Hydrostatische Technologien - geometh-data

Hydrostatische Technologien - geometh-data

Ingenieurvermessung 2004
14th International Conference on Engineering Surveying Zürich, 15. – 19. März
2004
Tutorial
Hydrostatische Technologien
16. März 2004
Maja Haberecht, ETH Zürich
Technische Universität Graz
Institut für Ingenieurgeodäsie
und Messsysteme
1
Einleitung
Der freie Flüssigkeitshorizont dient bereits seit mehreren tausenden Jahren als
horizontale Referenz. Auf dieser physikalischen Grundlage entwickelte sich das Prinzip
der kommunizierenden Röhren, welches wiederum die Basis von jedem Schlauchwaagensystem darstellt. Nachdem das hydrostatische Nivellement als ältestes Messgerät in
Vergessenheit geraten ist, wird es heute wieder vermehrt eingesetzt. Gründe hierfür sind
in dem hydrostatischen Prinzip selbst sowie in den daraus abgeleiteten Eigenschaften
wie der hohen Genauigkeit, dem nicht erforderlichen Sichtkontakt, der Eignung der
Systeme zur Automatisierung und ihrer Robustheit zu finden. Obgleich alle hydrostatischen Messsysteme auf dem Prinzip der kommunizierenden Röhren basieren, existieren
die verschiedensten Bauarten, wodurch diese Systeme wiederum sehr vielseitig
einsetzbar sind. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über hydrostatische Systeme, ihre
Vielfalt und damit auch ihrer Einsatzmöglichkeiten.
2
Aktualität hydrostatischer Messsysteme
„Die Schlauchwaage als ältestes bekanntes Messgerät in der Geschichte der
Baumesstechnik erfährt in der heutigen Zeit ein unaufhaltbares Comeback.“1
Die Bestimmung von Höhenänderungen bei der Überwachung von Ingenieuranlagen,
Bauwerken, Hangrutschungen, Bodenkompressionen sowie geotektonischen Bewegungen erlangen eine zunehmende Bedeutung im Rahmen von ingenieurgeodätischen
Anwendungen und des so genannten Geomonitoring [Möser et al.,2000]. Die Vorteile
hydrostatischer Messsysteme für die Höhenbestimmung sind vor allem in einer hohen
Genauigkeit und Auflösung gegenüber anderen modernen geodätischen Instrumenten
wie Digitalnivellieren und Tachymetern und damit in der hochauflösenden Beobachtung
von statischen oder dynamischen Deformationen zu sehen. Typische Aufgabenfelder
stellen folgende Anwendungen dar:
- Überwachung von Setzungen und Neigungen im Maschinenbau, [fpm, 2001]
- bei Brückenkonstruktionen/ Historischen Bauten, [Tresp, 2000; Dames, Jakobs,
2002; Kuhn, 1998],
- bei der Überwachung von Gebäudebewegungen und Staumauern zusammen mit
geotechnischen Messeinrichtungen [Meier, Ingensand, 1996] sowie bei
- Hangrutschungen und Felsstürzen.
Neue Anwendungsgebiete erschlossen sich aus den prägnanten Eigenschaften des
hydrostatischen Prinzips: der hohen erreichbaren Genauigkeit und dem nicht erforderlichen Sichtkontakt zwischen den einzelnen Messstellen. Durch die gezielte Verbesserung
bestehender Konzepte konnten sich einerseits hochgenaue hydrostatische Systeme
unterschiedlichster Bauform für Beschleunigeranlagen etablieren und andererseits ein
Messsystem für die Erfassung von Bodenkompressionen entwickelt werden.
Dabei wird es in Abhängigkeit von der Aufgabenstellung und den Umgebungsbedingungen notwendig sein, die verschiedenen hydrostatischen Messmethoden gegeneinander
abzuwägen. Alle Verfahren besitzen durch Neuentwicklungen bezüglich Sensorik, Automatisierung der Datenerfassung und -kommunikation das Potential, als permanente
autonome Messeinrichtungen zum Einsatz zu kommen. Aufgrund ihres robusten und
einfachen Aufbaus eignen sie sich zusätzlich zur ganzjährigen Überwachung von
Deformationen. Jedes Monitoring besitzt zwei wesentliche Ziele: die Kontrolle von
1
[Glötzl, 2003]
prognostizierten Verformungen und die Funktion als Frühwarnsystem bei unerwarteten
Bewegungen der beobachteten Objekte.
