DE3544264C2

DE3544264C2 -

Info

Publication number: DE3544264C2
Application number: DE3544264A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr. 8755 Albstadt De Wenzl; Rainer Dr. 6000 Frankfurt De Frische; Guido Dr. 6393 Wehrheim De Tschulena
Original assignee: Deutag-Mischwerke 5000 Koeln De GmbH
Current assignee: Deutag-Mischwerke 5000 Koeln De GmbH
Priority date: 1985-12-14
Filing date: 1985-12-14
Publication date: 1987-12-10
Also published as: DE3544264A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Beschädigungen, wie Löcher oder Risse, an einer Abdeckungs- und Abdichtungsfolie gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 2. Die Erfindung betrifft außerdem eine Abdeckungs- und Abdichtungsfolie zur Verwendung bei einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in der deutschen Offenlegungsschrift 29 21 250 beschrieben. Zum Nachweis der Beschädigung wird dort ein Stromimpuls in die Leiterstrukturen eingeleitet. Durch eine Widerstandsmessung der Leiterstrukturen kann ermittelt werden, ob Wasser vorhanden ist oder nicht. Dieses bekannte Meßverfahren ist jedoch verhältnismäßig unsicher. Es gibt keinen genauen Aufschluß darüber, wo das Wasser genau eingedrungen ist, also wo die Folie beschädigt ist, denn das Wasser kann unter der Folie entlanglaufen und sich eventuell erst an einer anderen Stelle auf den elektrischen Widerstand der Leiterstrukturen auswirken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Folie zur Verwendung bei dem Verfahren anzugeben, bei welchem Messungen durchgeführt werden, die die Stelle der Beschädigung der Folie mit großer Genauigkeit anzeigen.

Für die Lösung dieser Aufgabe gibt es zwei Wege. Der erste Weg ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter vorgesehen ist, mit dem die Leiterstrukturen jeweils paarweise hintereinander mit einem Sender und einem Meßgerät zur Erfassung der elektrischen Kenndaten der Leiterstrukturen verbunden werden, daß der Sender ein HF-Generator mit konstanter oder kontinuierlich steigender Frequenz ist, wobei die Frequenz an die Geometrie der Leiterstrukturen derart angepaßt wird, daß sich in dem angeschlossenen Paar Leiterstrukturen eine stehende Welle ausbildet, und daß in der Zuleitung zwischen dem HF-Generator und den Leiterstrukturen ein Spannungsmeßgerät zur Feststellung der Welleneigenschaften angeschlossen wird.

Der zweite Lösungsweg ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter vorgesehen ist, mit dem die Leiterstrukturen jeweils paarweise hintereinander mit einem Sender zur Erfassung der elektrischen Kenndaten der Leiterstrukturen verbunden werden, daß der Sender ein Impulsgenerator ist und daß Impulsreflektometer zur Feststellung der ungestörten Länge der Leiterstrukturen aus der Laufzeit des emittierten und reflektierten Impulses angeschlossen wird.

Bei der Abdeckungs- und Abdichtungsfolie zur Verwendung bei den genannten Lösungswegen sind die Leiterstrukturen in die Folie, den auf Beschädigungen zu überwachenden Folienteil durchlaufend, eingebettet.

Vorzugsweise verlaufen die Leiterstrukturen in Längsrichtung der Folie und parallel zueinander. Sie bestehen z. B. aus metallischen Drähten, Bändern, Streifen oder dergleichen oder sind in Form einer Beschichtung ausgeführt.

Die Leiterstrukturen sollen in etwa vergleichbare mechanische Eigenschaften, wie Reißfestigkeit, Flexibilität, usw. wie das Folienmaterial besitzen. Dies kann durch geeignete Einstellung der Dicke oder des Durchmessers der Leiterstrukturen erzielt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung von Leiterstrukturen innerhalb einer Abdichtungsfolie;

Fig. 2a und b zwei Ausführungsformen zur Detektion der Beschädigung und

Fig. 3 eine Ausführungsmöglichkeit der Folienverlängerung mit Anschluß an das Meßsystem.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden viele dünne Metalldrähte oder -folien 1 bis 3 in die Kunststoff-Folie 4 eingebettet. Sie sind parallel und in definiertem Abstand zueinander angeordnet und verlaufen vorzugsweise in Längsrichtung der Folie 4. Durch Messungen an allen diesen Leitungen 1 bis 3 können Beschädigungen lokalisiert werden, sofern diese mindestens so groß sind wie der mittlere Abstand zwischen zwei Leitungen.

