DE69625613T2

DE69625613T2 - Dehnungsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE69625613T2
Application number: DE69625613T
Authority: DE
Inventors: S. Sacks
Original assignee: Carnegie Institution of Washington
Current assignee: Carnegie Institution of Washington
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-21
Publication date: 2003-09-25
Anticipated expiration: 2016-10-22
Also published as: JP3143476B2; CA2234733C; JPH11512828A; EP0858583A1; WO1997016698A1; CN1123761C; CA2234733A1; US5739435A; CN1201518A; HK1015450A1; ATE230478T1; EP0858583B1; EP0858583A4; DE69625613D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren von Spannungen oder Dehnungen und Formveränderungen in Festkörpern. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren, die dazu ausgebildet sind, Spannungen im Erdreich zu detektieren.
Die Verwendung von Bohrloch-Spannungsmessern und -systemen zum Messen einer Bewegung von unterirdischen Gesteinsformationen ist bekannt. Viele unterschiedliche Spannungsmesser und -systeme wurden für den kommerziellen Gebrauch entwickelt, die meisten jedoch weisen bei Betrieb Fehler und Einschränkungen auf.
Ein bekannter Bohrloch-Spannungsmesser (z. B. US-A-3 635 076) weist ein flexibles Metallrohr auf, das in ein Bohrloch vorgespannt ist mit einem expandierenden Vergussmörtel, so dass das Rohr exakt der Formveränderung des Gesteins folgt. Die Formveränderung wird durch eine Hydraulikeinrichtung verstärkt und treibt einen kleinen, dünnwandigen Balg an, der wiederum einen elektronischen Messwandler antreibt. Die gesamte Leistung und alle Signale erreichen die Erdoberfläche über ein elektrisches Kabel. Es sind weltweit eine Anzahl dieser Vorrichtungen in Verwendung.
Viele dieser Instrumente wurden in Erdbebengebieten installiert, um den Aufbau von Spannungen vor Erdbeben sowie Formveränderungen im Nahfeld und deren Entwicklung zu untersuchen. Um Spannungen im Größenbereich von nur 10-12 eindeutig zu detektieren, ist es erforderlich, die maximale momentane Spannungsmessung auf ca. zu begrenzen aufgrund der beschränkten Bewegung des elektronischen Messwandlers, einem rauscharmen LVDT (linear variable differential transformer - linearer variabler Differenzialwandler). Der Bereich der mechanischen und hydraulischen Teile des Instruments ist viel größer, größer als 10&supmin;³, die jeder beliebigen erfassbaren Erdbebenspannung folgen könnten. Der Wandler (LVDT) und Balg sind vor einem Überdruck durch große Vorkommnisse in der Nähe durch ein Ventil geschützt, das automatisch geöffnet wird um Druck in dem Messvolumen abzulassen. Wenn sich das Ventil während eines Erdbebens öffnet, gehen die Spannungsstufeninformationen verloren. Dies war bereits ein paar mal bei dem am nächsten gelegenen Instrument der Fall.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Detektieren von Spannungen und Formveränderungen in Festkörpern oder festen Körpern vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Gehäuse, das so konstruiert und ausgebildet ist, dass es in einen Festkörper einführbar ist, wobei das Gehäuse Wände aufweist, die einen im wesentlichen geschlossenen Behälter begrenzen, wobei der Behälter eine innere Trennwand aufweist, die den Behälter in einen oberen eingeschlossenen Abschnitt und einen unteren eingeschlossenen Abschnitt trennt; ein Fluid, das im wesentlichen den unteren eingeschlossenen Abschnitt füllt und in Fluidverbindung mit den inneren Wänden des unteren eingeschlossenen Abschnitts steht, wobei das Fluid zumindest teilweise den oberen eingeschlossenen Abschnitt füllt; ein erstes Spannung-wahrnehmendes System, das in Fluidverbindung mit dem unteren eingeschlossenen Abschnitt des Behälters steht und dazu ausgebildet ist, eine Formveränderung der Wände zu detektieren, die Volumenveränderungen in dem Fluid verursacht; ein zweites Spannung-wahrnehmendes System, das eine geringere Empfind- lichkeit als das erste Spannung-wahrnehmende System hat, und in dem oberen eingeschlossenen Abschnitt angeordnet ist, wobei das zweite Spannung-wahrnehmende System während Feststoff-Deformationen