Unter den sich stets ändernden und steigenden Anforderungen an die Schlauchwaagensysteme und der stetigen Sensorentwicklung kristallisierten sich verschieden hydrostatische Messprinzipien heraus. Hydrostatische Systeme werden in zwei Hauptgruppen
gegliedert:
- die Drucksysteme und
- die Schlauchwaagensysteme.
Die Funktionsweise der Schlauchwaagen basiert auf der Messung des Flüssigkeitspegels. Drucksysteme hingegen bestimmen den hydrostatischen Druck der anliegenden
Flüssigkeitssäulen. Die messtechnische Erfassung dieser physikalischen Grössen ist
abhängig vom verwendeten Sensor. Die Wahl der Sensoren wird wiederum beeinflusst
von der geforderten Genauigkeit und den äusseren Rahmenbedingungen. Abbildung 1
stellt eine Möglichkeit der Gliederung hydrostatischer Systeme dar.
Hydrostatische Messsysteme
Drucksysteme
Vollgefülltes Rohr
Schlauchwaage
Vollgefülltes Rohr
Füllstandsmessung
Differenz-Drucksysteme
Drucksensoren
Halbgefülltes Rohr
Oberflächenabtastung
Wägung
induktiv
optisch
DMS
kapazitiv
induktiv
piezoresistiv
piezoresistiv
kapazitiv
interferometrisch
Ultraschall
interferometrisch
Abbildung 1: Übersicht hydrostatischer Systeme
Die Unterteilung wurde nach der zu bestimmenden physikalischen Grösse, den anliegenden hydrostatischen Druck oder dem Füllstand in den Steiggefässen, gewählt. Später
werden beide Messmethoden erläutert sowie die einzelnen Abtastverfahren hinsichtlich
ihrer Genauigkeit verglichen. Bei den Schlauchwaagensystemen (Bestimmung des Füllstandes) gibt es eine weitere Möglichkeit der Unterscheidung nach halbgefüllten und
vollgefüllten Rohren. Die Erfassung der Flüssigkeitsoberfläche kann bei beiden Arten
durch die gleichen Abtastverfahren erfolgen.
3
Das hydrostatische Prinzip
Der grundlegende Gedanke eines jeden hydrostatischen Nivellements ist, dass sich die
frei bewegliche Wasseroberfläche an einer Äquipotentialfläche ausrichtet. Dieses
Phänomen tritt ebenfalls in miteinander verbundenen Messgefässen auf. Dieses für
hydrostatische Systeme grundlegende Prinzip der kommunizierenden Röhren dient als
stabile Referenz für eine hochgenaue permanente Höhenmessung [Ingensand,
Haberecht, 2002].
3.1 Schlauchwaagen
Anwendungen
Beispiele
Bei Schlauchwaagensystemen wird der Füllstand der
Flüssigkeitsoberfläche durch verschiedene Abtastverfahren bestimmt. Es existieren zwei grundsätzlich
verschiedene Ausführungen von Schlauchwaagen:
- halbgefülltes oder
- vollgefülltes Rohr.
Zu einem einfachen Schlauchwaagensystem gehören
immer mindestens zwei Messgefässe (Steigrohre,
siehe Abbildung 2), welche durch einen Flüssigkeitsschlauch miteinander verbunden sind, ein Luftdruckausgleichsschlauch, eine Horizontiervorrichtung und
ein Sensor zur Abtastung der Oberfläche. Die
gesuchte Höhenänderung ergibt sich aus der Differenz der gemessenen Pegelstände in den Steigrohren.
∆h = h1 − h2
Abbildung 2: Darstellung der
Freiberger Schlauchwaage (vollgefüllt).
