DE2716649A1

DE2716649A1 - Verfahren zur messung der an einem ferromagnetischen koerper aufgewandten axialbelastung und elektromagnetische schaltungsanordnung zur durchfuehrung des verfahrens

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Publication number: DE2716649A1
Application number: DE19772716649
Authority: DE
Inventors: Benoix De Halleux; Paul-Emile Prof Lagasse; Pierre Louis
Original assignee: Individual
Current assignee: Freyssinet International STUP SA
Priority date: 1977-02-09
Filing date: 1977-04-15
Publication date: 1978-08-10
Also published as: JPS53114474A; GB1600881A; DE2716649C2

Description

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER - D-8OOO MÜNCHEN 9O

GRB 1-718 HD/be

Paul-Emile Lagasse, 1300 Wavre, Belgien

Verfahren zur Messung der an einem ferromagnetischen Körper aufgewandten Axialbelastung und elektromagnetische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung der Herren Paul-Emile Lagasse, Benoit de Halleux und Pierre Louis betrifft ein Verfahren zur Messung der an wenigstens einem ferromagnetischen gestreckten Körper aufgewandten Axialbelastung, insbesondere an einem Draht, Drahtbündel, Rundstab, Seil, Prof ileleirent, im folgenden als Draht bezeichnet, mittels einer elektromagnetischen Schaltungsanordnung, di£ zur Erzeugung einer magnetischen Induktion in dem Draht geeignet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine elektromagnetische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßverfahren und eine Schaltungsanordnung der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei denen einerseits keinerlei Berührung zwischen irgendeinem

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Bauteil der elektromagnetischen Schaltungsanordnung und dem gestreckten Körper bzw. Draht erforderlich ist und andererseits das durch magnetische Induktion des gestreckten Körpers in einem Grundkreis erzeugte Signal direkt verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren einerseits eine Eichphase und andererseits eine Kontrollmessungsphase der angewandten Axialbelastung enthält, welche unabhängig voneinander durchgeführt werden, daß die Eichphase daraus besteht, daß die magnetoelastische Charakteristik eines Eichdrahtes ermittelt wird, indem der Draht mittels eines Induktionsspulenkreises, der in der Nähe des Drahtes angeordnet ist, einem periodischen Magnetfeld ausgesetzt wird, das eine Axialkomponente enthält, und daß in einem Eichmeßkreis, der eine Empfängerspule enthält, die ebenfalls in der Nähe des Drahtes angeordnet ist, die darin durch Variation der magnetischen Induktion des Eichdrahtes aufgrund des Feldes induzierte elektromotorische Kraft gemessen wird, und zwar für veränderliche Werte der an dem Draht aufgewandten Axialbelastungen, und daß die Kontrollmessungsphase darin besteht, daß mittels einer Schaltungsanordnung, die eine Induktionsspule und eine Empfängerspule enthält, welche beide in der Nähe des der Messung unterzogenen Drahtes angeordnet sind, wobei der Draht physikalisch-chemische Charakteristika aufweist, die allgemein identisch mit denjenigen des Eichdrahtes sind, an dem der Messung unterzogenen Draht mittels der Induktionsspule ein periodisches bzw. wellenförmiges Magnetfeld angewandt wird, das allgemein identisch ist mit dem Feld aus der entsprechenden Eichphase, und daß in einem Kontrollmessungskreis, der die Empfängerspule enthält, die induzierte elektromotorische Kraft gemessen wird

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und aus dem Wert dieser elektromotorischen Kraft auf der Grundlage der magnetoelastischen Eichcharakteristik die Angabe der an dem Draht aufgewandten Axialbelastung extrapoliert wird.

Die elektromagnetische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens enthält einen Induktionsspulenkreis und einen Empfängerspulenkreis, wobei die zwei Spulen gekoppelt sind, und ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß diese im Inneren einer Abschirmung aus ferromagnetischem Material eingebaut sind.

Unter der Angabe, daß die Spulen in der Nähe des Drahtes angeordnet sind, ist zu verstehen, daß diese mit dem Draht in Berührung sein können oder auch nicht. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Spulen um den Draht herum angeordnet, und zwar mit oder ohne Berührung des Drahtes.