von Festkörpern betreibbar ist, die die Spannungs- Messgrenze des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems überschreiten; und, ein Ventil, das durch Fluid das zweite Spannung-wahrnehmende System mit dem unteren eingeschlossenen Abschnitt koppelt, wobei das Ventil mit dem ersten Spannung-wahrnehmenden System in Wirkverbindung ist und normalerweise geschlossen ist, und verhindert, dass Fluid in dem unteren Abschnitt mit dem zweiten Spannung-wahrnehmenden System kommuniziert, wobei das Ventil so konstruiert und ausgebildet ist, dass es auf ein Signal hin öffnet, das von dem ersten Spannung-wahrnehmenden System gesendet wird, wenn das erste Spannung-wahrnehmende System eine Betriebsgrenze der Spannungsmessung erreicht, und um eine Fluidströmung von dem unteren eingeschlossenen Abschnitt in das zweite Spannung-wahrnehmende System zu erlauben, und dadurch das erste Spannung- wahrnehmende System davor zu schützen, von Spannungen, die dessen Betriebsgrenze überschreiten, beschädigt zu werden, wobei das zweite Spannung-wahrnehmende System dazu konstruiert und ausgebildet ist, Spannungen, die über die Betriebsgrenze des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems hinausgehen, zu messen.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Spannung-wahrnehmendes System vorgesehen, das sicherstellt, dass wenn eine vorübergehende Spannungsamplitude ein Ventil zwingt zu öffnen, die Spannungsstufeninformation nicht verloren geht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die Spannungsmesser-Vorrichtung ein mit Fluid gefülltes flexibles Rohr, das in ein Bohrloch mittels eines expandierenden Vergussmörtels vorgespannt wird. Wenn das Rohr durch Spannungen in dem umgebenden Medium verformt wird, ändert sich sein Volumen leicht und Fluid wird in einen Balg mit kleinem Durchmesser und dünnen Wänden ausgestoßen. Die Länge des Balgs ändert sich durch dieses ausgestoßene Fluid und diese Längenänderung wird von einem linearen Differentialwandler oder einer anderen derartigen bekannten Einrichtung überwacht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Detektieren von Spannungen und Formveränderungen in Festkörpern mittels einer Wahrnehmungsvorrichtung, wobei die Wahrnehmungsvorrichtung einschließt: ein Gehäuse, das Wände hat, die einen im wesentlichen geschlossenen Behälter begrenzen, wobei der Behälter eine innere Trennwand aufweist, die den Behälter in einen oberen eingeschlossenen Abschnitt und einen unteren eingeschlossenen Abschnitt trennt; ein Fluid, das praktisch den unteren eingeschlossenen Abschnitt füllt und in Fluidverbindung mit den inneren Wänden des unteren eingeschlossenen Abschnitts steht, wobei das Fluid zumindest teilweise den oberen eingeschlossenen Abschnitt füllt; ein erstes Spannung-wahrnehmendes System, das in Fluidverbindung mit dem unteren eingeschlossenen Abschnitt des Behälters steht; ein zweites Spannung-wahrnehmendes System, das eine niedrigere Empfindlichkeit als das erste Spannung-wahrnehmende System hat und im oberen eingeschlossenen Abschnitt angeordnet ist; und ein Ventil, das durch Fluid das zweite Spannung- wahrnehmende System mit dem unteren eingeschlossenen Abschnitt koppelt, wobei das Ventil mit dem ersten Spannung-wahrnehmenden System in Wirkverbindung ist und normalerweise geschlossen ist, und verhindert, dass Fluid in dem unteren eingeschlossenen Abschnitt mit dem zweiten Spannung-wahrnehmenden System in Verbindung kommt, wobei das Verfahren aufweist: Einführen des Gehäuses in einen Festkörper auf solch eine Art und Weise, dass Formveränderungen des Festkörpers auf Wände des Gehäuses übertragen werden können; Bestimmen von Spannungen im Festkörper durch das Detektieren von Formveränderungen der Wände des Behälters mit dem ersten Spannung-wahrnehmenden System, dadurch dass zugelassen wird, dass Fluid in dem unteren eingeschlossenen Abschnitt mit dem ersten Spannung-wahrnehmenden System kommuniziert, wenn die Wände des Behälters sich verformen; Überwachen des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems, um sicherzustellen, dass das erste