Die Bewegung einer Messstelle in einem Mehrstellensystem kann durch den Vergleich der Pegelstände
lokalisiert werden. In dem bewegten Messgefäss
beträgt die Füllstandsänderung den (n-1) fachen Wert
gegenüber den unbewegten Messstellen [Busch,
1980].
n −1
−1
∆hbew =
⋅ ∆h
∆hunbew =
⋅ ∆h
n
n
Die Abtastverfahren für die Bestimmung der Flüssigkeitsoberfläche können in
„berührend“ und „berührungslos“ klassifiziert werden [Brunn et al.,2001]. Wobei die berührungslos messenden Verfahren/ Sensoren eine höhere Genauigkeit erreichen als die
hier aufgeführten berührend messenden Methoden. So setzt man
berührend
berührungslos
heute hauptsächlich Sensoren
Messspitze
kapazitiv
ein, welche berührungslos die
Änderungen der Füllstände beKontaktstifte
wiegen
stimmen.
Schwimmer
akustisch
optisch
Für unverfälschte Messungen wird vorausgesetzt, dass die Flüssigkeitsoberflächen und
somit die Referenz, in allen miteinander verbunden Messzylindern auf einer Äquipotentialfläche liegen. Daher ist es notwendig, dass sich Druckunterschiede z.B. über einen
Luftdruckausgleichsschlauch kompensieren können. Ebenfalls sollten Temperaturschwankungen in den Steigrohren, welche Dichteänderungen der Flüssigkeit bewirken
und somit Änderung der Pegelhöhe induzieren, an allen Messstellen konstant sein,
respektive mitbestimmt werden. Einerseits kann dies über eine zur Höhenbestimmung
simultane Temperaturmessung oder durch die gleichzeitige Erfassung einer Referenzhöhe im Messgefäss geschehen. Bei halbgefüllten Schlauchwaagen-systemen, wird der
vertikale Temperaturgradient konstruktiv eliminiert, indem die Flüssigkeitsoberflächen
jeder Messstelle immer auf demselben Höhenniveau liegen. Daher sind diese Systeme
besonders für Höhenüberwachungsmessungen in einem instabilen Temperaturfeld
geeignet. Eine weitere Eigenschaft von Schlauchwaagen-systemen ist das Ausbreitungsverhalten von Oberflächenwellen. Bewegungen der Flüssigkeitsoberfläche können durch
verschiedene äussere Einflüsse verursacht werden und führen zur Vortäuschung von
nicht existierenden Bewegungen. Das Ausbreitungsverhalten und die Einschwingzeit sind
von mehreren Faktoren abhängig. Den grössten Einfluss (bei gleich viskosen Flüssigkeiten) hat, neben Faktoren wie Frequenz und Amplitude einer Störung, der Rohrinnendurchmesser. Bedingt wird dies durch die Adhäsionskräfte zwischen Rohr-/ Gefässwand
und der Flüssigkeit selbst. Aufgrund von diesem Sachverhalt muss die Einschwingzeit bei
Schlauchwaagensystemen beachtet werden.
3.2 Drucksysteme
In der Ingenieurgeodäsie werden bei Überwachung von Deformationen von Staumaueroder Bodenbewegungen hauptsächlich Differenzdrucksysteme angewendet. Das
Funktionsprinzip der Differenzdruckmessung besteht darin, dass eine Membran die
horizontale Flüssigkeitssäule unterbricht. Die Auslenkung der Messmembran ist abhängig
vom anliegenden hydrostatischen Druck und kann mit unterschiedlichen Umformungsverfahren abgegriffen werden. Das Ausgangssignal ist je nach Sensor ein Spannungsoder Stromwert (Abbildung 3). Die differenzdruckabhängige Änderung dieses Signals ist
proportional zu dem zu bestimmenden Höhenunterschied des Messdosenpaares.
Abbildung 3: Prinzip eines hydrostatischen Differenzdrucksystems [Meier et al., 1998].
Aufgrund der Messmembran, welche einen Flüssigkeitsaustausch zwischen den
Messstellen verhindert, spricht man bei Drucksystemen von tatsächlich statischen
Systemen. Die Rückstellkraft der Membran verkürzt die Einschwingzeit beachtlich,
wodurch die Beobachtung dynamischer Bewegungen, wie z. B. die Schwingungen einer
Brückenkonstruktion, realisiert werden kann. Ein weiterer Vorteil von Drucksystemen ist
die Temperaturunempfindlichkeit gegenüber kleinen, homogenen Änderungen. Dies führt
zu einer erhöhten Systemgenauigkeit.
