DE4225134C1 - Tensile and compressive stress measuring system for workpiece or material sample - determines deformation in different directions within each measuring plane, e.g. using strain gauges - Google Patents
Tensile and compressive stress measuring system for workpiece or material sample - determines deformation in different directions within each measuring plane, e.g. using strain gaugesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Druck- und Zugspannungen im Inneren eines Materials oder Werkstücks in Meßebenen, die sich in verschiedenen Tiefenlagen befinden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der US-PS 29 27 459 bekannt ist. Diese Vorrichtung ist zum Messen von Spannungen im Erdreich oder in Gestein gedacht und wird in ein Bohrloch abgesenkt. Die Meßgeber messen lineare Formänderungen. Die Ankopplung an die Umgebung sowie die mechanischen bzw. hydraulischen Druckvorrichtungen sind kompliziert aufgebaut.The invention relates to a device for measuring compressive and tensile stresses inside a material or workpiece in measuring planes that are located at different depths the preamble of claim 1, as is known from US-PS 29 27 459. These The device is intended for measuring voltages in the ground or in rock lowered into a borehole. The sensors measure linear changes in shape. The Coupling to the environment and the mechanical or hydraulic Printing devices are complex.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, Zug- und Druckspannungen im Inneren eines Materials oder Werkstücks genauer zu messen. Dies wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen gekennzeichnet.The object of the invention is to provide tensile and compressive stresses inside a material or to measure the workpiece more precisely. According to the invention, this is the case with a device according to the preamble of claim 1 by the in his characteristic part specified features solved. Advantageous embodiments of the invention are in the Unteran sayings marked.
Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, auch relativ kleine Druck- und Zugspannungen zu messen, die Vorrichtung wiederzuverwenden und insbesondere die Zug- und Druckspan nung in Schichten zu messen.With this device, it is also possible to apply relatively small compressive and tensile stresses measure to reuse the device and especially the tension and compression measurement in layers.
Mit dieser Vorrichtung (Spannungsmeßsonde) können in einem festen Medium die auftre tenden mechanischen Wegänderungen meßtechnisch erfaßt und mit dem Auswertegerät die daraus resultierenden Spannungsänderungen bestimmt werden. Die Sonde kann sowohl während der Herstellung, z. B. eines Werkstückes, wie auch nachträglich mittels einer Boh rung eingebracht werden. Anschließend werden die Meßeinrichtungen an die Bohrlochwan dung angedrückt. With this device (voltage measuring probe) the can occur in a solid medium tendency mechanical path changes detected by measurement and with the evaluation device resulting changes in voltage can be determined. The probe can both during manufacture, e.g. B. a workpiece, as well as subsequently by means of a Boh tion. The measuring devices are then connected to the borehole wall pressed down.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn z. B. vier Geber an den Orten A, B, C, D in einer Meßebene angeordnet sind, da dann die Geber doppelt in x- und y-Richtung messen und falls ein Ge ber ausfällt, der andere noch ein Meßergebnis liefert. Es kann jedoch von Vorteil sein, die gesamte Vorrichtung billiger zu bauen und in jeder Meßebene nur zwei Geber vorzusehen. Auf der gegenüberliegenden Seite müssen jedoch die Druckvorrichtung und Meßfühler vor handen sein, um die resultierende Kraft aufzunehmen.It is particularly advantageous if, for. B. four sensors at the locations A, B, C, D in one measuring plane are arranged, since the sensors then measure twice in the x and y directions and, if a Ge fails, the other still delivers a measurement result. However, it can be beneficial that to build the entire device cheaper and to provide only two sensors in each measuring level. On the opposite side, however, the pressure device and sensor must be in front be available to absorb the resulting force.
Es ist vorteilhaft, wenn zur Führung der Meßfühler und Abdichtung gegen Feuchtigkeit zwi schen den Meßfühlern Dichtungsringe aus Kunststoff oder Gummi vorgesehen sind, so ha ben die Meßfühler gleichen Abstand voneinander und damit auch die Meßebenen. Es kann vorteilhaft sein, diese Abstandshalter auch auf der Innenseite vorzusehen, um die gesamte Vorrichtung zu stabilisieren.It is advantageous if to guide the sensor and seal against moisture between The measuring sensors are provided with plastic or rubber sealing rings, so ha ben the sensors the same distance from each other and thus also the measuring planes. It can be advantageous to provide these spacers on the inside to the entire Stabilize device.
