unter dem Begriff "reversible bzw. elastische Deh­ nung" des Längsrohrs insbesondere folgender Effekt gemeint:
Wenn das Längsrohr der jeweiligen Meßtrommel in radialer Richtung von innen nach außen um einen bestimmten Hubweg ge­ dehnt wird, so läßt es sich um möglichst denselben radialen Hubweg von außen nach innen zurückschrumpfen, d. h. die ra­ diale Dehnung von innen nach außen läßt sich in eine weitge­ hend gleich große Schrumpfung der Längsrohrwandung umkehren. Vorzugsweise wird dazu das Längsrohrmaterial jeweils nur im elastischen Bereich und nicht plastisch deformiert. Zwischen Dehnung und Schrumpfung besteht dabei insbesondere ein linea­ rer Zusammenhang.

Eine radiale Ausdehnung bzw. Deformation der Längsrohrwandung von innen nach außen läßt sich insbesondere dadurch errei­ chen, daß die Druckkammer DK1 über eine Zuführleitung ZL1 mit Druckluft DL aus einem Reservoir GF, insbesondere einer Preß­ luftflasche, versorgt wird. Genauso kann es zweckmäßig sein, die Druckkammer DK1 anstelle mit Druckluft mit einem Drucköl, Gel, Wasser oder sonstigem Druckmedium zu füllen. Das Einpum­ pen eines Druckmediums, wie z. B. hier im Ausführungsbeispiel von Druckluft DL, wird dabei mit Hilfe eines Ventils VN1 in der Zuführleitung ZL1 reguliert. Die Zuführleitung ZL1 ist in der Fig. 1 beispielsweise durch den linken, stirnseitigen Deckel SFL zur Druckkammer DK1 hindurchgeführt. Je höher der Druck in der Druckkammer DK1 wird, desto mehr wird das Längs­ rohr ZR in radialer Richtung (bezogen auf seine Zentralachse ZR) gedehnt, d. h. "aufgeblasen". Mit anderen Worten heißt das, daß sich durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer DK1 die Rohrwand der Vorratstrommel VT1 radial nach außen bewegen und sich somit der Innen- und Außendurchmesser des Längsrohrs ZR vergrößern läßt. Der in der Druckkammer DK1 jeweilig vor­ handene Druck wird zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Druck­ meßfühlers MF, der in der Fig. 1 durch den stirnseitigen Deckel SFL in die Druckkammer DK1 hineinragt, gemessen und mit einer außen an der Vorratstrommel VT1 angebrachten Anzei­ gevorrichtung MA angezeigt.