Ein Differenzdrucksensor im Niederdruckbereich, zum Beispiel mit einer Messspanne von
0-10 mbar, dies entspricht einer Höhe von 100 mm, besitzt eine maximale Auflösung von
0,1 mbar und kann somit eine Höhenänderung von 1 mm erfassen. Die Auswahl eines
geeigneten Sensors richtet sich einerseits nach der geforderten Genauigkeit und andererseits nach dem notwendigen Messbereich. Die Genauigkeit und der Messbereich der
Sensoren verhalten sich umgekehrt proportional zueinander.
4
Genauigkeitsbetrachtung
4.1 Systemgenauigkeit
Für die Schlauchwaagensysteme, mit halbgefülltem sowie auch vollgefülltem Rohr gibt es
Abtastverfahren der Flüssigkeitsoberflächen, welche den Genauigkeitsbereich von 1 µm
erreichen können. Hierzu gehören die optischen (Interferometer, OPS), die kapazitiven
sowie die akustischen (Ultraschall) Verfahren. Hingegen verwenden Differenzdrucksysteme eine mechanische Abtastung des anliegenden Druckes. Bei diesen Systemen
unterscheidet sich nur das Umformungsverfahren von der physikalischen in die
elektrische Grösse des Ausgangssignals. Für die Systemgenauigkeit spielen die äusseren
Umgebungsbedingungen bei beiden Systemarten eine wesentliche Rolle. Die
Eliminierung (z. B. Neigungen der Messgefässe) oder rechnerische Kompensation dieser
Fehlereinflüsse ist daher je nach Genauigkeitsanforderungen notwendig.
4.2 Genauigkeitsvergleich der Abtastverfahren
Die oben aufgeführten Abtastverfahren/Systemarten sollen hinsichtlich ihrer
Genauigkeiten miteinander verglichen werden. Abbildung 4 zeigt die Zuordnung der
einzelnen Verfahren zu den erreichbaren Genauigkeiten.
Verhalten des Messbereichs
optsiche Triangulation
Forschungsanlagen
Bauwerken
Wägesysteme (mechanisch)
Drucksysteme (mechanisch)
Messspitze (automatisiert)
Ultraschall (akustisch)
Geomonitoring
kapazitiv
optisch
interferometrisch
1µm
10µm
1mm
2mm
Genauigkeit der einzelnen Abtastverfahren
Abbildung 4: einzelne Abtastverfahren
In der obigen Übersicht sind die Drucksysteme mit ihren unterschiedlichen
Umformungsverfahren zusammengefasst dargestellt, da der Abgriff des Druckes bei allen
identisch ist.
5
Aktuelle hydrostatische Systeme
Hydrostatische Systeme sind innerhalb der Ingenieurgeodäsie eine interessante
Messtechnik. Sie erobern durch ihre speziellen Eigenschaften sowie dem einfachen
Aufbau und der Eignung für Langzeitbeobachtungen von Deformationen stetig neue
Anwendungsgebiete. Ein Beispiel hierfür ist die Gruppe von Hydrostatic Leveling Systems
(HLS), welche in verschiedensten Bauformen zur Überwachung von Beschleunigeranlagen entwickelt wurden und heute erfolgreich arbeiten. Alle diese Schlauchwaagensysteme (HLS) erfassen die Bewegungen der Teilchenbeschleuniger mit einer hohen
Genauigkeit von etwa 10 µm (± je nach System). Für denselben Genauigkeitsbereich gibt
es noch das Aachener Schlauchwaagensystem, welches mit einem Ultraschallsensor
arbeitet [Busch]. Weitere Entwicklungen wie das hydrostatische Messsystem der FH
Oldenburg, welches ebenfalls einen Ultraschallsensor nutzt, sind auf die Überwachung
von Bauwerken orientiert. Ausgewählte Präzisionschlauchwaagensysteme für die
Bauwerksüberwachung sind in Abbildung 5 dargestellt.
Ein sich neu erschliessendes Anwendungsgebiet für hydrostatische Messsysteme könnte
das Geomonitoring sein.