Gemäß Anspruch 6 ist vorgesehen, daß alle Meßfühler einer Meßebene gleichmäßig mit Druck beaufschlagt werden. Es kann jedoch genügen, daß die Meßfühler nur mit einem gewissen Druck an dem Material anliegen, damit Zug- und Druckspannungen auf die Meßfühler und damit auf die Geber übertragen werden.According to claim 6 it is provided that all sensors of a measuring plane evenly with pressure be charged. However, it may be sufficient that the sensor only with a certain Apply pressure to the material so that tensile and compressive stresses on the sensors and so that it can be transferred to the donor.
Es kann vorteilhaft sein, daß sich der Druck nach dem Einbau nicht mehr ändert, was die Vergleichbarkeit der Meßergebnisse der Meßebenen verbessert (Anspruch 8). In jedem Fall sollte aber gewährleistet sein, daß ein Mindestdruck bestehen bleibt, da sonst Zugspannun gen bzw. eine Druckentlastung nicht mehr gemessen werden können.It may be advantageous that the pressure does not change after installation, which the Comparability of the measurement results of the measurement levels improved (claim 8). In any case but should be ensured that a minimum pressure remains, otherwise tensile stress conditions or a pressure relief can no longer be measured.
Es kann gemäß Anspruch 7 vorteilhaft sein, daß nur eine Druckvorrichtung für alle Meßebe nen vorgesehen ist.It can be advantageous according to claim 7 that only one pressure device for all Messebe NEN is provided.
Am einfachsten wird der Druck hydraulisch auf die Meßfühler auszuüben sein, es sind je doch auch mechanische oder elektrische Lösungen denkbar, wobei u. U. eine mechanische die billigste sein wird.The easiest way will be to apply the pressure hydraulically to the sensors, they are each but also mechanical or electrical solutions conceivable, where u. U. a mechanical will be the cheapest.
Im allgemeinen sollten die Meßebenen parallel angeordnet sein, es können jedoch auch oben oder unten senkrecht zu den normalen Meßebenen eine oder mehrere Meßeinrichtungen vorgesehen sein, die die Druck- und Zugspannungen in dieser Richtung messen. In general, the measuring planes should be arranged in parallel, but it can also one or more measuring devices at the top or bottom perpendicular to the normal measuring planes be provided, which measure the compressive and tensile stresses in this direction.
Es ist vorteilhaft, die gesamte Vorrichtung mit einer elastischen Hülle zu versehen, damit die Vorrichtung vor Feuchtigkeit geschützt ist. (In den Figuren nicht dargestellt.)It is advantageous to provide the entire device with an elastic sleeve so that the Device is protected from moisture. (Not shown in the figures.)
Für gewisse Anwendungen ist es weiterhin von Vorteil, wenn eine Temperaturmeßeinrich tung mit entsprechenden Übertragungsmitteln für das Meßergebnis vorhanden ist.For certain applications it is also advantageous if a temperature measuring device device with appropriate transmission means for the measurement result is available.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1-4 erläutert:The invention is explained below with reference to FIGS. 1-4:
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in einer Bohrung, Fig. 1 shows the device in a bore,
Fig. 2 eine Meßebene mit den vier Gebern, Fig. 2 shows a measuring plane with the four encoders,
Fig. 3 einen Ausschnitt einer Meßebene, Fig. 3 shows a detail of a measuring plane,
Fig. 4 eine mögliche Spannungsverteilung. Fig. 4 shows a possible voltage distribution.
Die Konstruktion der Meßsonde ist variabel gehalten, um mit möglichst geringen Änderun gen in der Sondenkonfiguration verschiedene Meßmöglichkeiten zu realisieren.The design of the measuring probe is kept variable in order to change as little as possible to implement various measurement options in the probe configuration.
Fig. 1 zeigt die Meßeinrichtungen 1 und schematisch die Meßebenen 7, die senkrecht zur Achse der Vorrichtung (Spannungsmeßsonde) liegen. Fig. 1 shows the measuring devices 1 and schematically the measuring planes 7 , which are perpendicular to the axis of the device (voltage measuring probe).
Die Meßeinrichtung 1 mißt nun die Formänderungen an den Punkten A, B, C, D, an denen die Meß fühler 2 an das zu prüfende Material oder Werkstück 3 stoßen (Fig. 2).The measuring device 1 now measures the changes in shape at the points A, B, C, D, at which the measuring sensor 2 encounter the material or workpiece 3 to be tested ( Fig. 2).
