DE2802974A1

DE2802974A1 - Mess- und registriervorrichtung fuer ueberwachung von durch sprengung verursachten vibrationen

Info

Publication number: DE2802974A1
Application number: DE19782802974
Authority: DE
Inventors: Lars Stenling
Original assignee: Nitro Consult AB
Current assignee: Frekventia AB
Priority date: 1977-02-03
Filing date: 1978-01-24
Publication date: 1978-08-10
Also published as: GB1564665A; US4212086A; CA1115824A; SE7701217L; SE403934B

Description

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NITRO CONSULT AB * Unser Fall: Nitro 51

Mess- und Registriervorrichtung für Ueberwachunq von durch Sprengung verursachten Vibrationen.

Die Erfindung betrifft eine Mess- und Registriervorrichtung mit einem oder mehreren in einem Eingangskreis enthaltenen Messwertgebern, die zum Abfühlen von Vibrationen eingerichtet sind, wobei mechanische Bewegung in elektrische Signale umgeformt werden, die nach Ueiterbehandlung in dem Eingangskreis zu einem Analog-Digital-Umsetzer gesandt werden, der zusammen mit einem Zeitangabekreis von einem Fühler für Ausschrift erhaltener Information auf ein Trägermittel über einen Schreiber ablesbar ist.

Die neue Mess- und Registriervorrichtung ist in erster Linie dazu bestimmt, als wesentlicher Bestandteil in einem System zum Messen, Aufzeichnen und Auswerten von Sprengungsvibrationen in der Form von Erschütterungen und Schwingungen an angegebenen Stellen in einem Gebäude enthalten zu sein. Demgemäss ist die Vorrichtung insbesondere zur Anwendung in solchen Fällen vorgesehen, wo eine Registrierung an einer Stelle oder einigen wenigen Stellen nach Massgabe von von Behörden oder Versicherungsgesellschaften gestellten Anforderungen vorgenommen werden soll.

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Ein Hauptzweck der Erfindung ist somit die Schaffung einer Mess- und Registriervorrichtung der eingangs angebenen Art, die keinen Anschluss an ein elektrisches Leitungsnetz benötigt und dennoch während verhältnismässig langer Zeit eine gute Mess- und Registrierleistung hervorzubringen imstande ist. Die Vorrichtung soll also mit Batterien betrieben werden können und leicht einzubauen und zu bedienen sein. Eine weitere Anforderung an die neue Vorrichtung besteht darin, dass der zuletzt registrierte Messwert in einfacher Weise von aussen unmittelbar ablesbar sein soll, ohne dass die Vorrichtung auseinander genommen oder auch nur geöffnet zu werden braucht.

Die von der neuen Kess- und Registriervorrichtung geschaffene Registrierung soll durch eine selbsttätig arbeitende Auswertungsvorrichtung auswertbar oder ablesbar sein, die sich zweckmässig an einer zentral gelegenen Auswertungsstelle befindet. Es soll aber möglich sein, eine nicht selbsttätig erfolgende Auswertung und Ablesung der Registrierung vorzunehmen, und zwar entweder unmittelbar an dem Messplatz, was bisweilen erforderlichen Zeitgewinn bedeutet, oder aber an der bereits genannten zentralen Auswertungsstelle.

Eine Mess- und Registriervorrichtung der einleitungsweise umrissenen Art, die der vorgenannten Hauptanforderung genügt und so ausgestaltet werden kann, dass sie auch weiteren Anforderungen gerecht wird, ist gemäss der Erfindung vornehmlich dadurch ausgezeichnet, dass ein in Reihe eine regelbare Spannungsquelle und eine Vergleichereinheit umfassender Kreis zwischen dem Eingangskreis und dem Analog-Digital-Umsetzer derart zugeschaltet ist, dass die Spannungsquelle eine ununterbrochene Stromversorgung nur des Eingangskreises und der Vergleichereinheit aufrechterhält, und dass die Vergleichereinheit so eingerichtet ist, dass sie bei Empfang eines Signals mit einem einen im Voraus bestimmten Schwellenwert übersteigenden Wert die regelbare Spannungsquelle dahin betätigt, dass diese vorübergehend einen Frequenzgenerator in