Zur Feststellung der Änderung der elektronischen Kenndaten der Leitungen können verschiedene Methoden herangezogen werden. Eine Möglichkeit besteht darin, wie in Fig. 2a gezeigt, an jeweils ein Paar der Leitungen, z. B. 1 und 2, durch einen HF-Generator 5 eine elektrische Wechselspannung höherer Frequenz, z. B. 10⁵ bis 10⁹ Hz, anzulegen. An dem angeschlossenen Paar Leitungen 1 und 2 treten immer dann stehende elektromagnetische Wellen auf, wenn die Länge der Leitungen ein Vielfaches der halben Wellenlänge der elektromagnetischen Welle beträgt. Solch ein Drähtepaar fungiert als eine "Lecher-Leitung". Sobald in einer der beiden Leitungen 1 und 2 ein Riß auftritt und die Leitung unterbrochen wird, ändert sich das Ausbreitungsverhalten dieser Lecker-Leitung. Wenn man hintereinander jeweils verschiedene Paare dieser Leitungen auf ihre Wellen-Eigenschaften untersucht, erhält man bei ungestörten Folien ein gleichmäßiges Bild. Bei gestörten Folien mit Rissen, die mehrere Leitungen unterbrechen, erhält man dann ein entsprechend verzerrtes Bild.

Die Welleneigenschaften können auf zwei verschiedene Arten bestimmt werden. In einem Ausführungsfall wird bei konstanter Hochfrequenz gearbeitet, etwa im 10⁸-Hz- Bereich. Diese Frequenz ist angepaßt der Geometrie der Drähte 1 bis 3 innerhalb der Folie 4, d. h. dem Abstand der Drähte untereinander. Eine Feinabstimmung der Frequenz erfolgt dadurch, daß in einem Leiterpaar eine stehende Welle sich ausbildet. Diese stehende Welle bildet sich auch schon in der Zuleitung zwischen dem HF-Generator 5 und der anschließenden Welle aus. Dort kann man nun an Stellen eines Spannungsminimums ein Spannungsgerät 6 einbauen. Dann zeigt dieses Spannungsmeßgerät 6 Null an.

Wenn nun die Lecher-Leitung der Drähte gestört ist, ändert sich auch das Verhältnis der stehenden Welle, und das Spannungsmeßgerät 6 zeigt ein Stör-Signal an.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Frequenz des Senders 5 kontinuierlich zu erhöhen. In diesem Fall ist es möglich, die Doppel-Leitung 1 und 2 als Schwingkreis zu betrachten; seine elektrischen Kenndaten sind durch die Parameter der Leitungen und die Resonanzfrequenz des Schwingkreises charakterisiert. Bei der Resonanzfrequenz entsteht eine stehende Welle, deren Wellenlänge der Länge der Doppel-Leitung 1 und 2 etwa entspricht. Bei weiterer Erhöhung der Frequenz treten bei ungeradem Vielfachen der halben Wellenlänge wieder Resonanzen auf. Man kann ein Spektrum der gemessenen Spannung als Funktion der Frequenz für ein vorgegebenes Leitungspaar 1 und 2 erhalten. Bei Auftreten von Rissen oder Löchern in einer dieser Leitungen ändert sich das spektrale Verhalten. Es kann also damit ebenfalls das Auftreten von Löchern ermittelt werden.

Im dritten Meßverfahren, das in Fig. 2b gezeigt ist, wird das Impuls-Echoverfahren ausgenutzt. Ein kurzzeitiger Spannungsimpuls im Bereich von etwa 100 ns bis 20 µs Impulsdauer und einer Impulsamplitude von wenigen Volt kann auf diese Leitungen gegeben werden. Der elektrische Impuls pflanzt sich durch das Leitungspaar 1 und 2 fort und wird am Ende reflektiert. Aus der Zeitdifferenz zwischen ausgesandtem und reflektiertem Impuls und der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Impulses in der zu messenden Leitung kann die Länge ermittelt werden. Im Falle einer größeren Veränderung des Wellenwiderstandes dieser Leitung durch eine Unterbrechung wird der Impuls zumindest teilweise an dieser Unterbrechung reflektiert. Aus der Zeitspanne zwischen dem emittierten und reflektierten Impuls kann nun wieder auf die Entfernung zwischen dem Sender und der Fehlstelle geschlossen werden. Zur Überwachung, Fehlerortung und Beurteilung kann ein kommerzieller Impulsreflektometer 7 verwendet werden.