Ingenieuranlagen
Bauwerken/Bauwesen
Objektgrösse
Hydrostatic Leveling
System (HLS)
z.B. ANL, CERN,
DESY, ESIC, ESRF,
JASRI,
SLAC,
Aachener
SLS
2,5
5
Präzisionschlauchwaagensysteme
für die Bauwerksüberwachung
FPM
ASW 2000
Wägesystem
Fa. HOCHTIEF
Fa. Stump, GeTec,
Schlauchwaagensysteme
UltraschallFa. Glötzl
system
Uni Hannover
FH Oldenburg
Schlauchwaagen
system
1
Geomonitoring
10
250
500
50
100
25
zu erfassende Genauigkeitsbereiche
1000
LAS
Fa. EMP
2500 5000 [µm]
Abbildung 5: Ausgewählte hydrostatische Systeme
Auf der Grundlage des LAS2 wurde ein Konzept für die Entwicklung eines
Differenzdrucksystems für die Beobachtung von Bodenbewegungen erarbeitet. Durch die
direkt im Boden installierten Messdosen soll unter anderem ein Beitrag zur
Früherkennung von Bewegungen im Untergrund z. B. Hangrutschungen, Felsbewegungen
2
Large Area Settlement System der Firma Edi Meier und Partner AG, Winterthur, Schweiz
oder auch Vulkanaktivitäten geleistet werden. Die aktuelle Forschungsarbeit am IGP
konzentriert sich auf dieses Instrument, welches auf dem Gebiet des Bodenschutzes zur
Schliessung der Kenntnislücken hinsichtlich Bodenverdichtungen und deren Regenerationsverhaltens dienen soll.
6
Literatur
BRUNN, B. WEBER, H., WÜBBELMANN, H., 2001.
Hydrostatisches Höhenüberwachungssystem, Der Vermessungsingenieur, 3/2001,
S. 189-192
BUSCH, W.,1981.
Eigenschaften stationärer hydrostatischer Präzisions-Höhenmesssysteme für
kontinuierliche Langzeitbeobachtungen untersucht an einem neuentwickelten
Schlauchwaagensystem, Diss. TH Aachen.
DAMES, W., JACOBS, M., 2002.
Das hydrostatische Druckschlauchwaagensystem an der Centraalstation
Antwerpen, Festschrift zur Emeritierung von Prof. Dr. Witte.
INGENSAND H.; HABERECHT,M, 2002.
Neue Messmethoden für präzise Höhenbestimmungen in der Ingenieurgeodäsie,
Festschrift 150 Jahre Geodätisches Institut Dresden.
KUHN, M., 1998.
Deformationsmessungen an vertikal schwingenden Bauwerken mit Differenzdruck
gebern, Doktorarbeit an der TU Wien.
MEIER, E., HUGGENBERGER, P., INGENSAND, H., 1998.
Precision monitoring of displacement over large areas, Hydropower & Dams, Issue
Six, p. 77-80.
MEIER, E., INGENSAND, H.,1996.
Ein neuartiges hydrostatisches Messsystem für permanente Deformationsmessungen, XII. Internationaler Kurs für Ingenieurvermessung, Graz, 1996.
MÖSER, M. et al. (2000):
Handbuch der Ingenieurgeodäsie. Band 1, Grundlagen, Herbert Wichmann Verlag,
Heidelberg
TRESP, T.,2000.
Bauwerksüberwachung in Berlin-Messtechnische Konzepte zur Kontrolle von
Verkehrs- und Ingenieurbauten, Vermessungsingenieur, 5/2000.
FPM Holding AG: Informationsblätter:
Aktives Monitoring-Bauwerksüberwachung an einer akut gefährdeten Brückenkonstruktion in Berlin
Automatische kontinuierliche Deformationsmessung an einem 800 MW-Turbosatz
in einem Braunkohlekraftwerk
Glötzl, 2003. Produktblatt.