Zumindest im Bereich des Wickelabschnitts WB des Längsrohrs ZR läßt sich für die Außenoberfläche des Längsrohrs ZR ein weitgehend gleichmäßiger, radialer Hub von innen nach außen erzeugen, da dort annäherungsweise konstante Konstruktions­ verhältnisse der Vorratstrommel VT1 vorliegen. Insbesondere weil das Längsrohr im Querschnitt betrachtet im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist, läßt sich ringsum seinen Außenumfang an jeder Umfangsposition eine weitgehend gleichmäßige, d. h. jeweils etwa gleich große radiale Dehnung erzeugen. In der Fig. 1 ist die gezielte Ausdehnung bzw. Aufweitung der Rohrwandung der Vorratsspule VT1 in radialer Richtung durch Pfeile RAD veranschaulicht, die von innen nach außen zeigen. Durch diese Vergrößerung des Außendurchmessers des Längsrohres ZR wird somit zugleich dessen Außenumfang vergrößert, d. h. auch der Wickeldurchmesser des Lichtwellen­ leiters LWL. Aufgrund der gleichmäßigen Umfangsvergrößerung des Längsrohres ZR sowie aufgrund des Verlaufs des Lichtwel­ lenleiters LWL um das Längsrohr ZR in Form von eng beieinan­ derliegenden, etwa kreisringförmigen Umschlingungen wird im Lichtwellenleiter LWL an allen Stellen entlang dessen Wickel­ länge bzw. Längserstreckung eine im wesentlichen gleichmäßige Zugspannungserhöhung bewirkt. Auf diese Weise ist es ermög­ licht, den Lichtwellenleiter LWL an jeder Umfangsposition seiner kreisringförmigen Umschlingungen in tangentialer Rich­ tung im wesentlichen mit demselben, d. h. konstanten Zugspan­ nungsbetrag zu beaufschlagen. Durch die bereitgestellte Mög­ lichkeit der Umfangsaufweitung der Vorratstrommel wird neben der Zugspannung gleichzeitig auch entsprechend die Andruck­ kraft des aufgewickelten Meßgutes - hier des Lichtwellenlei­ ters LWL - in radialer Richtung auf die Trommeloberfläche in definierter Weise erhöht. Die Änderung der Zugspannung ist dabei ein Maß für die Änderung der Andruckkraft, die insbe­ sondere für die Charakterisierung der "Mikrobiegeeigenschaften" optischer Fasern von Bedeutung ist. (Denn solche Mikrobiegungen würden zu Auslenkungen der Faser­ achse und damit zu einer Erhöhung der Übertragungsdämpfung der jeweiligen optischen Faser führen.) Die Änderung der Zugspannung (Dehnung der optischen Faser) läßt sich meßtech­ nisch jedoch einfacher als die Änderung der Andruckkraft er­ mitteln.

Wird das Druckmedium DL aus der Druckkammer DK1 über die Aus­ strömleitung ZL1 bei geöffnetem Ventil VN1 in das Reservoir GF ganz oder teilweise zurückgesaugt oder in sonstiger Weise - wie z. B. über ein Auslaßventil VN2 im rechten Deckel SFR - ab­ gelassen, so läßt sich die Rohrwand des Längsrohrs ZR in radialer Richtung von außen nach innen ganz oder teilweise entspannen, d. h. der Außendurchmesser des Längsrohrs schrumpft. Bei elastischer Deformierung des Rohres ZR wird dabei durch dieselbe Druckänderung im wesentlichen dieselbe radiale Hubänderung der Außenoberfläche des Rohres ZR - jetzt allerdings in Gegenrichtung - bewirkt, d. h. eine bestimmte Druckerniedrigung läßt den Außendurchmesser des Längsrohrs ZR um denselben Betrag in radialer Richtung von außen nach innen schrumpfen, wie die betragsmäßig gleiche Druckerhöhung den Rohraußendurchmesser in radialer Richtung von innen nach außen wachsen läßt. Durch diese reversible Rückstellung der Längsrohrwandung radial nach innen verkleinert sich in ent­ sprechender Weise der Außenumfang des Rohres, so daß propor­ tional dazu auch die Zugspannung im Lichtwellenleiter LWL und damit auch dessen Andruckkraft auf die Wickeloberfläche des Längsrohrs ZR sinkt.

Auf diese Weise ist einem bestimmten Druckwert in der Druck­ kammer DK1 in eindeutiger Weise ein bestimmter Zugspannungs­ wert des Lichtwellenleiters LWL zugeordnet.

Allgemein ausgedrückt lassen sich somit für den jeweiligen Lichtwellenleiter in präzise kontrollierbarer Weise defi­ nierte Meßbedingungen festlegen, insbesondere definierte Zugspannungen vorgeben, und auch wiederholt einstellen, d. h. immer wieder reproduzieren. Dies ist für den Nachweis, d. h. die Überprüfung sowie Spezifikation optischer sowie mecha­ nischer Eigenschaften von optischen Übertragungselementen, insbesondere von Lichtwellenleitern, Lichtwellenleiter-Bänd­ chen, usw. sowie optischen Kabeln von Bedeutung.