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Betrieb setzt, der seinerseits sowohl den Analog-Digital-Umsetzer als auch den Fühler einschaltet und steuert. Da also die Hauptspannungsquelle der Mess- und Registriervorrichtung bei normalem Betrieb, d.h. wenn keine Sprengung erfolgt, nur die wenig Energie verbrauchenden Eingangskreis und Vergleicher zu speisen braucht, lässt sich der Stromverbrauch sehr niedrig halten. Bei über einem im Voraus bestimmten Schwellenwert liegenden Sprennunpsvibrationen dagegen versorgt die regelbare Spannungsquelle vorübergehend auch die mehr Energie beanspruchenden Bestandteile der Gesamtvorrichtung; da jedoch die Einschaltzeit für diese Bestandteile kurz ist, bleibt die Spannungsquelle im ganzen genommen für lange Zeit betriebsfähig, auch wenn verhältnismässig kleine Batterien zur Anwendung kommen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung besteht der Fühler aus einem Code-Umformer und enthält die regelbare Spannungsquelle eine Batterieeinheit und einen zugehörigen Batterieregler.

Durch Unterbringen des Trägermittels, auf dem die Information aufgezeichnet wird, und der Hauptbatterie der Vorrichtung in einer gemeinsamen, auswechselbaren Kassette ist ermöglicht, die Mess- und Registriervorrichtung in einfacher Weise zu bedienen. Zusammen mit der Auswechselung der Batterie wird somit auch ein frisches Trägermittel, das in der Regel aus einem vorschiebbaren Papierstreifen besteht, eingesetzt. Vorzugsweise ist die Kassette überdies so ausgestaltet, dass ein Teil des Papierstreifens ohne üffnen der Mess- und Registriervorrichtung ablesbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der Vorrichtung eine gesonderte Spannungsquelle für ununterbrochenen Betrieb des Zeitangabekreises vorgesehen.

Zweckmässigerweise umfasst der Eingangskreis in Reihenschaltung wenigstens einen Messwertgeber, beispielsweise ein Geophon, einen Verstärker und einen Detektor mit Kurzzeitspeicher. Wenn der Eingangskreis in Reihenschaltung mehrere

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paraiIeI geschaltete Zweige umfasst, von denen jeder in Reihenschaltung einen Messwertgeber, beispielsweise ein Geophon, und einen Verstärker enthält - muss er vor dem Detektor mit dem Kurzzeitspeicher einen Berechnungskreis umfassen.

Die Erfindung soll hiernach in der Form eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 in der Form eines Blockschaltbilds die Lage und Schaltung der elektrischen Bestandteile der neuen Mess- und Registriervorrichtung,

Fig. 2 schaubildlich das fiussere der neuen Mess- und Registriervorrichtung mit geöffneter Türklappe an der Vorderseite,

Fig. 3 einen lotrechten Schnitt in Seitenansicht durch ein besonders geeignetes Befestigungsglied für Anbringung der neuen Mess- und Registriervorrichtung an einer Messtelle an der Wand eines Gebäudes, und

Fig. 4 einen Teil eines mit registrierter Information versehenen Papierbandes mit auf der Mess- und Registriervorrichtung befindlichem Ableseschlüssel für Auswertung der Registrierung.

Das in der Fig. 1 gezeigte Blockschaltbild zeigt einen einzigen Messwertgeber 10, der z.B. ein Geophon sein kann. Der Messwertgeber 10 ist in einem Eingangskreis enthalten, der ausser dem Messwertgeber 10 in Reihenschaltung auch eine Verstärkerstufe 12 und eine Detektierstufe 14 umfassen kann. In der Verstärkerstufe 12 wird einesteils das empfangenen Eingangssignal verstärker und andernteils ein Schwingungsausgleich bewirkt. Da die Empfindlichkeit bei verschiedenen Messwertgebern schwankt, wird in der genannten Stufe auch eine Abgleichung zustande gebracht, die sicherstellt, dass das Ausgangssignal der Verstärkerstufe 12 für eine bestimmte Schwingungsgeschwindigkeit stets dasselbe ist. In der Detektierstufe 12, die einen Spitzendetektor mit Kurzzeitspeicher enthält, wird eine Doppelweggleichrichtung geschaffen und werden die Spitzenwerte der Eingangssignale während einer bestimmten Zeitspanne festgehalten, so dass ein nachqeschalteter

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Analog-Dialog-Umsetzer 16 eine vorgesehene Signalumformung vornehmen kann.