Eine Analyse des Verfahrens zeigt, daß sowohl für die Eichung als auch für die Kontrollmessung eine Schaltungsanordnung verwendet wird, die aus zwei Spulen besteht, die einfach den Draht umgeben, ohne daß eine Berührung mit diesem erforderlich wäre, und daß durch Einwirkung eines periodischen Magnetfeldes, das sich während der Messung nicht ändert, auf den Draht mittels der Induktionsspule in dem Meßkreis, der nur die Empfängerspule enthält, ein elektrisches Signal gewonnen wird, im allgemeinen eine Spannung, deren Maß eine direkte Anzeige der an dem Draht aufgewandten Axialbelastung liefert.

Bei dem periodischen Strom kann es sich beispielsweise um einen wellenförmigen, sinusförmigen Strom handeln, um einen sägezahnförmigen oder rechteckförmigen Strom.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ergibt sich das periodische Magnetfeld aus der Überlagerung einer konstanten Feldkomponente und einer Wechselfeldkoroponente, und der Wert der konstanten Komponente liegt beträchtlich hoch, damit, die magnetische Induktion in dem Draht an die Sättigungsinduktion angenähert ist. Die genaue Wahl der Größe der konstanten Feldkomponente wird durh die Erzielung einer zufriedenstellenden Reversibilität der magnetoelastischen Charakteristik bestimmt, gleich welche magnetische und elastische Vorgeschichte des Drahtes vor Einstellung der Charakteristik vorliegt.

Bei manchen Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Eichung an einem Draht, bei dem nachher der Zustand der an ihm aufgewandten Belastungen gemessen werden soll. Ferner können gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise dieselben Induktions- und Empfängerkreise für die Eichphase und für die Kontrollmessungsphase verwendet werden.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich bei der Messung der Axialbelastungen, die auf Drähte, Rundstäbe, Seile oder Profilstäbe bzw. Bündel aus diesen einwirken, welche als Armierung bei Konstruktionen aus Spannbeton verwendet werden. Cemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung mit der Induktionsspule und der Empfängerspule in die Konstruktion eingebettet, wobei die Spulen um den Bewehrungsdraht herumgelegt sind oder in dessen Nähe angeordnet sind, und die Versorgungsleitungen und Meßleitungen der Spulen auf einer Außenseite einer Wand der Konstruktion zugänglich sind.

Auf diese Weise erhält man ein Meßfühlersystem zur Messung der rückständigen Vorspannungsbelastungen in Trägern, Säulen oder anderen Strukturteilen aus Spannbeton; gegenüber den be-

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kannten Verlängerungsmeßfühlern weist dieses System den Vorteil auf, daß einerseits keine Befestigung an einem Teil der Bewehrung oder Arrrierung erforderlich ist und andererseits selbst dann Messungen vorgenommen werden können, wenn ein Teil der elastischen Verlängerung oder Ausdehnung, die das Bewehrungselement ursprünglich bei der Unterspannungsetzung erfahren hat, sich aufgrund des Kaltfließeffektes in eine plastische Verlängerung umgewandelt hat.

Bei einer solchen Anwendung wird vorzugsweise die iragnetoelastische Charakteristik des Drahtes oder des Drahtbündels der Bewehrung während der Unterspannungsetzung in der Konstruktion ermittelt. Die Eichphase erfolgt dann in Situ, also an der endgültigen Stelle, mittels derselben Induktions- und Empfängerkreise, die für die Meßphase dienen, die später vorgenommen werden, wenn der Zustand der Konstruktion überprüft werden soll.

Wenn der der Messung unterzogene ferromagnetische Körper mehrere Elemente enthält, die ineinander angeordnet sind, beispielsweise wenn es sich um ein Seil- oder Rundeisenbündel handelt, und wenn der Zustand der Axialbelastungen in den aufeinanderfolgenden Elementen des zusammengesetzten Körpers getrennt überprüft werden soll, so ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß sowohl während der Eichung als auch während der Kontrollmessung die konstante Komponente des induzierenden Magnetfeldes variiert v/ird und mehrere magnetoelastische Kurven aufgenommen werden, die jeweils einem bestimmten Wert der konstanten Komponente des Magnetfeldes entsprechen, wobei dieser Wert so gewählt ist, daß die magnetische Induktion in den aufeinanderfolgenden Elementen des zusammengesetzten ferromagnetischen Körpers in der Nähe der Sättigungsinduktion liegt.