In der Kabelmeßtechnik ist für unterschiedliche Meßreihen, mit denen z. B. das Übertragungsverhalten, insbesondere die Übertragungsdämpfung, eines optischen Übertragungselements bei unterschiedlichen Zugspannungsbeanspruchungen untersucht bzw. überprüft wird, folgende Vorgehensweise besonders zweck­ mäßig:

Das jeweilig zu messende, langgestreckte Gut, wie z. B. der Lichtwellenleiter LWL von Fig. 1, wird zunächst weitgehend entspannt, d. h. locker, sowie vorzugsweise mit einer einzigen Wickellage - wie in Fig. 1 gezeigt - auf das Längsrohr ZR der Vorratstrommel VT1 aufgewickelt. Dabei ist die Druckkammer DK1 mit einem bestimmten Anfangsdruck beaufschlagt. Dieser Anfangsdruck kann vorzugsweise gleich dem jeweiligen Umge­ bungsluftdruck gewählt sein. Besonders zweckmäßig ist es, durch Veränderung des Drucks in der Druckkammer DK1 eine Nachkalibrierung bzw. Nacheichung dieses Ausgangszustandes der Meßtrommel VT1 derart vorzunehmen, daß sich eine mög­ lichst kleine, d. h. minimale Übertragungsdämpfung im Licht­ wellenleiter LWL ergibt, d. h. einem bestimmten Außendurchmes­ ser der Meßtrommel VT1 wird ein bestimmter Druck im Trommel­ inneren so zugeordnet, daß der Lichtwellenleiter LWL nur eine möglichst geringe oder gar keine Zugspannung aufweist und sich damit für ihn eine möglichst kleine, minimale Übertra­ gungsdämpfung messen läßt. Dadurch ist es weiterhin in vor­ teilhafter Weise ermöglicht, Temperatureinflüsse, die die Zugspannungen im aufgewickelten Produkt zwangsweise ändern würden, mit dieser Erfindung auf elegante Art und Weise zu kompensieren.

Dann wird der Druck in der Vorratstrommel VT1 vorzugsweise auf einen ersten Überdruckwert erhöht und durch die elasti­ sche, weitgehend lineare Ausdehnung des Längsrohrs ZR in ra­ dialer Richtung in präzise kontrollierbarer Weise ein defi­ nierter, vergrößerter Außendurchmesser und damit korrespon­ dierend dazu ein bestimmter Zugspannungswert im Lichtwellen­ leiter LWL eingestellt. Dieser erste Überdruckwert wird für die gewünschten Messungen, die insbesondere für das Übertra­ gungsverhalten des Lichtwellenleiters LWL charakteristisch sind, konstant beibehalten, d. h. der Lichtwellenleiter LWL wird entlang seiner Meßlänge weitgehend gleichmäßig mit einem bestimmten, ersten Zugspannungswert beaufschlagt und bei diesem Zugspannungswert die Messungen der Übertragungskenn­ größen vorgenommen. Insbesondere wird die Änderung der Über­ tragungsdämpfung oder der Polarisationsmoden-Dispersion des Lichtwellenleiters LWL bestimmt und zur Auswertung festgehal­ ten. Vorzugsweise werden dazu mehrere Einzelmessungen gemit­ telt.

Anschließend wird der Druck in der Druckkammer DK1 weiter er­ höht, so daß sich durch weitere elastische Aufweitung des Längsrohrs ZR ein zweiter, weiter erhöhter Zugspannungswert im Lichtwellenleiter LWL für erneute Messungen in definierter Weise einstellen läßt. Analog dazu läßt sich eine Vielzahl weiterer Zugspannungswerte durch radiale Aufweitung des Längsrohrs in präzise kontrollierbarer Weise für Messungen am Lichtwellenleiter LWL wahlfrei bereitstellen.