Die Erfassung erfolgt somit schichtweise über die gesamte Sondenlänge. Die Meßebenen können je nach Aufgabenstellung variabel und in axialen Abständen von mindestens 1 mm angeordnet werden. Die Meßsonde ist für hohe und tiefe Temperaturen geeignet und kann sowohl für Kurz- als auch Langzeitmessungen eingesetzt werden.The acquisition is thus carried out in layers over the entire length of the probe. The measurement levels can vary depending on the task and at axial distances of at least 1 mm to be ordered. The measuring probe is suitable for high and low temperatures and can can be used for both short and long-term measurements.
Das Andrücken der Meßfühler an die Bohrlochwand erfolgt mechanisch, hydraulisch oder elektrisch. Unter Umständen kann über den Andruck ausgewählt werden, ob eine Bohrlocherweiterung (Zug) oder eine Bohrlochverengung (Druck) erfaßt werden soll. Im Normalfall wird man einen gewissen Andruck wählen, damit Zug- und Druckspannung gemeinsam mit der Meßsonde erfaßt werden können. Das Meßprinzip beruht auf der Verwendung von Dehungsmeßstrei fen, könnte aber auch mittels Auslenkung von Membranen o. ä. dafür geeigneten Druck sensoren bestehen. The sensors are pressed against the borehole wall mechanically, hydraulically or electric. Under certain circumstances, the pressure can be used to select whether a borehole extension (Train) or a borehole narrowing (pressure) is to be detected. Usually you become one select a certain amount of pressure so that the tensile and compressive stresses together with the measuring probe can be detected. The measuring principle is based on the use of strain gauges fen, but could also by means of deflection of membranes or similar suitable pressure sensors exist.
Die Dehnungsmeßstreifen sind in bekannter Technik auf ein Trägermaterial aufgebracht, z. B. aufgedampft, mit aufgebondeten Zuleitungen und der eventuell vorhandenen Temperatur meßstelle.The strain gauges are applied to a carrier material in a known technique, e.g. B. evaporated, with bonded supply lines and the possibly existing temperature measuring point.
Die Ausbildung der Meßeinrichtung 1 in der Meßebene 7 geht im Prinzip aus Fig. 3 hervor, wobei der Meßfühler 2, der Meßwertgeber 6, z. B. ein Dehnungsmeßstreifen und die Druckvor richtung 4c auf einer Kraftlinie und in der Meßebene liegen. Über die Teleskoparme 4a, 4b wird der Anpreßdruck, z. B. mittels Luft- oder Öldruck, oder eine mechanische Kraft der Druckvorrichtung 4c über den Meßfühler 2 auf das Material oder Werkstück 3 aufgebracht. Die Meßwertgeber 6 sind auf der Meßeinrichtung 1 fest angebracht, wobei der Dehnungsmeßstreifen von der Wand des Materials oder Werkstücks 3 über den Meßfühler 2 mit Druck beaufschlagt wird und die Druckänderungen messen kann.The design of the measuring device 1 in the measuring plane 7 is shown in principle in Fig. 3, the sensor 2 , the transmitter 6 , z. B. a strain gauge and the Druckvor direction 4 c lie on a line of force and in the measuring plane. Via the telescopic arms 4 a, 4 b, the contact pressure, for. B. by means of air or oil pressure, or a mechanical force of the pressure device 4 c via the sensor 2 on the material or workpiece 3 . The transducers 6 are firmly attached to the measuring device 1 , the strain gauge being pressurized by the wall of the material or workpiece 3 via the sensor 2 and being able to measure the pressure changes.
Die Teleskoparme 4a, 4b sollten bis zum Meßfühler 2 den gleichen Querschnitt aufweisen; der Meßwertgeber 6 kann dann auf einer verbreiterten, aber dünneren Fläche 10, wie in Fig. 3 schema tisch gezeigt, aufgebracht werden.The telescopic arms 4 a, 4 b should have the same cross-section up to the sensor 2 ; the transmitter 6 can then be applied to a widened but thinner surface 10 , as shown schematically in Fig. 3.
Die gesamte Meßeinrichtung muß dabei relativ starr sein, da bei flexibler Ausbildung der Meßwert geber 6 u. U. ein zu großes Meßsignal zeigen würde.The entire measuring device must be relatively rigid, since with a flexible design, the measured value transmitter 6 u. U. would show too large a measurement signal.
Die Meßfühler 2 müssen hart sein, können deformierbar sein, aber nicht elastisch.The sensors 2 must be hard, can be deformable, but not elastic.