In Parallelschaltung zu dem vorbeschriebenen Eingangskreis enthält die Vorrichtung einen weiteren Kreis, der aus einer regelbaren Spannungsquelle 18, 20 und einer mit ihr in Reihe geschalteten Vergleicherstufe 22 besteht. Die regelbare Spannungsquelle umfasst eine Hauptbatterie 18 für den Betrieb der Vorrichtung und einen zugehörigen Batterieregler 20, der eine Regelung der Batterie nach Massgabe der Aussteuerung der Vergleicherstufe 22 bewirkt. Normalerweise, d.h. wenn keine Sprengungsvibrationen auftreten, sind nur der Eingangskreis 10, 12, 14 und die Vergleicherstufe 22 an die regelbare Spannungsquelle 18, 20 angeschaltet. Die Vergleicherstufe 22 ist so eingerichtet, dass sie bei Empfang eines einen im Voraus bestimmten Schwellenwert übersteigenden Eingangssignals eine solche Betätigung der regelbaren Spannungsquelle bewirkt, dass diese einen an die Vergleichstufe 22 angeschlossenen Sequenzgenerator 24 vorübergehend in Betrieb setzt. Der Frequenzqenerator ist seinerseits dazu bestimmt, einerseits den Analog-Digital-Umsetzer 16 zu steuern und andererseits einen Fühler 26 in der Form eines zum Ablesen des Analog-Digital-Umsetzers befähigten Codeumformers sowie einen mit gesondertem Antrieb ausgerüsteten Zeitangabekreis 28 für Betätigung eines Schreibers 30, mit dessen Hilfe die erhaltene Information in an sich bekannter 'Weise auf einem vorschiebbaren Papierstreifen 32 registriert wird.

Der Zeitangabekreis 28 besteht aus einem konventionellen integrierten Kreis, der Stunden und Minuten anzeigt, sov/ie zwei Rechnern für Tage bzw. Wochen. Eine ununterbrochen eingeschaltete Batterie 34 sorgt für Betrieb des Zeitangabekreises 28, der nur sehr wenig Strom verbraucht (vgl. digitale Armbandsuhren). Die Lebensdauer für diese Batterie 34 beträgt mindestens ein Jahr und eine Berichtigung der angezeigten Zeit ist allenfalls bei einer Auswechselung der Batterie vonnöten.

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Wie durch das gestrichelte Viereck in der Zeichnungsfigur 1 angedeutet, sind die Hauptbatterie 18 der Mess- und Registriervorrichtung und der Papierstreifen 32 in einer gemeinsamen Kassette 36 untergebracht. Diese Kassette soll leicht auswechselbar sein und ermöglichen Batterie und Papierstreifen gleichzeitig auszuwechseln. Die in der Kassette enthaltene Batterie 18 reicht bei normalem Betrieb für ungefähr 2-4 Wochen, und der Papierstreifen 32 für etwa 100 Registrierungen. Die Kassette 36 wird aus der Mess- und Registriervorrichtung durch gerades Hervorziehen herausgenommen und durch gerades Hineinscheiben wieder eingesetzt. Danach wird die Kassette in ihrer Lage durch Zumachen einer an der Vorderseite der Mess- und Registriervorrichtung (bei 39) schwenkbar angebrachten Türklappe 38 (Fig. 2) in der vorgesehenen Lage gehalten.