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Bei der crfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfalirens erfüllt die Abschirmung insbesondere die Aufgabe, den Einfluß der in der Nähe der Schaltungsanordnung angeordneten magnetischen Massen herabzusetzen.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine elektromagnetische Schaltungsanordnung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens ;

Fig. 2 eine Graphik zur Darstellung von mehreren magnetoelastischen Charakteristik^ eines Stahldrahces, wobei diese Charak 'ceris tika verschiedenen Werten der konstanten Feldkomponente entsprechen;

Fig. 3a graphische Darstellungen zur Erläuterung der Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens im plastischen Dereich der Deformierungen des Drahtes, und zwar auf der Grundlage einer Kurve der Ausdehnung in Abhängigkeit von der Belastung bei einem Stahldraht mit entsprechender magnetoelastischer Charakteristik; und

Fig. 4 schematisch einen Teil des Endes eines Betonträger? aus Spannbeton, der mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung versehen ist, und zwar während der mechanischen Unterspannungsetzung der Bewehrung und in einem Zustand, wo der Träger fertiggestellt Is t.

Das erfindungsgenäße Verfahren beruht auf dem wohlbekannten Phänomen, daß die magnetischen Eigenschaften eines Körpers

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sich abhängig von den erfahrenen mechanischen Belastungen ändern.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine elektromagnetische Schaltungsanordnung nach Figur 1 geeignet. Diese enthält eine Induktionsspule 1, die von einer Stromwelle I(t) aus einer Versorijungsquel Ie 24 versorgt wird. Die Stromwelle ergibt sich aus der Überlagerung eines Gleichstromes Io mit einem Wechselstrom Im sin wt. Die elektromagnetische Schaltungsanordnung enthält ferner eine Erupfängerspule 2, die an der Induktionsspule 1 befestigt ist und über Leiter 3 mit einem Meßgerät 4 verbunden ist, das im allgemeinen als Voltmeter ausgebildet ist. Gemäß der Erfindung sind die Spulen 1 und 2 im Inneren einer Abschirmung aus ferromagnetischem Material montiert, die beispielsweise aus einer Umhüllung aus Weicheisen 1·'. besteht .

Der Körper aus ferromagnetischem Material, an dem die Axialbolastung gemessen werden soll, der er ausgesetzt ist, kann ein beliebiger sein, vorausgesetzt, daß er durch einen Kanal 5 hindurchpaßt, der im Inneren der rmpfängerspule 2 gebildet ist, wenn die Spulen, so wie dies bei dem hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, den der Messung unterzogenen Körper f> aus ferromagnetischem Material umgeben. Hei einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Cpulen neben dein ferromagnetischen Körper 6 mit diesem in oder außer berührung angeordnet werden. Der ferromagnetische Körper (j kann aus einem Draht, Rundstab, Seil oder Bündel aus diesen Elementen oder irgendeinem Profilelement gebildet .sein. Er kann auch in einer Umhüllung angeordnet sein, worauf später noch eingegangen wird. Wenn in dieser Beschreibung von einem "Draht", wie er in Figur 1 dargestellt und mit G bezeichnet ist, die Hede ist, so bedeutet dies nicht, daß die Erfindung darauf beschränkt ist.

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Aufgrund des magnetischen Wechselfeldes mit einer Axialkomponente, die von dem Durchgang des Wechselstroms in der Induktionsspule 1 erzeugt wird, und aufgrund der magnetischen Induktion in dem Draht 6, die sich hieraus ergibt und ebenfalls wellenförmig ist, wird in der Empfängerspule 2 eine elektromotorische Kraft erzeugt, die gemäß der Erfindung von dem Meßgerät gemessen wird, das die elektrische Spannung mißt, also in einem Voltmeter 4, und zwar für veränderliche Werte der an dem Draht 6 anliegenden Axialbelastungen P. Aufgrund dieser Messungen wird gemäß einer ersten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens die magnetoelastische Charakteristik des Drahtes ermittelt, also die Werte der elektrischen Spannung, die in der Empfängerspule abhängig von den am Draht angewendeten Belastungen erzeugt wird.