Solche Abdeckungs- und Abdichtungsfolien können auch in Form von mehreren Teilfolien ausgeführt sein, um die Verlegearbeiten und den Anschluß der Leitungspaare an das Meßsystem zu vereinfachen. Eine mögliche Ausführungsform wird in Fig. 3 gezeigt. In den Teilfolien 8 und 9, die die eigentliche Abdichtungsfolie darstellen, werden die Enden der Leitungen 10 aus den Seiten herausgeführt. Die Kontaktierung mit dem Sender und Meßgerät wird durch eine Anschlußfolie 11 ermöglicht, in die die Zuleitungen integriert sind.

Die Verbindungen zwischen den beiden eigentlichen Abdichtungsfolien 8 und 9 sowie zwischen der Anschlußfolie 11 und der Abdichtungsfolie 8 werden durch je eine Abdeckfolie 13 isoliert. Die Abdeckfolie 13 kann auch zur Isolierung der Leiterenden der Abdichtungsfolie 9 dienen. Dadurch kann der Meßbereich entsprechend dem Anwendungsfall beliebig verlängert werden.

Claims

1. Verfahren zur Erkennung von Beschädigungen, wie Löcher oder Risse, an einer Abdeckungs- und Abdichtungsfolie, mit mehreren voneinander elektrisch isolierten Leiterstrukturen, wobei aus der Änderung der elektrischen Kenndaten der Leiterstrukturen Beschädigungen der Folie lokalisierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter vorgesehen wird, mit dem die Leiterstrukturen (1, 2, 3) jeweils paarweise hintereinander mit einem Sender (5, 7) und einem Meßgerät (6, 7) zur Erfassung der elektrischen Kenndaten der Leiterstrukturen (1, 2, 3, 10) verbunden werden, daß der Sender ein HF-Generator (5) mit konstanter oder kontinuierlich steigender Frequenz ist, wobei die Frequenz an die Geometrie der Leiterstrukturen (1, 2, 3) derart angepaßt wird, daß sich in dem angeschlossenen Paar Leiterstrukturen (1, 2, 3) eine stehende Welle ausbildet, und daß in der Zuleitung zwischen dem HF-Generator (5) und den Leiterstrukturen (1, 2, 3) ein Spannungsmeßgerät (6) zur Feststellung der Welleneigenschaften angeschlossen wird.

2. Verfahren zur Erkennung von Beschädigungen, wie Löcher oder Risse, an einer Abdeckungs- und Abdichtungsfolie, mit mehreren voneinander elektrisch isolierten Leiterstrukturen, wobei aus der Änderung der elektrischen Kenndaten der Leiterstrukturen Beschädigungen der Folie lokalisierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschalter vorgesehen wird, mit dem die Leiterstrukturen (1, 2, 3) jeweils paarweise hintereinander mit einem Sender (5, 7) und einem Meßgerät (6, 7) zur Erfassung der elektrischen Kenndaten der Leiterstrukturen (1, 2, 3, 10) verbunden werden, daß der Sender ein Impulsgenerator ist und ein Impulsreflektometer (7) zur Feststellung der ungestörten Länge der Leiterstrukturen (1, 2, 3) aus der Laufzeit des emittierten und reflektierten Impulses angeschlossen wird.

3. Abdeckungs- und Abdichtungsfolie zur Verwendung bei einem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstrukturen (1, 2, 3) in die Folie, den auf Beschädigungen zu überwachenden Folienteil durchlaufend, eingebettet sind.

4. Folie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens zwei Folienlagen zusammengesetzt ist, zwischen denen die Leiterstrukturen (1, 2, 3, 10) angeordnet sind.

5. Folie nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstrukturen (1, 2, 3, 10) in Längsrichtung der Folie, vorzugsweise im gleichen Abstand voneinander, parallel zueinander verlaufen.

6. Folie nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterstrukturen (1, 2, 3, 10) aus dünnen Metalldrähten, -bändern, -streifen bestehen oder in die Folie als Beschichtung eingebracht sind.

7. Folien nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Leiterstrukturen (10) aus mindestens einer Seite der Folie (8, 9) herausgeführt sind und daß eine weitere, die Zuleitungen zum Sender und Meßgerät umschließende Folie (11) mit den herausgeführten Enden der Leiterstrukturen (10) kontaktierbar ist.