Spannung-wahrnehmende System nicht eine Betriebsgrenze der Spannungsmessung wegen übermäßiger Spannungen im Festkörper überschreitet; Öffnen des Ventils, wenn die Betriebsgrenze des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems praktisch erreicht ist, um den unteren eingeschlossenen Abschnitt mit dem zweiten Spannung-wahrnehmenden System in Fluidverbindung zu bringen, und einen Fluidfluss von dem unteren eingeschlossenen Abschnitt in das zweite Spannung-wahrnehmende System zu ermöglichen, und dadurch Schaden an dem ersten Spannung-wahrnehmenden System zu verhindern; und, Detektieren von Spannungen, die über die Betriebsgrenze des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems hinausgehen; mit Hilfe des zweiten Spannung-wahrnehmenden Systems, und dadurch sicherstellen, dass, wenn die vorübergehende (transiente) Spannungsamplitude die Betriebsgrenze des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems überschreitet und das Ventil geöffnet wird, die Spannungsstufeninformation nicht verloren geht.
Andere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie die Verfahren zum Betrieb und Funktionen der dazugehörigen Elemente der Struktur und die Kombination der Teile und die Produktionsökonomie ergeben sich deutlicher bei Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und beiliegenden Ansprüchen in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, die alle Teil dieser Beschreibung bilden.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich in Bezug auf die Figur, die eine schematische Schnittdarstellung eines Beispiels einer Wahrnehmungseinheit in einem Bohrloch in einer unterirdischen Formation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
In Bezug auf die Figur umfasst die Vorrichtung, die allgemein bei 10 bezeichnet ist, ein Gehäuse oder Behälter 11, das/der in einem Bohrloch 12 in der Erde 13 angeordnet ist und eng mit der umgebenden Erdstruktur durch eine Kopplungsstruktur in Form einer Zementpackung 14 gekoppelt ist. Die Packung 14 umfasst einen expandierenden Zement wie beispielsweise einer der Kalzium-Aluminosulfat enthaltenden expandierenden Zemente, beschrieben in US-A-3155526, US-A-3251701 und US-A-3030037.
Das Gehäuse 11 besteht aus einem Stahlrohr, das in das Gestein vorgespannt ist, so dass es einer kleinsten Formänderung in dem Gestein genauestens folgt. Das Gehäuse 11 weist einen unteren eingeschlossenen Abschnitt 26 auf, der mit einem Messfluid 36 gefüllt ist, das in offener Verbindung mit einem kleinen Balg 16 ist. Ein normalerweise geschlossenes elektrisch betriebenes Ventil 18 ist in einer Wand 20 zwischen dem oberen Abschnitt 24 und dem unteren Abschnitt 26 angeordnet. Der obere Abschnitt 24 ist teilweise mit Fluid 34 und einer oberen Gasschicht 32 gefüllt. Der Gasraum oberhalb des Fluidlevels ermöglicht eine Verformung des Balgs 16 und 28 mit geringem Gegendruck.
Die Sensitivität der Vorrichtung 10 ist proportional zum Verhältnis zwischen dem Messvolumen und der Fläche des Balgs 16. Deshalb hat der Balg 16 eine kleine Fläche, um die höchste Sensitivität zu erhalten, sie ist für einige Untersuchungen erwünscht. Allgemein ist der Bereich solcher Vorrichtungen von 10&supmin;¹² bis etwa 3 · 10&supmin;&sup6;. Jenseits dieses Bereichs wird der Balg überstreckt. Spannungen aufgrund von Erdbeben in der Nähe können aber 10&supmin;&sup4; überschreiten. Herkömmlicherweise ist, um diese Instrumente vor einer Beschädigung unter diesen Bedingungen zu schützen, ein elektrisch betriebenes Ventil vorgesehen, das sich in einen drucklosen Behälter öffnet, wenn die Bewegung des kleinen Balgs 16 seine sichere Betriebsgrenze erreicht. Sobald sich das Ventil geöffnet hat und Fluid aus dem Messvolumen fließt, geht die Spannungsinformation verloren. Diese Information ist jedoch höchst wertvoll für die Untersuchung des Erdbebenvorgangs.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das elektrisch betriebene Ventil 18 in Fluid-Verbindung mit dem Rohr 22 vorgesehen, das mit dem Balg 28 verbunden ist. Ein normalerweise geschlossenes Ventil 30 ist in einem unteren Abschnitt des Balgs 28 angeordnet. Das Ventil 30 wird in dem Fluid-Füllstadium und zum Transportieren der Vorrichtung verwendet.