Bei mechanischer Ausbildung der Druckvorrichtung 4c kann ebenfalls ein Teleskoparm 4a, 4b verwendet werden. In diesem Fall könnte z. B. in dem Teleskoparm 4b ein Kleber enthalten sein, der bei mechanischer Druckausübung durch die Druckvorrichtung 4c, z. B. durch einen Stöpsel mit konischer Spitze oder überhaupt Konus, zwischen der Umrandung des Teleskoparmes 4b heraustritt, aushärten kann und so die Lage der Meßfühler 2 und Druck übertragungsteile Teleskoparme 4a, 4b unter einem gewissen Druck fixiert. Lösbar wäre die Einrichtung dann z. B. durch Herausziehen des Stöpsels und Einleiten von Warmluft, so daß der Kleber flüssig wird, und durch Wackeln die Teleskoparme gelockert werden, und die Meßsonde aus der Bohrung herausgezogen werden kann. With mechanical design of the printing device 4 c, a telescopic arm 4 a, 4 b can also be used. In this case, e.g. B. in the telescopic arm 4 b, an adhesive may be included, which is applied by mechanical pressure exerted by the pressure device 4 c, z. B. by a stopper with a conical tip or cone at all, emerges between the border of the telescopic arm 4 b, harden and so the position of the sensor 2 and pressure transmission parts telescopic arms 4 a, 4 b fixed under a certain pressure. The device would then be z. B. by pulling out the plug and introducing warm air so that the adhesive becomes liquid, and by wiggling the telescopic arms are loosened, and the measuring probe can be pulled out of the bore.
Die Meßfühler 2 können auch über ein Gestänge analog zu einem Regenschirm nach außen gepreßt werden, wobei die "Regenschirm-Zentralstange" im Zentrum der Meßsonde zu liegen kommt. Diese Konstruktion kann für alle Ebenen verwendet werden.The sensors 2 can also be pressed outward via a linkage analogous to an umbrella, the "umbrella central rod" being located in the center of the measuring probe. This construction can be used for all levels.
Bei einer elektrischen Lösung könnte z. B. der Teleskoparm 4a, 4b durch eine Gewin destange ersetzt werden, wobei ein Elektromotor als Druckvorrichtung 4c über die Gewindestange den Meßfühler 2 an das Material anpressen bzw. entlasten kann. Durch Abstellen des Elektromotors bleibt dann die Meßeinrichtung starr fixiert und der Anpreßdruck erhalten.An electrical solution could e.g. B. the telescopic arm 4 a, 4 b can be replaced by a threaded rod, an electric motor as a pressure device 4 c can press or relieve the sensor 2 on the material via the threaded rod. By switching off the electric motor, the measuring device remains rigidly fixed and the contact pressure is maintained.
Im Falle einer hydraulischen Lösung kann z. B. auf die Teleskoparme 4a, 4b über eine Hülle 8, die sich im Inneren der Meßdose erstreckt, eine Druckvorrichtung Druck auf alle Enden der Teleskop arme 4b ausüben. Durch Abschalten der Druckvorrichtung bleibt dann der Druck er halten.In the case of a hydraulic solution, e.g. B. on the telescopic arms 4 a, 4 b via a sleeve 8 , which extends inside the load cell, a pressure device pressure on all ends of the telescopic arms 4 b. By switching off the printing device, the pressure then remains.
Die Meßeinrichtungen 1 sollten in der Meßebene 7 und diese parallel angeordnet sein, damit die Meßergebnisse vergleichbar sind und insbesondere Druckprofile über die Tiefe erstellt wer den können. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß, wie in Fig. 3 angedeutet, die Meßein richtungen 1 auf einer dünnen Ringfolie (9) gelagert sind. Es kann dabei bei einer preiswerten Einrichtung vorgesehen sein, nur zwei Meßwertgeber 6 zu verwenden, dann muß jedoch auf den gegenüberliegenden Seiten die Druckvorrichtung 4c ebenfalls vorhanden sein, wie auch die Meßfühler 2, damit sich die Meßfühler 2 an gegenüberliegenden Punkten abstützen können, z. B. an den Orten A-B und C-D.The measuring devices 1 should be arranged in the measurement plane 7 and these should be arranged in parallel, so that the measurement results are comparable and in particular pressure profiles can be created over the depth of who. This can e.g. B. done in that, as indicated in Fig. 3, the Meßein directions 1 are mounted on a thin ring film ( 9 ). It can be provided in an inexpensive device to use only two sensors 6 , but then the pressure device 4 c must also be present on the opposite sides, as well as the sensors 2 , so that the sensors 2 can be supported at opposite points, e.g. . B. at the locations AB and CD.