Vortrag:
Hydrostatische Technologien
gehalten am Tutorial:
Hydrostatische Messsysteme
14. Internationalem Kurs für Ingenieurvermesssung 2004
Zürich
Hydrostatische Technologien
Maja Haberecht-Krause
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
Institut für Geodäsie und Photogrammetrie
Geodätische Messtechnik
Schwerpunkte
Inhalt
Aktualität
Prinzip
Abtastung
Systemeigenschaften
Anwendungen
Beispiele
Frage nach der Aktualität hydrostatischer Systeme
Prinzip hydrostatischer Messsysteme
Abtastverfahren der Flüssigkeitsoberfläche
- Genauigkeitsbetrachtungen
Anwendungsbereiche
- bestehende ↔ Neu(e) definieren
- Vergleich gegenüber optischen Systemen
Aktuelle hydrostatische Systeme
Geodätische Messtechnik
Inhalt
Aktualität
Prinzip
„Die Schlauchwaage als ältestes bekanntes Messgerät
in der Geschichte der Baumesstechnik erfährt in
der heutigen Zeit ein unaufhaltbares Comeback.“
Abtastung
Systemeigenschaften
Anwendungen
Beispiele
Glötzl Baumesstechnik
Warum?
Inhalt
basierend auf dem Prinzip der kommunizierenden Röhren
Aktualität
freie Flüssigkeitsoberfläche = stets Flächen gleicher Schwerewirkung
Prinzip
Abtastung
kein Sichtkontakt
keine Refraktion
hohe Genauigkeiten
Anwendungen
Beispiele
kleiner Raumbedarf
flexibel
Messprinzip
messtechnische Erfassung
(grosse Vielfalt)
• abhängig vom Verfahren
z.B. Schätzfehler beim Ablesen
• homogenes Temperaturfeld
• Luftdruckunterschiede
• Kapillareffekte
• Nullpunktfehler
• Schwingende Flüssigkeitssäulen
• Luftblasen im System
• Schwerkraft
• Befüllung/ Nachfüllung
Inhalt
Messwerterfassung
Aktualität
Prinzip
Abtastung
Systemeigenschaften
Anwendungen
erfassen der Flüssigkeitsoberfläche im Messgefäß
berührend
berührungslos
Messspitze (optisch)
Kondensator (kapazitiv)
Schwimmergesteuerte Wegaufnehmer Druck (mechanisch)
Kontaktstifte (mechanisch)
Interferometer (optisch)
Ultraschall (akustisch)
Wiegen
Wiegen(mechanisch)
(mechanisch)
Länge 10 bis 500 m
Messmembran
Messflüssigkeit
Untergrundbewegungen
elektr.
Signalumwandler
Ausgabe
erfassen des Differenzdruckes der
beiden Flüssigkeitssäulen
Inhalt
Hydrostatische Messsysteme
Aktualität
Prinzip
Drucksysteme
Schlauchwaage
Abtastung
Systemeigenschaften
Anwendungen
halbgefülltes Rohr
Füllstandsmessung
Differenzdrucksysteme
Drucksensoren
Beispiele
vollgefülltes Rohr
vollgefülltes Rohr
Oberflächenabtastung
Wägung
induktiv
optisch
DMS
kapazitiv
induktiv
piezoresistiv
piezoresistiv
kapazitiv
interferometrisch
ultraschall
interferometrisch
Verhalten des Messbereichs
optsiche Triangulation
Forschungsanlagen
Bauwerken
Wägesysteme (mechanisch)
Drucksysteme (mechanisch)
Messspitze (automatisiert)
Ultraschall (akustisch)
Geomonitoring
kapazitiv
optisch
interferometrisch
1µm
10µm
1mm
2mm
Genauigkeit der einzelnen Abtastverfahren
Sensorentwicklungen
Inhalt
Entwicklungen in der Automatisierungstechnik, Nachrichtentechnik
Aktualität
Prinzip
Abtastung
Systemeigenschaften
Anwendungen
Beispiele
leicht zu automatisieren
+
Robustheit der Messanlage
permanente, kontinuierliche
Beobachtung
kostengünstig
hohen erreichbaren Genauigkeiten
hohe Anpassungsfähigkeit an die
vorgegebenen Raumverhältnisse
vielfältige Einsatzmöglichkeiten
machen hydrostatische Messsystemen wieder zu einer interessanten Alternative