Bei der Vorrichtung 10 wird, sobald sich das Ventil 18 öffnet, das das geöffnete Ventil 18 verlassende Fluid in den zweiten Balg 28 mit einem viel größeren Durchmesser eingeführt, was im folgenden genauer erklärt wird. Der Durchmesser und das Volumen des zweiten Balgs 28 sind groß genug, so dass Spannungen von mehr als 10&supmin;&sup4; aufgenommen und gemessen werden können.
Das Fluid 34 und 36, das in Abschnitten 24 und 26 verwendet wird, kann ein beliebiges Fluid sein, das mit der Struktur der Vorrichtung, wie in der US-A-3 635 076 beschrieben, kompatibel ist.
Vorzugsweise hat sich Silikonöl als für den Zweck der Erfindung geeignet herausgestellt, obwohl Chloroform-gesättigtes Wasser und andere Fluide verwendet werden können. Das verwendete Gas 32 kann ein beliebiges Gas sein, das mit der Struktur der Vorrichtung kompatibel ist. Geeignete Gase beinhalten Argon, Stickstoff und dergleichen.
Beim tatsächlichen Betrieb, wenn sich die Spannung in der umgebenden Struktur ändert, wird das Bohrloch 12 verzerrt und die Wand 33 des Gehäuses 11 folgt der Formveränderung des Lochs. Wenn sich die Gehäusewand verformt, ändert sich das Volumen des Messfluids 36 und der Druck in dem Fluid ändert sich dadurch, wobei die Druckänderung durch Expansion des Balgs 16 wahrgenommen wird. Der Balg 16 weist vorzugsweise einen Sylphon-Balg auf, der mit einem linearen variablen Differentialwandler 38 oder einer anderen geeigneten Messvorrichtung gekoppelt ist. Der Wandler (LVDT) 38 liefert eine elektrische Anzeige der Längenänderung des Balgs 16 in bekannter Weise. Der Balg 16 und Wandler 38 definieren ein Spannung-wahrnehmendes System. Die erzeugten elektrischen Signale, die die Spannung repräsentieren, können an die Oberfläche über eine geeignete Verdrahtung 40 übertragen werden.
Bei normalem Betrieb ist das Ventil 18 geschlossen und jegliche Volumenänderung in dem Messfluid 36 bewirkt eine Verlängerung (oder Kompression) des Balgs 16. Die Bewegung des Balgs 16 wird durch den LVDT 38 oder ein ähnliches Gerät gemessen. Wenn die Formänderung des Lochs 12 so groß ist, dass sich der Balg 16 zu seiner Betriebsgrenze ausdehnt (oder komprimiert wird), detektiert von dem damit verbundenen LVDT 38, wird das Ventil 18 durch ein elektrisches Signal über den Draht 44, erhalten vom LVDT 38 am Balg 16 geöffnet.
Fluid fließt nun durch das Ventil 18 in den Balg 28 von großem Durchmesser, dessen Ausdehnung (oder Komprimierung) von einem zweiten LVDT 42 gemessen wird. Deshalb können übermäßige Spannungen mittels des Balgs 28 und seines linearen variablen Differentialwandlers (LVDT) 42 gemessen werden. Somit definieren der Balg 28 und der LVDT 42 ein zweites Spannung-wahrnehmendes System.
Nachdem eine Episode mit großer Formveränderung vorbei ist, z. B. nachdem die durch ein Erdbeben induzierten Spannungen aufgehört haben, wird das Ventil 18 geschlossen und die Vorrichtung 10 kehrt in ihren Zustand von hoher Sensitivität zurück.
Obwohl sich diese Beschreibung insbesondere auf die Anwendung bei Erd-Formänderungs-Wahrnehmungsvorrichtungen bezieht, sollte klar sein, dass eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Wahrnehmen von Spannungen in einer beliebigen festen Struktur, wie Dämmen, Wänden oder dergleichen, falls erwünscht verwendet werden kann.
Es ist ersichtlich, dass die Aufgaben der Erfindung effektiv gelöst wurden. Das Bereitstellen des zweiten Balgs 28 mit großem Volumen stellt sicher, dass selbst die größten erwarteten Spannungen den LVDT 42 nicht über sein Betriebslimit hinaus ansteuern.
Während die Erfindung in Verbindung mit dem was momentan als praktischste und bevorzugte Ausführungsform gilt, beschrieben wurde, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen umfassen soll, die in dem Rahmen der beiliegenden Ansprüche liegen.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Detektieren von Spannungen und Formveränderungen in Festkörpern oder festen Körpern, wobei die Vorrichtung (10) aufweist:

ein Gehäuse (11), das so konstruiert und ausgebildet ist, dass es in einen Festkörper einführbar ist, wobei das Gehäuse (11) Wände aufweist, die einen im wesentlichen geschlossenen Behälter begrenzen, wobei der Behälter eine innere Trennwand (20) aufweist, die den Behälter in einen oberen eingeschlossenen Abschnitt (24) und einen unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) trennt;

ein Fluid (34, 36), das im wesentlichen den unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) füllt und in Fluidverbindung mit den inneren Wänden des unteren eingeschlossenen Abschnitts (26) steht, wobei das Fluid (34, 36) zumindest teilweise den oberen eingeschlossenen Abschnitt (24) füllt;

ein erstes Spannung-wahrnehmendes System (16, 38), das in Fluidverbindung mit dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) des Behälters steht und dazu ausgebildet ist, eine Formveränderung der Wände zu detektieren, die Volumenveränderungen in dem Fluid (34, 36) verursacht;

ein zweites Spannung-wahrnehmendes System (28, 42), das eine geringere Empfindlichkeit als das erste Spannung-wahrnehmendes System (16, 38) hat, und in dem oberen eingeschlossenen Abschnitt (24) angeordnet ist, wobei das zweite Spannung-wahrnehmende System (28, 42) während Feststoff-Deformationen von Festkörpern betreibbar ist, die die Spannungs-Messgrenze des ersten Spannung- wahrnehmenden Systems (16, 38) überschreiten; und,

ein Ventil (18), das durch Fluid das zweite Spannung-wahrnehmende System (28, 42) mit dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) koppelt, wobei das Ventil (18) mit dem ersten Spannung-wahrnehmenden System (16, 38) in Wirkverbindung ist und normalerweise geschlossen ist, und verhindert, dass Fluid in dem unteren Abschnitt (26) mit dem zweiten Spannung-wahrnehmenden System (28, 42) kommuniziert, wobei das Ventil (18) so konstruiert und ausgebildet ist, dass es auf ein Signal hin öffnet, das von dem ersten Spannung-wahrnehmenden System (16, 38) gesendet wird, wenn das erste Spannung-wahrnehmende System (16, 38) eine Betriebsgrenze der Spannungsmessung erreicht, und um eine Fluidströmung von dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) in das zweite Spannung-wahrnehmende System (28, 42) zu erlauben, und dadurch das erste Spannung-wahrnehmende System (16, 38) davor zu schützen, von Spannungen, die dessen Betriebsgrenze überschreiten, beschädigt zu werden, wobei das zweite Spannung-wahrnehmende System (28, 42) dazu konstruiert und ausgebildet ist, Spannungen, die über die Betriebsgrenze des ersten Spannungs-wahrnehmenden Systems (16, 38) hinausgehen, zu messen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Koppelstruktur (14) aufweist, die dazu konstruiert und ausgebildet ist, die Wände des Behälters fest mit dem Festkörper zu koppeln, in den das Gehäuse (11) eingeführt wird, um eine Deformation des Festkörpers auf die Wände des Behälters zu übertragen, und um Druckimpulse in dem Fluid (36) in dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) des Behälters zu erzeugen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Koppelstruktur (14) einen Packzement aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fluid Silikonöl oder mit Chloroform gesättigtes Wasser ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (11) ein Stahlrohr ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste und zweite Wahrnehmungs-System (16, 38; 28, 42) jeweils einen Balg (16, 28), der mit dem Fluid (36) in dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) in Verbindung steht, und einen Differenztransformer (38, 42), der mit dem zugehörigen Balg (16, 28) gekoppelt ist und durch diesen betätigbar ist, aufweisen,