Allgemein betrachtet ist es somit bei der erfindungsgemäßen Meßtrommel nicht mehr erforderlich, tatsächlich die Zugspan­ nung im jeweils aufgewickelten Lichtwellenleiter zu messen. Denn jedem Druckwert im Trommelinneren entspricht ein korres­ pondierender Zugspannungswert im Lichtwellenleiter in eindeu­ tiger Weise. Dies wird insbesondere auch durch obige Kali­ briermethode zur Festlegung eines definierten Ausgangszustan­ des sichergestellt.

In der Fig. 1 erfolgt die Einstellung des jeweiligen, einem bestimmten Zugspannungswert entsprechenden Druckwertes mit Hilfe einer Meß-/Steuervorrichtung SV. Der Steuervorrichtung SV werden vom Meßfühler MF über eine Meßleitung ML elek­ trische Meßwerte übermittelt, die den jeweilig in der Druck­ kammer DK1 vorherrschenden Druck kennzeichnen. Die Steuervor­ richtung SV öffnet und schließt über eine Steuerleitung SL1 das Ventil VN1, so daß der Druck in der Druckkammer DK1 in gewünschter Weise reguliert, d. h. erhöht oder erniedrigt werden kann. Das Senken des Innendrucks in der Meßtrommel VT1 kann dabei ggf. auch über das Auslaß- bzw. Ausströmventil VN2 vorgenommen werden, das über eine strichpunktiert eingezeich­ nete Steuerleitung SL2 ebenfalls mit der Steuervorrichtung SV verbunden ist.

Auf diese Weise genügt es, den zu messenden Lichtwellenleiter LWL für Messungen bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Zugspannungswerten lediglich ein einziges Mal auf die Meß­ trommel VT1 aufzuwickeln. Denn es ist durch die elastische, reversible Radialdehnung der Meßtrommel ermöglicht, lediglich durch Druckänderung im Trommel inneren den Lichtwellenleiter LWL mit verschiedenen Zugspannungswerten in definierter Weise zu beaufschlagen. Es ist somit nicht wie bei einer Meßtrommel mit lediglich konstantem, fixen Außendurchmesser erforder­ lich, für jede einzelne Messung den zu messenden Lichtwellen­ leiter von der Vorratstrommel abzuwickeln und unter ent­ sprechendem Zug mit dem jeweils gewünschten, neuen Zugspan­ nungswert eigens, d. h. erneut aufzuwickeln. Eine solche Vor­ gehensweise wäre sehr aufwendig. Gleichzeitig wäre dabei die Kenntnis der tatsächlich vorhandenen Zugspannung im derart unter Zug aufgebrachten Lichtwellenleiter (nach dessen Auf­ wicklung auf die Meßtrommel) relativ unsicher, da dabei auch viele, nicht unmittelbar meßbare Störeinflüsse wie z. B. Tem­ peraturschwankungen auf den Lichtwellenleiter mit einwirken und dessen ursprünglich vorgegebene Aufwickelspannung beein­ flussen.

Im Gegensatz dazu zeichnet sich die erfindungsgemäße Meßvor­ richtung insbesondere durch die genaue Kenntnis der im zu prüfenden Produkt vorhandenen, mechanischen Zugspannung und deren wahlfreie reproduzierbare Änderung bei nur einem einzi­ gen Aufwickelvorgang aus. Die Zugspannung kann also insbeson­ dere bei laufender Messung, bevorzugt der Übertragungs­ dämpfung, am aufgewickelten Meßgut jederzeit gezielt verän­ dert werden.

In der Fig. 1 wurde zwar lediglich Bezug auf die Messung der Übertragungseigenschaften, insbesondere der Dämpfung eines einzelnen Lichtwellenleiters bei unterschiedlichen Zugspan­ nungen genommen. Die erfindungsgemäße Meßtrommel sowie deren zugehöriges Prinzip zur Bereitstellung definierter Meßbedin­ gungen läßt sich jedoch in analoger Weise auch für Messungen an sonstigen langgestreckten, optischen Übertragungselementen wie z. B. optischen Adern, insbesondere optischen Bündeladern, Lichtwellenleiter-Bändchen, -Bändchenstapeln, sowie sonstigen optischen Leitungen oder Nachrichtenkabeln verwenden. Selbst­ verständlich gilt dies auch für alle anderen langgestreckten Elemente der Kabeltechnik.