Für sehr geringe Kräfte kann es vorgesehen sein, daß die Dehnungsmeßstreifen auf einer Metallfolie oder Folie aus anderem Material aufgebracht sind, die selbst z. T. an der Wan dung anliegt. Es können dann z. B. nur zwei Meßwertgeber 6 an den Orten A und C mit den ent sprechenden Dehnungsmeßstreifen angeordnet sein. An diesen Orten sollten die Meßwertgeber 6 jedoch durch eine Druckvorrichtung an die Wandung gedrückt werden, damit definierte Kräfte in x- und y-Richtung übertragen werden. Die auf die Folie und/oder die Meßfühler übertragenen Kräfte können dann mittels der Dehnungsmeßstreifen, die z. B. auf die Folie aufgeklebt sind, erfaßt werden. For very low forces it can be provided that the strain gauges are applied to a metal foil or foil made of another material, which itself z. T. is against the wall. It can then e.g. B. only two transducers 6 can be arranged at the locations A and C with the appropriate strain gauges. At these locations, however, the transducers 6 should be pressed against the wall by a pressure device so that defined forces are transmitted in the x and y directions. The forces transmitted to the film and / or the sensors can then be measured using the strain gauges, e.g. B. are glued to the film can be detected.
Zwischen den Meßebenen 7 sind, wie in Fig. 1 angedeutet, Abstandshalterungen 5 vorgesehen, die gewährleisten, daß die Meßfühler 2 voneinander gleichbleibenden Abstand einhalten. Vorteilhafterweise werden die Abstandshalter auch auf der Innenseite, z. B. am in neren Rand 9a der Ringfolie 9, vorgesehen, damit die Kraftlinien zu den Meßfühlern 2 in den Meßebenen 7 auch tatsächlich parallel liegen.As indicated in FIG. 1, spacers 5 are provided between the measuring planes 7 , which ensure that the sensors 2 maintain a constant distance from one another. Advantageously, the spacers are also on the inside, for. B. in the other edge 9 a of the ring film 9 , provided so that the lines of force to the sensors 2 in the measuring planes 7 are actually parallel.
Die Verformung des Materials oder Werkstücks wird mittels der Meßwertgeber 6 erfaßt. Aus den Meßergebnissen werden dann die Zug- und Druckspannungen ermittelt und die Span nungsverteilung über die Tiefe des Bohrloches ermittelt.The deformation of the material or workpiece is detected by means of the transducer 6 . The tensile and compressive stresses are then determined from the measurement results and the stress distribution over the depth of the borehole is determined.
Die Meßsignalverarbeitung erfolgt interaktiv in einem Anzeige- und Auswertegerät und kann dort mittels graphischer Darstellung und rechnerischer Verknüpfung der jeweiligen Meß punkte erfolgen. Die Meßdaten können zugleich über eine Standardschnittstelle ausgege ben und/oder auf einem Standarddatenträger abgespeichert werden.The measurement signal processing takes place interactively in a display and evaluation device and can there by means of a graphic representation and arithmetic linkage of the respective measurement points are made. The measurement data can also be output via a standard interface ben and / or stored on a standard data carrier.
Vorteilhafterweise kann auch am Ausgang der Meßsignale ein Vorverstärker angeordnet sein, ebenso eine Langzeitbatterie, um z. B. die Meßsignale telegraphisch zu verschicken.A preamplifier can advantageously also be arranged at the output of the measurement signals be, also a long-term battery, for z. B. to send the measurement signals by telegraph.
Zusätzlich können mit der Spannungsmeßsonde die in den jeweiligen Meßebenen herrschenden Temperaturen erfaßt werden.In addition, the voltage measurement probe can be used to control those in the respective measurement planes Temperatures are recorded.
Fig. 4 zeigt eine gemessene mögliche Spannungsverteilung. Fig. 4 shows a measured voltage potential distribution.