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Ventil (18) ein elektrisch betriebenes Ventil (18) ist und ein elektrisches Signal das Öffnen des Ventils (18) in Gang setzt, um das Fließen des Fluids (36) von dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) in den Balg (28) des zweiten Spannungs-wahrnehmenden Systems (28, 42) zu ermöglichen als Reaktion auf eine Bewegung des Balges (16) des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems (16, 38) zu dessen Betriebsgrenze, wie von dessen Differenztransformer (38) detektiert wurde.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei die Bälge (16, 28) des ersten und zweiten Spannung-wahrnehmenden Systems (16, 38; 28, 42) jeweils durch das Fluid (34) in dem oberen eingeschlossenen Abschnitt (24) bedeckt sind, und über dem Fluid (34) ein Gasraum (32) vorhanden ist, der es jedem der Bälge (16, 28) erlaubt, sich mit wenig Gegendruck zu verformen.

9. Verfahren zum Detektieren von Spannungen und Formveränderungen in Festkörpern unter Verwendung einer Wahrnehmungs-Vorrichtung (10), wobei die Wahrnehmungs- Vorrichtung (10) aufweist: ein Gehäuse (11), das Wände hat, die einen im wesentlichen geschlossenen Behälter begrenzen, wobei der Behälter eine innere Trennwand (20) aufweist, die den Behälter in einen oberen eingeschlossenen Abschnitt (24) und einen unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) trennt; ein Fluid (34, 36), das praktisch den unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) füllt und in Fluidverbindung mit den inneren Wänden des unteren eingeschlossenen Abschnitts (26) steht, wobei das Fluid (34, 36) zumindest teilweise den oberen geschlossenen Abschnitt (24) füllt; ein erstes Spannung-wahrnehmendes System (16, 38), das in Fluidverbindung mit dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) des Behälters steht; ein zweites Spannung- wahrnehmendes System (28, 42), das eine niedrigere Empfindlichkeit als das erste Spannung-wahrnehmende System (16, 38) hat und im oberen eingeschlossenen Abschnitt (24) angeordnet ist; und ein Ventil (18), das durch Fluid das zweite Spannung-wahrnehmende System (28, 42) mit dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) koppelt, wobei das Ventil mit dem ersten Spannung-wahrnehmenden System (16, 38) in Wirkverbindung ist und normalerweise geschlossen ist, und verhindert, dass Fluid in dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) mit dem zweiten Spannung-wahrnehmenden System (28, 42) in Verbindung kommt, wobei das Verfahren aufweist:

Einführen des Gehäuses (11) in einen Festkörper auf solch eine Art und Weise, dass Festkörper-Formveränderungen auf die Wände des Gehäuses (11) übertragen werden können;

Bestimmen von Spannungen im Festkörper durch das Detektieren von Formveränderungen der Wände des Behälters mit dem ersten Spannung- wahrnehmenden System (16, 38), dadurch dass zugelassen wird, dass Fluid (36) in dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) mit dem ersten Spannung- wahrnehmenden System (16, 38) kommuniziert, wenn die Wände des Behälters sich verformen;

Überwachen des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems (16, 38), um sicherzustellen, dass das erste Spannung-wahrnehmende System (16, 38) nicht eine Betriebsgrenze der Spannungsmessung wegen übermäßiger Spannungen im Festkörper überschreitet;

Öffnen des Ventils (18), wenn die Betriebsgrenze des ersten Spannung- wahrnehmenden Systems (16, 38) praktisch erreicht ist, um den unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) mit dem zweiten Spannung-wahrnehmenden System (28, 42) in Fluidverbindung zu bringen, und einen Fluidfluss von dem unteren eingeschlossenen Abschnitt (26) in das zweite Spannung-wahrnehmende System (28, 42) zu ermöglichen, und dadurch Schaden an dem ersten Spannung-wahrnehmenden System (16, 38) zu verhindern; und,

Detektieren von Spannungen, die über die Betriebsgrenze des ersten Spannung- wahrnehmenden Systems (16, 38) hinausgehen, mit Hilfe des zweiten Spannung- wahrnehmenden Systems (28, 42), und dadurch sicherstellen, dass, wenn die vorübergehende (transiente) Spannungsamplitude die Betriebsgrenze des ersten Spannung-wahrnehmenden Systems (16, 38) überschreitet und das Ventil (18) geöffnet wird, die Spannungsstufeninformation nicht verloren geht.