Wird ein langgestrecktes Gut auf ein kreiszylinderförmiges Längsrohr wie z. B. ZR von Fig. 1 aufgewickelt und das Längs­ rohr unter Innendruck gesetzt, so wird im zu messenden Gut eine radiale Spannung σ_r insbesondere annäherungsweise nach folgendem Zusammenhang bewirkt:

σ_r(r) = [p r_i ²/(r_a ² - r_i ²)] [(r_a/r)² - 1], wobei

p der Innendruck im Längsrohr,
r_i der sich jeweilig einstellende Innenradius des Längsrohrs,
r_a der sich jeweils einstellende Außenradius des Längsrohrs, und
r der laufende Radius mit r_i < r < r_a (= radialer Abstand zwischen Zentralachse ZA und jeweiligem Ort in der Rohrwand)
ist.

Gleichzeitig ergibt sich im zu messenden Gut in erster Nähe­ rung insbesondere folgende tangentiale Spannung σ_t:

σ_t(r) = -[p r_i ²/(r_a ² - r_i ²)] [(r_a/r)² + 1].

Die radiale Dehnung ε_r des Rohres und damit des außen aufge­ wickelten Meßgutes ermittelt sich dann in erster Näherung insbesondere nach der Beziehung:

ε_r = 1/E(σ_r - σ_t), wobei

E das E-Modul des Längsrohrs, und
die Querdehnungszahl (= Poisson-Zahl), d. h. das Verhältnis von Quer- zu Längsdehnung des Rohrmaterials ist.

Weiterhin kann es gegebenenfalls auch zweckmäßig sein, mehr als eine Wickellage des jeweilig zu messenden langgestreckten Gutes auf die Meßtrommel aufzuwickeln und bei verschieden eingestellten Außenumfängen der Meßtrommel dessen Übertra­ gungskenngrößen oder sonstige Parameter zu messen.

Darüberhinaus kann es für manche Meßspezifikationen zweckmä­ ßig sein, die Struktur und Art der Trommeloberfläche zu modi­ fizieren. So kann beispielsweise gleichzeitig der Einfluß der Oberflächenrauhigkeit und des Oberflächenmaterials der Meß­ trommel auf die Meßgrößen, insbesondere Übertragungskenn­ größen bestimmt werden.

Zusätzlich oder unabhängig von der steuerbaren Veränderung, d. h. Vergrößerung und/oder Verkleinerung, des Meßtrommel- Außenumfangs mittels Druckluft können auch Gase oder sonstige isostatisch wirkende Druckmittel wie z. B. Flüssigkeiten zur gezielten Druckbeaufschlagung verwendet werden.

Für die Meßtrommel ist vorzugsweise ein elastisch dehnbares Material gewählt, d. h. ein reversibel deformierbarer Werk­ stoff. Beispielsweise kann die Vorratstrommel durch ein me­ tallisches Grundgestell gebildet sein, das in radialer Rich­ tung elastisch dehnbar ist. Hierfür eignet sich beispiels­ weise Aluminium. Zweckmäßig kann es dabei sein, die Trommel- Außenoberfläche mit einem glatten Kunststoff wie z. B. PVCH (Polyvenylchlorid hart) zu überziehen.