Die Spannungsmeßsonde kann z. B. für Spannungsänderungen in Schneedecken verwendet werden, um Zugspannungen im Schneedeckenaufbau zu erfassen und damit Lawinenge fahr zu erkennen. Die Meßergebnisse können z. B. über Ultraschall oder Mikrowellen oder elektrisch übertragen werden und von der entsprechenden Berg- oder Talstation empfangen und dort ausgewertet werden. Die Meßsonde kann z. B. in die vorhandene Schneedecke eingepreßt werden. Sobald Schnee auf die vorhandene Schneeschicht fällt, wird auf die Meßsonde von allen Seiten Druck ausgeübt, so daß sie Zug- und Druckänderungen erfas sen kann. Man kann auch die Meßsonde in einigem Abstand über dem Boden vor Beginn des Schneefalls an einem flexiblen Faden aufhängen, so daß die Meßsonde einige Zentimeter über dem Erdboden hängt und die Meßsonde in der Grundschneeschicht zu liegen kommt. Sobald die Grundschneeschicht durch darüber gefallenen Schnee zusammenge preßt wird, kann die Spannungsmeßsonde, da sie nachgiebig aufgehängt ist, mit nach unten ge preßt werden. Die Zug- und Druckspannungen werden auf diese Weise nicht verfälscht. Es werden dann die Zug- und Druckänderungen der untersten Schicht erfaßt, was besonders für abgehende Grundschneelawinen wichtig ist. Wenn sich die Druckverhältnisse z. B. durch Lockerwerden der Haftung auf dem Untergrund ändern und die Schneeschicht zu schieben anfängt, können derartige Formänderungen übermittelt, und die Lawinengefahr angezeigt werden.The voltage measuring probe can e.g. B. used for voltage changes in snow cover in order to record tensile stresses in the snowpack structure and thus avalanche drive to recognize. The measurement results can e.g. B. via ultrasound or microwaves or are transmitted electrically and received by the corresponding mountain or valley station and be evaluated there. The measuring probe can e.g. B. in the existing snow cover be pressed in. As soon as snow falls on the existing layer of snow, the Measuring probe exerted pressure from all sides so that it recorded tensile and pressure changes can. You can also place the probe at some distance above the ground before starting hang the snowfall on a flexible thread so that the probe is a few centimeters above hangs on the ground and the measuring probe lies in the basic snow layer is coming. As soon as the basic snow layer collapses due to snow falling over it is pressed, the voltage measuring probe, since it is resiliently suspended, with down ge be pressed. The tensile and compressive stresses are not falsified in this way. It then the tensile and pressure changes of the lowest layer are recorded, which is particularly important is important for outgoing basic snow avalanches. If the pressure ratios z. B. by Loosening of the adhesion on the surface change and push the layer of snow changes in shape can be transmitted and the avalanche danger displayed will.
Die zusätzliche Temperaturerfassung mittels der Spannungsmeßsonde wäre dann eine günstige Ergänzung.The additional temperature detection by means of the voltage measuring probe would then be a cheap one Complement.
Die Meßsonde kann selbstverständlich auch in Beton oder Metallteilen, z. B. bei Brücken, Hochhäusern oder anderen Bauwerken im Mauerwerk oder in Putzen eingesetzt werden; oder z. B. auch bei Holzbauwerken, wo die Alterung des Holzes dann entsprechende Zug- und Druckänderungen ergibt. Ebenso ist die Anwendung im Maschinenbau, z. B. in Motoren, denkbar.The measuring probe can of course also in concrete or metal parts, for. B. at bridges, High-rise buildings or other structures are used in masonry or in plasters; or z. B. also in timber structures, where the aging of the wood then appropriate train and Changes in pressure. The application in mechanical engineering, e.g. B. in engines, conceivable.
Bei Bergwänden kann die Meßsonde im Boden, im Geröll oder im Gestein Spannungszu stände durch Bergverschiebungen, Muren oder Gesteinsverwitterung anzeigen, und so vor drohenden Gefahren warnen.In the case of mountain walls, the measuring probe can create tension in the ground, in scree or in rock display stands by mountain shifts, mudflows or rock weathering, and so on warn of impending dangers.
Es ist auch denkbar, daß die Meßsonde für kurzfristige Überwachungsmessungen eingesetzt wird. So kann eine an einer bestimmten Stelle vorbereitete Bohrung in einem Bauwerk vor handen sein, in die dann die Meßsonde zu einer bestimmten Jahreszeit oder vor einer größeren Witterungsumbildung, z. B. einem vom Wetterdienst vorhergesagten Orkan, eingesetzt wird. So könnte auch ein Brückenbauwerk an exponierter Stelle bei anhaltenden Niederschlägen mit der Meßsonde versehen werden, um auftretende Spannungen zu überwachen und ggf. Alarm zu geben, wenn ein vorgegebener Wert der Spannung über- oder unterschritten wird.It is also conceivable that the measuring probe is used for short-term monitoring measurements becomes. For example, a hole prepared in a specific location can be prepared in a building into which the probe is then placed at a certain time of the year or before a larger one Weather change, e.g. B. a hurricane predicted by the weather service is used. A bridge structure could also be exposed in the event of continued rainfall be provided with the measuring probe in order to monitor occurring voltages and if necessary To give an alarm if the voltage exceeds or falls below a specified value.