Figur 2 zeigt mehrere magnetoelastische Kurven 7 bis 10, die bei Stahldrähten mit einem Durchmesser von 7 mm der folgenden Zusammensetzung ermittelt wurden, die sehr nahe bei der eutektoiden Zusammensetzung liegen:

% C	% Si	% Mn	% P	% S
ca. 0,830	ca. 0,6	ca. 0,6	ca. 0,2	ca. 0,2

Diese Drähte haben nach Patentierung eine 70%-ige Querschnittsreduzierung erfahren, dann eine Wärmebehandlung von einigen Sekunden unter mechanischer Spannung bei einer Temperatur von 38O°C, die eine unter 1% liegende plastische Ausdehnung erzeugte .

Die Kurven 7 bis 10 wurden jeweils für einen konstanten Wert der Wechselstromkomponente des Magnetfeldes ermittelt, die in diesem Fall 68 örsted beträgt, und bei einer ebenfalls konstan-

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ten Frequenz von 60 Hertz. Verändert wurde hingegen die konstante Komponente des magnetischen Induktionsfeldes.

Es ist festzuhalten, daß die magnetoelastischen Kurven bei kleinen Werten der konstanten Komponente des Feldes (Kurven 7 und 8) weder Reversibilität noch Linearität zeigen. Erfindungsgemäß wird daher die konstante Komponente des Magnetfeldes auf einen hohen Wert festgelegt (in diesem Fall wenigstens in der Größenordnung von 340 Oe), damit Verhältnisse erreicht werden, die sich in der Nähe der magnetischen Sättigung des Stahldrahtes bewegen.

Zusätzlich zu dem Vorteil der Reversibilität, die sich daraus ergibt, daß in der Nähe der Sättigung gearbeitet wird, ist als weiterer Vorteil die Linearität der Charakteristik und eine ausreichende Empfindlichkeit festzustellen. Die Anwendung eines starken magnetisierenden Feldes reduziert ferner in starkem Maße die Störungen, die von ferromagnetischen Massen in der Nähe der Meßvorrichtung verursacht werden, und löscht ferner die magnetische Vorgeschichte des Drahtes aus, wodurch das Erfordernis einer Entmagnetisierung entfällt. Eine weitere beträchtliche Reduzierung der Störungen, die von den in der Nähe befindlichen ferromagnetischen Massen erzeugt werden könnten, wird durch die Abschirmung 14 gewährleistet.

Bei der Wahl der Amplitude und der Frequenz der Wechselstromkomponente des magnetisierenden Feldes ist zu beachten, daß die in der Empfängerwicklung induzierte elektromotorische Kraft proportional der Ableitung des Flusses nach der Zeit ist, der den Querschnitt der Empfängerspule 2 schneidet. Die Höhe der induzierten elektromotorischen Kraft kann also eingestellt werden, insbesondere durch Wahl der Amplitude und der Frequenz der Wechselstromkomponente. Zu beachten ist jedoch, daß die Werte dieser zwei Parameter so gewählt werden sollen, daß eine

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magnetische Isolierung des mittleren Teils des Stahldrahtes durch Foucaultsche Ströme vermieden wird. Allgemein ist zu sagen, daß eine Frequenz von 100 Hertz nicht überschritten v/erden soll.

In der. Figuren 3a und 3b ist zu sehen, daß die magnetoeladtische Charakteristik auch im Bereich der plastischen Deformierungen des Stahldrahtes ermittelt werden kann. In Figur 3a ist auf der linken Ordinate die Belastung und auf der rechten Ordinate die in der Empfängerspule 2 der Schaltungsanordnung nach Figur 1 erzeugte elektromotorische Kraft aufgetragen, während auf der Abszisse in Prozenten die Werte der relativen Ausdehnung des der mechanischen Spannung unterzogenen Stahldrahtes G, bei dem es sich hier um einen Draht aus Weichstahl mit 0,15% C handelt, aufgetragen sind. Festzustellen ist, daß der Verlauf der Änderung der elektromotorischen Kraft in Abhängigkeit von der Ausdehnung genau gleich dem Verlauf der Änderung der Belastung bezüglich der relativen Ausdehnung ist. Dies bedeutet, daß eine lineare Beziehung, die in Figur 3b dargestellt ist, zwischen der Änderung der elektromotorischen Kraft und der Belastung vorliegt, und zwar unabhängig davon, ob im Bereiche elastischer Deformierung oder plastischer Deformierung der untersuchten Struktur aus magnetischem Material gearbeitet wird. Den Punkten a, b, c ... der Kurve Belastung/ Ausdehnung dar Figur 3a entsprechen die Punkte a, b, c ... der magnetoelastischen Charakteristik der Figur 3b.