Fig. 2 zeigt schematisch im Längsschnitt eine weitere, modi­ fizierte Meßtrommel VT2, die sich für die Praxis bevorzugt eignet. Diese weist ein zentral angeordnetes, (räumlich be­ trachtet) vorzugsweise etwa kreiszylinderförmiges Innenrohr IR auf. Auf diesem Innenrohr IR sitzen in vorgebbaren Längs­ abständen kreisförmige Stützscheiben VR. Diese Stützscheiben VR stützen ein erstes, (räumlich betrachtet) vorzugsweise etwa kreiszylinderförmiges Außenrohr AR1 radial nach innen hin gegenüber dem Innenrohr IR ab. Dabei ist das Außenrohr AR1 im wesentlichen konzentrisch zum Innenrohr IR angeordnet. Es umgibt das Innenrohr mit einem vorgebbaren, radialen Ab­ stand RA im wesentlichen konzentrisch.

Mit Hilfe je einer endseitig auf dem Innenrohr IR fest auf­ sitzenden Stützscheibe VRL, VRR ist über dem ersten Außenrohr AR1 in radialem Abstand ein zweites, (räumlich betrachtet) vorzugsweise etwa kreiszylinderförmiges Außenrohr AR2 aufge­ hängt. Die Meßtrommel VT2 ist also durch zwei im wesentlichen konzentrisch zueinander liegende Röhren AR1, AR2 mit da­ zwischenliegendem Ringspalt gebildet, der als Druckkammer DK2 zur radialen Dehnung der äußersten Röhre AR2 dient. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, das gesamte Innenvolumen der Vorratstrommel mit Druckluft oder einem sonstigen Druckmedium zu beaufschlagen. Um eine elastische, radiale Dehnung des äußersten Rohres zu bewirken, genügt es, lediglich in den torusförmigen Zwischenraum DK2 zwischen den beiden äußeren Röhren ein Druckmedium zu pumpen, der gegenüber der Druckkam­ mer DK1 der Meßtrommel VT1 von Fig. 1 gleichen Außendurch­ messers verkleinert ist. Es genügen somit bereits geringere Druckänderungen für eine ausreichend große, radiale Hubände­ rung der Außenoberfläche des äußersten Rohres ZR2. Die Meß­ trommel VT2 von Fig. 2 arbeitet somit in vorteilhafter Weise bereits im Niedrigdruckbereich, so daß besondere Sicherheits­ maßnahmen entfallen können.

Die Druckkammer DK2 von Fig. 2 läßt sich stirnseitig mit Hilfe je einer kreisförmigen Abschlußscheibe bzw. einem Deckel VRL, VRR hermetisch abschließen. Insbesondere ist der je­ weilige Deckel durch einen sogenannten O-Ring gebildet, der in den torusförmigen Durchlaß TR der jeweiligen endseitigen Stützscheibe eingreift. Für den O-Ring ist vorzugsweise ein gummi- bzw. kunststoffartiges Material gewählt.

Fig. 4 veranschaulicht in schematischer Querschnittsdarstel­ lung anhand des kreiszylinderförmigen Längsrohrs ZR von Fig. 1 weitere Möglichkeiten, wie dieses Längsrohr ZR in radialer Richtung elastisch gedehnt und wieder elastisch entspannt werden kann. Eine radiale Dehnung dieses Längsrohrs ZR kann zusätzlich oder unabhängig von der Druckbeaufschlagung nach den Fig. 1, 2 beispielsweise auch durch thermische Wärme bewirkt werden. Dazu sind dem Längsrohr zweckmäßigerweise thermische Heizmittel zugeordnet. In der Fig. 4 ist als thermisches Heizmittel im Inneren des Längsrohrs ZR von Fig. 1 eine Heizwendel bzw. Heizspule HW vorgesehen. Die derart modifizierte Meßtrommel ist in der Fig. 4 mit VT3 bezeich­ net. Die Heizwendel HW ist hierbei annäherungsweise kreis­ zylinderförmig ausgebildet und im Nahbereich der Rohrinnen­ wand vorzugsweise konzentrisch angeordnet. Sie erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene von Fig. 4 entlang der Längser­ streckung des Längsrohrs ZR. Durch eine solche Erwärmung der Rohrwandung läßt sich gezielt eine radiale Ausdehnung des Rohrmaterials und damit eine Umfangsvergrößerung des Längs­ rohrs ZR erreichen, so daß sich in präzise kontrollierbarer Weise eine definierte Zugspannungserhöhung im langgestreckten Meßgut bewirken läßt. Durch entsprechende Abkühlung des Längsrohrs ZR kann in umgekehrter Weise die reversible Schrumpfung des Längsrohrs ZR in radialer Richtung von außen nach innen bewirkt und damit eine präzise steuerbare Zugspan­ nungssenkung im langgestreckten Meßgut erzeugt werden. Dafür können zusätzlich oder unabhängig von den Heizmitteln ent­ sprechende Kühlmittel mit dem Längsrohr ZR in Wirkverbindung stehen. So kann beispielsweise die Wendel HW im Inneren des Längsrohrs ZR von Fig. 4 ggf. auch als Kühlschlange bzw. Kühlspirale betrieben werden.