Claims (12)
daß
- - die Meßwertgeber (6) jeder Meßeinrichtung (1) zur Messung der linearen Formänderung in verschiedenen Richtungen angeordnet sind, und daß
- - die Mittel zum Ankoppeln der Meßwertgeber (6) an der am Material oder am Werkstück (3) anliegenden Seite einen Meßfühler (2) und an der nicht am Ma terial oder am Werkstück anliegenden Seite die Druckvorrichtung (4c) aufweist, und der jeweilige Meßwertgeber (6) dazwischen angeordnet ist.
that
- - The transducers ( 6 ) of each measuring device ( 1 ) for measuring the linear change in shape are arranged in different directions, and that
- - The means for coupling the transducer ( 6 ) on the material or the workpiece ( 3 ) adjacent side a sensor ( 2 ) and on the non-Ma material or the workpiece adjacent the pressure device ( 4 c), and the respective Sensor ( 6 ) is arranged in between.
daß mindestens zwei, vorzugsweise vier, Meßwertgeber (6) in einer Meßebene (7) angeordnet sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that
that at least two, preferably four, sensors ( 6 ) are arranged in one measuring plane ( 7 ).
daß die Meßwertgeber (6) Dehnungsmeßstreifen sind.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that
that the sensors ( 6 ) are strain gauges.
daß mindestens eine Meßeinrichtung (1) in einer zu den Meßebenen (7) senkrechten, weiteren Meßebene vorgesehen ist.4. The device according to one or more of claims 1-3, characterized in
that at least one measuring device ( 1 ) is provided in a further measuring plane perpendicular to the measuring planes ( 7 ).
daß Abstandshalterungen (5) aus Kunststoff, vorzugsweise Teflon, oder aus Gummi, zwischen den Meßfühlern (2) und/oder zwischen den Meßebenen (7) vorgesehen sind.5. The device according to one or more of claims 1-4, characterized in
that spacers ( 5 ) made of plastic, preferably Teflon, or rubber, are provided between the sensors ( 2 ) and / or between the measuring planes ( 7 ).
daß die Druckvorrichtung (4c) zur gleichmäßigen Druckbeaufschlagung aller Meß fühler (2) einer Meßebene (7) über Druckübertragungsteile z. B. Teleskoparme (4a, 4b) ausgebildet ist. 6. The device according to one or more of claims 1-5, characterized in
that the pressure device ( 4 c) for uniform pressurization of all measuring sensors ( 2 ) a measuring plane ( 7 ) via pressure transmission parts z. B. telescopic arms ( 4 a, 4 b) is formed.
daß für alle Meßebenen (7) eine gemeinsame Druckvorrichtung (4c) vorgesehen ist.7. The device according to one or more of claims 1-6, characterized in
that a common pressure device ( 4 c) is provided for all measuring levels ( 7 ).
daß die Druckvorrichtung (4c) zur Aufrechterhaltung eines konstanten Anpreßdrucks ausgebildet ist.8. The device according to one or more of claims 1-7, characterized in that
that the pressure device ( 4 c) is designed to maintain a constant contact pressure.
daß die Vorrichtung mit einer elastischen Hülle gegen Schmutz und Feuchtigkeit ver sehen ist.9. The device according to one or more of claims 1-8, characterized in that
that the device is seen with an elastic cover against dirt and moisture.
daß eine Auswerteeinrichtung zur Ermittlung der Druck- und Zugänderungen aus den von den Meßwertgebern (6) ermittelten Meßergebnissen vorgesehen ist. 10. The device according to one or more of claims 1-9, characterized in that
that an evaluation device is provided for determining the changes in pressure and tension from the measurement results determined by the sensors ( 6 ).