Wie ferner aus der Fig. 2 ersichtlich, ist die neue Mess- und Registriervorrichtung zweckmässig in einem geschlossenen Kasten 40 untergebracht und ist die vorgenannte Türklappe verschliessbar und mit einem durchsichtigen Fenster 42 für Ablesung der zuletzt registrierten Messwerte ausgerüstet. Obgleich aus dieser Zeichnungsfigur nicht besonders ersichtlich, enthält der hintere Teil des Kastens 40 ein Messwertgeberpaket, gegen das die übrigen, empfindlichen Teile des Kastens mittels einer nicht dargestellten Zwischenschicht aus vibrationsdämpfendem Werkstoff, wie z.B. Gummi, abgeschottet sein können. Gegebenenfalls können die oben beschriebenen elektronischen Teile der Mess- und Registriervorrichtung in Äthoxylinkuhststoff oder Siliciumgummi eingegossen sein, wodurch weiterer Schutz gegen Erschütterungen erhalten wird, und vor allem auch gegen Wetterwechsel, einschliesslich Änderungen im Feuchtigkeitsgehalt der umgebenden Luft. Zusätzlich zu dem Messwertgeberpaket und der obengenannten Elektronikeinheit stellt auch die kombinierte Batterie- und Registrierstreifenkassette 36 einen der Hauptbestandteile der erfindungsgemässen Mess- und Registriervorrichtung dar.

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Die vollständige Vorrichtung wird an dem Messpunkt mit Hilfe einer Schraubenvorrichtung 44 mit Mutter 46 befestigt und kann mittels eines Kugelgelenks 48 und eines Stützelements 49 in waagerechte Lage richtiggestellt werden, bevor die Mutter 46 endgültig angezogen wird und die Vorrichtung in der richtiggestellten Lage festsetzt. Die Befestigungsglieder sind im einzelnen in der Fig. 3 dargestellt, und eine an der Vorderwand 50 des Kastens 40 hinter der Türklappe 38 befindliche Wasserwaage 52 dient zur Nachprüfung bei der Richtigstellung der Lage der Gesamtvorrichtung. Auf der Vorderwand 50 sitzen auch drei Betätigungsglieder, und zwar ein Ein- und Ausschalter 54, ein Kalibrierknopf 56 und ein Messbereichwähler 58.

Der Ein- und Ausschalter 54 dient zum Ein- und Ausschalten der Hauptbatterie 18 der Mess- und Registriervorrichtung. In der Ausschalt-Lage bedeutet der Schalter 54 auch einen Schutz für die Messwertgeber, so dass diese nicht durch Stösse während eines Transports durch Kurzschluss von darin vorkommenden (nicht gezeigten) Stromspulen Schaden nehmen.

Durch Eindrücken des Kalibrierknopfes 56 wird die Eingangsseite der Vorrichtung an eine im Innern der Vorrichtung vorhandene Kalibrierspannung angeschlossen, wobei auch Ausschrift von sowohl Zeit als auch Messwert in Gang gesetzt wird. Die Kalibrierung kann vorgenommen we-rden, bevor die Vorrichtung in Betrieb genommen wird, aber nachdem sie an der Messtelle eingebaut worden ist. Bei der Kalibrierung werden sowohl der Mess-Signalbehandlungstei1 und der Zeitangabekreis als auch die Registriereinheit überprüft. Die Kalibrierung wird auf der Ausschrift mit Hilfe eines gesonderten Code kenntlich gemacht.

Mit Hilfe des Messbereichwählers 58, dessen Einstellung regelbar ist, und zwar mit Hilfe eines Schraubenziehers, um unabsichtliche Umstellung zu vermeiden, lassen sich verschiedene Messbereiche wählen und einschalten. Eine mit Gradskala versehene Scheibe sitzt so auf der Welle des Wählers befestigt, dass ein eingestellter Messbereich im Fenster 42 neben dem Papierstreifen 32 angezeigt wird. Der

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gewählte Messbereich wird auch mittels eines Sondercodes auf der Ausschrift angezeigt.

Das durch das Fenster 42 der Türklappe 38 sichtbare Bild 60 der registrierten Messwerte ist in der Fig. 4 gezeigt, die auch den auf der Kastenvorderwand 50 befindlichen Textschiüssel 62 veranschaulicht. Wie dort erkennbar, wird die Zeit durch Wochennummer, Tagnummer, Stunden von 0 bis 23 und Zehntel einer Stunde angegeben. Der Messwert wird durch drei Ziffern angegeben, und jede Ziffer innerhalb des Messbereichs wird durch einen Punkt in einer der Lagen 0-9 für die jeweilige Zeile angezeigt. Um die Ablesung zu erleichtern, ist das Fenster 42 vor dem Registrierpapierstreifen mit einem Raster versehen. Der jeweils gewählte Messbereich ist neben dem Messwert angegeben.