Zusätzlich oder unabhängig hiervon kann eine radiale Dehnung der kreiszylinderförmigen Rohrwand des Längsrohrs ZR von in­ nen nach außen (und umgekehrt) auch durch elektrische und/oder magnetische Felder sowie deren Kräfte bewirkt wer­ den. Dazu ist außen um das Längsrohr ZR von Fig. 4 zusätz­ lich eine vorzugsweise kreisringförmige Magnetspule MK im we­ sentlichen konzentrisch angeordnet, die sich über die Gesamt­ länge des Längsrohrs hinweg erstreckt. An den offenen Enden der Magnetspule MK ist eine Spannungsquelle U angeschlossen, so daß in ihr der elektrische Strom I zum Fließen kommen kann. Wird für das Längsrohr ZR insbesondere ein elektrisch leitfähiges Material gewählt, so können zwischen der Rohrwan­ dung und der Magnetspule MK elektromagnetisch anziehende oder abstoßende Kräfte hervorgerufen werden, die eine radiale Hub­ änderungen RAD der Wickeloberfläche des Längsrohrs ZR von in­ nen nach außen oder umgekehrt von außen nach innen bewirken.

Eine elektrische Kraftwirkung zur radialen Hubänderung der Außenoberfläche der jeweiligen Meßtrommel - wie z. B. VT2 von Fig. 2 - läßt sich beispielsweise mittels Piezoelemente er­ reichen. In der Fig. 4 sind Piezoelemente PE im Zwischenraum DK2 zwischen den beiden Außenrohren AR1, AR2 der Meßtrommel VT2 von Fig. 2 derart angeordnet, daß sich die Rohrwandung des zweiten Außenrohrs AR2 und damit die Außenoberfläche der Meßtrommel VT4 radial nach außen und entsprechend reversibel dazu wieder radial nach innen bewegen läßt.

Zusammenfassend betrachtet kann somit durch Einzeleinwirkung oder beliebige Kombinationseinwirkung insbesondere von Druck, Temperatur, von Kräften elektrischer und/oder magnetischer Felder auf das Längsrohr einer erfindungsgemäßen Meßtrommel deren Wickeloberfläche in radialer Richtung reversibel ange­ hoben und entsprechend reversibel wieder abgesenkt werden.

Claims (20)