daß Temperatursensoren und zugehörige Erfassungsmittel und drahtlose Übertra gungsmittel mittels Ultraschall oder Mikrowellen oder elektrische Übertragungsmittel vorgesehen sind.11. The device according to one or more of claims 1-10, characterized in
that temperature sensors and associated detection means and wireless transmission means by means of ultrasound or microwaves or electrical transmission means are provided.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| DE19924225134 DE4225134C1 (en) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | Tensile and compressive stress measuring system for workpiece or material sample - determines deformation in different directions within each measuring plane, e.g. using strain gauges |
| DE19934322800 DE4322800A1 (en) | 1992-07-30 | 1993-07-08 | Compressive strain and tensile stress determining appts. for measuring snow profile - has measuring instruments at various depths in material arranged to be coupled to material and to measurement output |
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| DE19924225134 DE4225134C1 (en) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | Tensile and compressive stress measuring system for workpiece or material sample - determines deformation in different directions within each measuring plane, e.g. using strain gauges |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0637734A1 (en) * | 1993-08-06 | 1995-02-08 | Ab Skf | Load sensing bearing |
| DE19638860A1 (en) * | 1996-09-23 | 1998-03-26 | Rene Baltus | Weighing cell fabricated from layered materials |
| DE102012200779A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Aktiebolaget Skf | Rolling body for roller bearing of wind turbine, has rolling body element which has running surface and recess, where sensor is provided for quantitative detection of deformation strength of deformations of rolling body element |
| WO2015131862A1 (en) * | 2014-03-05 | 2015-09-11 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Component with at least one measuring element comprising a sensor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1062032B (en) * | 1957-05-06 | 1959-07-23 | Veruschacht Vereinigte Unterta | Process for the determination and measurement of stresses and / or deformations in mountain and building structures |
| US2927459A (en) * | 1957-07-18 | 1960-03-08 | Jersey Prod Res Co | Measurement of subsurface stress |
| DE2304027A1 (en) * | 1973-01-27 | 1974-08-15 | Weser Ag | DEVICE FOR MEASURING PRESSURE VOLTAGES IN THE ICE |
| DE2415558A1 (en) * | 1973-04-02 | 1974-10-03 | Aims Ab | CRANKSHAFT INDICATOR |
| DE2837945A1 (en) * | 1978-08-31 | 1980-04-10 | Maecker Elan Schaltelemente | EXPANSION TRANSFORMER |
-
1992
- 1992-07-30 DE DE19924225134 patent/DE4225134C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1062032B (en) * | 1957-05-06 | 1959-07-23 | Veruschacht Vereinigte Unterta | Process for the determination and measurement of stresses and / or deformations in mountain and building structures |
| US2927459A (en) * | 1957-07-18 | 1960-03-08 | Jersey Prod Res Co | Measurement of subsurface stress |
| DE2304027A1 (en) * | 1973-01-27 | 1974-08-15 | Weser Ag | DEVICE FOR MEASURING PRESSURE VOLTAGES IN THE ICE |
| DE2415558A1 (en) * | 1973-04-02 | 1974-10-03 | Aims Ab | CRANKSHAFT INDICATOR |
| DE2837945A1 (en) * | 1978-08-31 | 1980-04-10 | Maecker Elan Schaltelemente | EXPANSION TRANSFORMER |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Modern Plastics, Februar 1958, S. 143-148 * |
| Technische Rundschau Sulzer, Bd. 43, 1961, S. 37 u. 38 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0637734A1 (en) * | 1993-08-06 | 1995-02-08 | Ab Skf | Load sensing bearing |
| DE19638860A1 (en) * | 1996-09-23 | 1998-03-26 | Rene Baltus | Weighing cell fabricated from layered materials |
| DE102012200779A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Aktiebolaget Skf | Rolling body for roller bearing of wind turbine, has rolling body element which has running surface and recess, where sensor is provided for quantitative detection of deformation strength of deformations of rolling body element |
| DE102012200779B4 (en) * | 2012-01-20 | 2014-12-18 | Aktiebolaget Skf | rolling elements |
| WO2015131862A1 (en) * | 2014-03-05 | 2015-09-11 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Component with at least one measuring element comprising a sensor |
| CN106461479A (en) * | 2014-03-05 | 2017-02-22 | 舍弗勒技术股份两合公司 | Component having a measuring element with at least one sensor |
| US10302512B2 (en) | 2014-03-05 | 2019-05-28 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Component with at least one measuring element comprising a sensor |
| CN106461479B (en) * | 2014-03-05 | 2020-11-03 | 舍弗勒技术股份两合公司 | Component having a measuring element with at least one sensor |
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