Bei der vorstehenden Beschreibung der Wirkungsweise und des Betriebs der neuen Mess- und Registriervorrichtung wurde von der Anwendung nur eines Messwertgebers ausgegangen, Es ist selbstverständlich auch möglich, mehrere Messwertgeber, beispielsweise drei Stück, zu benutzen. Diese sind dann an zueinander parallel liegende Schaltzweige angeschlossen, wobei jeder Zweig auch eine zugehörige Verstärkerstufe enthält. Bei Benutzung mehrerer Messwertgeber ist ausserdem ein gesonderter Berechnungskreis erforderlich. Dieser kann zwischen den Verstärkerstufen und der Detektierstufe eingeschaltet sein. Im übrigen ist die Ausgestaltung der Kreise völlig analog mit der oben beschriebenen.

Es dürfte offensichtlich sein, dass sich mannigfache Abwandlungen der im Vorstehenden erläuterten Mess- und Registriervorrichtung innerhalb des Rahmens der in den nachfolgenden Patentansprüchen umrissenen Erfindungsgedankens vornehmen lassen.

- 9 Patentansprüche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Γ 1) Mess- und Registriervorrichtung mit einem oder mehreren, in einem Eingangskreis enthaltenen Messwertgebern, die zum Abfühlen von Vibrationen eingerichtet sind, wobei mechanische Bewegung in elektrische Signale umgeformt werden, die nach Weiterbehandlung in dem Eingangskreis zu einem Analog-Digital-Umsetzer gesandt werden, der zusammen mit einem Zeitanqabekreis von einem Fühler für Ausschrift erhaltener Information auf ein Trägermittel über einen Schreiber ablesbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Reihe eine regelbare Spannungsquelle (18, 20) und eine Vergleichereinheit (22) umfassender Kreis zwischen dem Eingangskreis (10, 12, 14) und dem Analog-Digital-Umsetzer (16) derart zugeschaltet ist, dass die Spannungsquelle (18, 20) eine ununterbrochene Stromversorgung nur des Eingangskreises (10, 12, 14) und der Vergleichereinheit (22) aufrechterhält, und dass die Vergleichereinheit (22) so eingerichtet ist, dass sie bei Empfang eines Signals mit einem im Voraus bestimmten Schwellenwert übersteigenden Wert die regelbare Spannungsquelle (18, 20) dahin betätigt, dass diese vorübergehend einen Frequenzgenerator (24) in Betrieb setzt, der seinerseits sowohl den Analog-Digital-Umsetzer (16) als auch den Fühler (26) einschaltet und steuert.
2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler einem Code-Umformer (26) besteht und dass die regelbare Spannungsquelle eine Batterieeinheit (19) und einen zugehörigen Batterieregler (20) enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e kennzei chnet, dass das Trägermittel (32) und die Batterieeinheit (18) in einer gemeinsamen, auswechselbaren Kassette (36) untergebracht sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g ekennzei chnet, dass das Trägermittel ein Papierstreifen (32) ist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4 , d a durch gekennzeichnet, dass eine gesonderte Spannungsquelle (34) für ununterbrochenen Betrieb des Zeitangabekreises (28) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a durch gekennzei chnet, dass derEinqangskreis in Reihenschaltung wenigstens einen Messwertgeber (10), beispielsweise ein Geophon, einen Verstärker (12) und einen Detektor (14) mit Kurzzeitspeicher umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a -

d u rc h ge k e η nz e i c h η e t, dass der Eingangskreis in Reihenschaltung mehrere paral1 el geschaltete Zweige - von denen jeder in Reihenschaltung einen Messwertgeber (10), beispielsweise ein Geophon, und einen Verstärker (12) enthält - einen Berechnungskreis sowie einen Detektor (14) mit Kurzzeitspeicher umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 7, d a durch gekennzeichnet, dass die Kassette (36) so ausgestaltet ist, dass ein Teil des Papierstreifens (32) ohne öffnen der Vorrichtung ablesbar ist.

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