1. Vorrichtung zur Erzielung definierter Meßbedingungen für ein langgestrecktes Gut (LWL) unter Verwendung einer Vor­ ratstrommel (VT1), auf der das langgestreckte Gut (LWL) auf­ wickelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratstrommel (VT1) bezogen auf ihre Zentralachse (ZA) in radialer Richtung derart dehnbar ausgebildet ist, daß für die Vorratstrommel (VT1) ein veränderter Wickeldurchmes­ ser (D2) und damit im aufgewickelten Gut (LWL) eine vorgeb­ bare Zugspannungsänderung einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratstrommel (VT1) mindestens eine Druckkammer (DK1) zugeordnet ist, deren räumliche Ausdehnung durch Füllen mit einem Druckmittel (DL) veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (DK1) mit der Rohrwand (ZR) der Vor­ ratstrommel (VT1) derart in Wirkverbindung steht, daß diese Rohrwand (ZR) mit dem außen aufgewickelten, langgestreckten Gut (LWL) in radialer Richtung bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratstrommel (VT1) im wesentlichen als kreiszylin­ derförmiges Rohr ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als langgestrecktes Gut (LWL) mindestens ein optisches Übertragungselement oder optisches Kabel verwendet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gut (LWL) für Meßzwecke mit mindestens einer Wickellage auf die Außenoberfläche der Vorratstrommel (VT1) aufgebracht ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratstrommel (VT2) durch zwei im wesentlichen kon­ zentrisch zueinander liegende Röhren (AR1, AR2) mit da­ zwischenliegendem Ringspalt gebildet ist, der als Druckkammer (DK2) zur radialen Dehnung (RAD) der äußeren Röhre (AR2) dient.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorratstrommel (VT1) derart ausgebildet ist, daß ihre Rohrwand in radialer Richtung elastisch dehnbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratstrommel (VT2, VT3) elektrische und/oder magne­ tische Mittel (PE, RS) derart zugeordnet sind, daß sich für ihre Wickeloberfläche ein radialer Hub (RAD) durch elek­ trische und/oder magnetische Kräfte bewirken läßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrwand der Vorratstrommel (VT2) Piezoelemente (PE) derart zugeordnet sind, daß sich für die Wickeloberfläche der Vorratstrommel (VT2) ein vorgebbarer, radialer Hub (RAD) be­ wirken läßt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrwand der Vorratstrommel (VT3) Heizmittel (HW) derart zugeordnet sind, daß sich für die Wickeloberfläche der Vorratstrommel (VT3) durch Wärmedehnung ein vorgebbarer, ra­ dialer Hub (RAD) bewirken läßt.

12. Verfahren zur Erzielung definierter Meßbedingungen für ein langgestrecktes Gut (LWL), das auf eine Vorratstrommel (VT1) aufgewickelt wird, insbesondere nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gut (LWL) auf einer Vorratstrommel (VT1) aufgewickelt wird, und daß durch radiale Dehnung (RAD) der Vorratstrommel (VT1) deren Wickeldurchmesser derart ver­ ändert wird, daß im aufgewickelten Gut (LWL) eine vorgebbare Zugspannungsänderung bewirkt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gut (LWL) zunächst weitgehend zugspan­ nungsarm auf die Vorratstrommel (VT1) bei einem vorgebbaren Anfangsdurchmesser (D1) der Vorratstrommel (VT1) aufgewickelt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß für Meßzwecke am langgestreckten Gut (LWL) der Wickel­ durchmesser der Vorratstrommel (VT1) durch radiale Dehnung (RAD) deren Rohrwand vergrößert und dadurch eine vorgebbare Zugspannung im langgestreckten Gut (LWL) eingestellt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 mit 14, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dehnung (RAD) der Rohrwand der Vorratstrommel (VT1) im elastischen Bereich deren Rohrmaterials reversibel durchgeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 mit 15, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dehnung (RAD) der Vorratstrommel (VT1) durch Druckbeaufschlagung deren Rohrwandung (ZR) bewirkt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 mit 16, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dehnung (RAD) der Vorratstrommel (VT2) durch elektrische und/oder magnetische Kräfte bewirkt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 mit 17, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dehnung (RAD) der Vorratstrommel (VT3) durch thermische Wärme bewirkt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 mit 18, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Dehnung (RAD) der Vorratstrommel (VT1) bei laufenden Messungen am langgestreckten Gut (LWL) durchgeführt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 mit 19, dadurch gekennzeichnet, daß als langgestrecktes Gut mindestens ein optisches Übertra­ gungselement (LWL) oder optisches Kabel verwendet wird.