Wie bereits erwähnt wurde, enthält das erfindungsgemäße Meßverfahren eine erste Phase, die als Eichphase bezeichnet wird und darin besteht, daß unter den erläuterten Voraussetzungen und mittels der Schaltungsanordnung nach Figur 1 die magnetoelastische Charakteristik des Drahtes 6 ermittelt wird. Diese zeigt einen Verlauf, der im allgemeinen den Charakteristika 9 oder 10 in Figur 2 entspricht.

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Die zweite Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die so ermittelte magnetoelastische Charakteristik verwendet wird, um die Axialbelastung in einem Draht zu kontrollieren, der physikalisch-chemische Eigenschaften aufweist, die allgemein identisch denjenigen des Drahtes sind, der zur Ermittlung dieser Charakteristik verwendet wurde. Es wird eine elektromagnetische Schaltungsanordnung verwendet, die allgemein identisch derjenigen ist, mit der die Eichung durchgeführt wurde und die während der Eichung bezüglich des zu überprüfenden Drahtes in derselben Weise angeordnet wird, und schließlich wird aufgrund der elektromagnetischen Eichcharakteristik aus dem Wert der induzierten elektromotorischen Kraft die Anzeige der Axialbelastung an dem überprüften Draht extrapoliert.

Im allgemeinen können zwei Fälle auftreten. Bei dem ersten ist der zur Eichung dienende Draht nicht derselbe wie der Draht, dessen Belastungszustand anschließend geprüft werden soll; die elektromagnetische Schaltungsanordnung ist dieselbe oder eine andere. Dieser Fall liegt beispielsweise vor, wenn in einem Labor auf der Grundlage von ferromagnetischen Proben die magnetoelastischen Charakteristika von verschiedenen Strukturen ermittelt werden, die dazu bestimmt sind, an verschiedenen Stellen verwendet oder gehandhabt zu werden, wobei die so ermittelten magnetoelastischen Charakteristika ausgenutzt werden, um deren Zustand hinsichtlich mechanischer Spannung zu überprüfen. Man spricht dann von Eichdrähten, die bei der Eichung verwendet werden, und von Drähten, die während einer Meßphase in Situ, also an Ort und Stelle, einer Messung unterzogen werden.

Bei dem zweiten Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Eichdraht und der der Kontrollmessung unterzogene Draht derselbe. Hierbei dient im allgemeinen dieselbe elektro-

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magnetische Schaltungsanordnung zur Eichung und zur Kontrollmessung.

Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung betrifft den Fall, wo getrennt der Zustand der Axialbelastungen in aufeinanderfolgenden Elementen eines zusammengesetzten ferromagnetischen Körpers überprüft werden sollen, beispielsweise in einem Bündel aus Drähten, Rundstäben oder in irgendeiner Gesamtheit aus wenigstens zwei Elementen, die das eine im anderen angeordnet sind.

In diesem Falle wird gemäß der Erfindung sowohl bei der Eichung als auch bei der Kontrollmessung die konstante Komponente des induzierenden Magnetfeldes variiert, und es werden mehrere magnetoelastische Kurven aufgenommen, die jeweils einem bestimmten Wert der konstanten Komponente des Magnetfeldes entsprechen, wobei der Wert so gewählt ist, daß die magnetische Induktion in den aufeinanderfolgenden Elementen des ferromagnetischen zusammengesetzten Körpers nahe bei der Sättigungsinduktion liegt. Auf diese Weise können bei optimalen Bedingungen des Magnetfeldes die Zustände der mechanischen Spannung der einzelnen Elemente eines ferromagnetischen zusammengesetzten Körpers analysiert werden.

Eine bevorzugte Anwendungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem dieselbe elektromagnetische Schaltungsanordnung für die Eichung und für die Kontrollmessung verwendet wird, ermöglicht die Messung der Axialbelastung, die an einer Bewehrung in einer Konstruktion aus Spannbeton anliegt. Diese Anwendungsform wird nachstehend aufgrund der Figuren 4 und 5 beschrieben. Dort ist das rechte Endstück eines Betonträgers 11 dargestellt, der eine Hülle 12 enthält, in deren Inneren ein Bündel 13 aus Stahlbewehrungsdrähten angeordnet ist. Die Hülle 12 ist in ein hohles Verteilerstück 15 eingesteckt, an

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dem ein an der Stirnseite des Trägers 11 liegender Verankerungskopf mit Keilen 16 befestigt ist; der Verankerungskopf 16 ist mit im Profil kegelstumpfförmigen Kanälen 17 versehen, die von den Bewehrungsdrähten 13 durchquert werden, die konischen Keilen 18 zugeordnet sind. Die hier beschriebenen Elemente sind wohlbekannt; sie sollen die Unterspannungsetzung des Trägerbetons mittels eines Hydraulikzylinders ermöglichen, von dem nur der Teil dargestellt und mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet ist, der sich an dem Träger abstützt. Diese Zylindervorrichtung gibt eine mechanische Spannung auf die Bewehrungsdrähte, die in dem ihnen so vermittelten Spannungszustand blockiert werden durch Verklemmen der Keile 18 in dem Verankerungskopf 16. Die Zylindervorrichtung 19 wird dann entfernt, und gemäß der Darstellung in Figur 5 wird dann in die Hülle 12 an der mit 20 bezeichneten Stelle Mörtel eingespritzt.

Gemäß der Erfindung wird um die Hülle 12 herum und eingebettet in den Beton eine elektromagnetische Schaltungsanordnung 21 der in Figur 1 gezeigten Art angeordnet, wobei darauf geachtet wird, daß an der Stirnseite des Trägers 11 mittels einer Hülle 22 und eines Verbindungskastens 2 3 die Versorgungsleiter der Induktionsspule 1 und die Meßleiter 3 der Empfängerspule 2 zugänglich gemacht werden. Die magnetoelastische Charakteristik des Bündels 13 aus Bewehrungsdrähten wird während der axialen Unterspannungsetzung mittels des Zylinders 19 ermittelt, was der Eichphase des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht. Zu jeglichen späteren Zeitpunkten können die in den Bewehrungsdrähten verbleibenden Axialbelastungen kontrolliert werden, indem in der Schaltungsanordnung 21 die elektromagnetischen Bedingungen der Eichmessung reproduziert werden und indem aus der Anzeige der induzierten elektrischen Spannung aufgrund der magnetoelastischen Charakteristik der Wert der vorhandenen Axialbelastung extrapoliert wird.

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Wenn die Temperaturbedingungen während der Eichung und während der Kontrollmessung deutlich verschieden sind, so sollten die sich daraus ergebenden Variationen der magnetoelastischen Charakteristika berücksichtigt werden. Dies kann beispielsweise geschehen, indem wenigstens eine Eichung bei mehreren Temperaturen durchgeführt wird, um den thermischen Korrekturkoeffizienten zu ermitteln, der während der Kontrollmessung zu berücksichtigen ist. Wenn die elektromagnetische Schaltungsanordnung eingebettet wird, so können in deren Nähe Thermoelemente eingebettet werden, damit in der Kontrollzone die Temperatur ermittelt werden kann.

Ein weiteres Gebiet, auf dem das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil angewendet werden kann, ist das Gebiet der Drahtziehtechnik, wo die Zugspannung während des Ausziehens oder während einer thermischen Behandlung unter mechanischer Spannung gemessen werden kann, während der Draht voranschreitet, und verglichen werden kann nit dem angestrebten Wert, der während einer Eichphase ermittelt wurde.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER · D-8OOO MÜNCHEN 9O GRB 1-718 HD /be Paul-Emile Lagasse/ 1300 Wavre, Belgien Patentansprüche

1.)Verfahren zur Messung der an wenigstens einem ferromagne^vtischen gestreckten Körper aufgewandten Axialbelastung, insbesondere an einem Draht, Drahtbündel, Rundstab, Seil, Profilelement, im folgenden als Draht bezeichnet, mittels einer elektromagnetischen Schaltungsanordnung, die zur Erzeugung einer magnetischen Induktion in dem Draht geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einerseits eine Eichphase und andererseits eine Kontrollmessungsphase der angewandten Axialbelastung enthält, welche unabhängig voneinander durchgeführt werden, daß die Eichphase daraus besteht, daß die magnetoelastische Charakteristik eines Eichdrahtes ermittelt wird, indem der Draht mittels eines Induktionsspulenkreises, der in der Nähe des Drahtes angeordnet ist, einem periodischen Magnetfeld ausgesetzt wird, das eine Axialkomponente enthält, und daß in einem Eichmeßkreis, der eine Empfängerspule enthält, die ebenfalls in der Nähe des Drahtes angeordnet ist, die darin durch Variation der magnetischen Induktion des Eichdrahtes aufgrund des Feldes indu-

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. LUTZ H. PRÜFER ■ D-80OO MÜNCHEN 9O . WILLROIDERSTR. 8 ■ TEL. (089)640840

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zierte elektromotorische Kraft gemessen wird, und zwar für veränderliche Werte der an dem Draht aufgewandten Axialbelastungen, und daß die Kontrollmessungsphase darin besteht, daß mittels einer Schaltungsanordnung, die eine Induktionsspule und eine Empfängerspule enthält, welche beide in der Nähe des der Messung unterzogenen Drahtes angeordnet sind, wobei der Draht physikalisch-chemische Charakteristika aufweist, die allgemein identisch mit denjenigen des Eichdrahtes sind, an dem der Messung unterzogenen Draht mittels der Induktionsspule ein periodisches bzw. wellenförmiges Magnetfeld angewandt wird, das allgemein identisch ist mit dem entsprechenden Feld aus der Eichphase, und daß in einem Kontrollmessungskreis, der die Empfängerspule enthält, die induzierte elektromotorische Kraft gemessen wird und aus dem Wert dieser elektromotorischen Kraft auf der Grundlage der magnetoelastischen Eichcharakteristik die Angabe der an dem Draht aufgewandten Axialbelastung extrapoliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Magnetfeld aus der Überlagerung einer konstanten Feldkomponente mit einer Wechselkomponente des Feldes resultiert und daß der Wert der konstanten Komponente relativ hoch ist, so daß die magnetische Induktion in dem Draht in der Nähe der Sättigungsinduktion liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente des Wechselfeldes eine Frequenz unter 100 Hertz aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichung an dem Draht durchgeführt wird, dessen Zustand hinsichtlich der an ihm aufgewandten Belastungen später überprüft werden soll.

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5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Eichphase und die Kontrollmessungsphase dieselben Induktions- und Empfängerkreise verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktions- und Empfängerspule um den Draht herum angeordnet sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der an einem Bewehrungsdraht angewandten Axialbelastung in einer Konstruktion aus Spannbeton in dieser eine Schaltungsanordnung eingebettet wird, die die Induktionsspule und die Empfängerspule enthält, daß die Spulen in der Nähe bzw. vorzugsweise um den Bewehrungsdraht herum angeordnet werden und daß die Versorgungsleitungen bzw. Meßleitungen der Spulen an einer Außenfläche einer Wandung der Konstruktion zugänglich gemacht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7 und den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetoelastische Charakteristik des Bewehrungsdrahtes während seiner mechanischen Unterspannungssetzung in der Konstruktion ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an einer Gesamtheit aus Bewehrungsstäben eines Bündels aus Bewehrungsstäben, das in eine in der Betonkonstruktion eingebetteten Hülle eingebracht ist, aufgewandte Axialbelastung gleichzeitig gemessen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetoelektrische Schaltungsanordnung um die Hülle herum angeordnet wird.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung an einem zusammengesetzten ferromagnetischen Körper, der mehrere ineinander angeordnete Elemente enthält und dessen Axialbelastungszustände getrennt ermittelt werden sollen, sowohl während der Eichung als auch während der Kontrollmessung die konstante Komponente des induzierenden Magnetfeldes variiert wird und mehrere magnetoelastische Kurven ermittelt werden, die jeweils einem bestimmten Wert der konstante! Komponente des Magnetfeldes entsprechen, wobei der Wert so gewählt ist, daß die magnetische Induktion in den aufeinanderfolgenden Elementen des zusammengesetzten ferromagnetischen Körpers nahe an der Sättigungsinduktion liegt.

12. Elektromagnetische Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-11, mit einem Induktionsspulenkreis und einem Empfängerspulenkreis, wobei die beiden Spulen miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1, 2) im Inneren einer Abschirmung (14) aus ferromagnetisehern Material montiert sind.

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