Bestimmung von Höhenänderungen (Setzungen und Neigungen) bei der
Überwachung von Objekten wie:
Inhalt
Aktualität
Prinzip
Abtastung
Systemeigenschaften
Forschungs- und Ingenieuranlagen
z.B. Linear- und Kreisteilchenbeschleuniger, Turbinentische
Bauwerken
z.B. Brückenkonstruktionen, Staumauern, Kraftwerksanlagen,
Maschinenhallen, Fundamentsetzungen
Anwendungen
Geomonitoring
z.B. Hangrutschungen, sturzgefährdeter Fels
Beispiele
Bodenschutz
Bodenkompressionen
alle vorgenannten Deformationsmessungen haben zwei wesentliche Zielaussagen:
1. Kontrolle von prognostizierten Verformungen,
2. Funktion als Frühwarnsystem bei unerwarteten Bewegungen der beobachteten Objekte
Vergleich
Inhalt
Aktualität
Prinzip
Abtastung
Systemeigenschaften
Anwendungen
Beispiele
vorgenannten Randbedingungen
• homogenes Temperaturfeld
• dynamische oder statische Bewegungen
• Luftdruckunterschiede
• Möglichkeit einer in-situ Kalibrierung
beschränkte Messbereich ↔ Messgenauigkeit
Tachymeter
0,3 mgon
Digitalnivellier
1,0 ... 0,3 mm
Hydrostatische Systeme
1,0 ... 0,001 mm
Ingenieuranlagen
Bauwerken/Bauwesen
Objektgrösse
Hydrostatic Leveling
System (HLS)
z.B. ANL, CERN,
DESY, ESIC, ESRF,
JASRI,
SLAC,
Aachener
SLS
2,5
5
Präzisionschlauchwaagensysteme
für die Bauwerksüberwachung
FPM
ASW 2000
Wägesystem
Fa. HOCHTIEF
Fa. Stump, GeTec,
Schlauchwaagensysteme
UltraschallFa. Glötzl
system
Uni Hannover
FH Oldenburg
Schlauchwaagen
system
1
Geomonitoring
10
250
500
50
100
25
zu erfassende Genauigkeitsbereiche
1000
LAS
Fa. EMP
2500 5000 [µm]
Brunn B., Weber H., Wübbelmann H., 2001.
Hydrostatisches Höhenüberwachungssystem- Neues automatisieretes System mit Ultraschallmessung, Oldenburg,
Vermessungsingenieur 3/01 189-192
Busch W., 1980.
Eigenschaften stationärer Präzisions-Höhenmesssysteme für kontinuierliche Deformationsbeobachtungen
http://www.gia.rwth-aachen.de/Veroeffentlichungen/Abstracts/?vno=31
Inhalt
Aktualität
Prinzip
Abtastung
Systemeigenschaften
Anwendungen
Glötzl Baumesstechnik; Elektronisches Präzisions-Schlauchwaagen-Setzungsmesssystem
http://www.gloetzl.de/htdocs/pdf/P070.15.00.00.00.001R00.PDF
Haberecht, M., 2002.
Untersuchung des Hydrostatic Levelling System (HLS). Diplomarbeit, TU Dresden, ETH Zürich.
Ingessand H.; Haberecht M, 2002.
Neue Messmethoden für präzise Höhenbestimmungen in der Ingenieurgeodäsie
Festschrift 150 Jahre Geodätisches Institut Dresden
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Ingensand, H., Meier, E., Ruland, R., 2002.
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Proceeding of 2nd Symposium on Geodesy for Geotechnical and Structural Engineering II, Berlin, Germany, 2002, 363-371.
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Literatur
Lüßenhop, K-H., 1986
Hydrostatische Nivellements mit fest installierter Schlauchwaage
Vermessungsingenieur 1/86, S. 6-12
Möser, M.., Müller, G., Schlemmer, H., Werner, H., 2000.
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Tobias, S., Hennes, M., Meier, E., Schulin, R., 2001.
Estimating soil resilience to compaction by measuring changes in surface and subsurface levels.
Soil Use and Management 17: 229-234
FPM-Holding GmbH, 1999:
Automatische Schlauchwaage ASW 2000, Applikationsinformation, Messaufbau Autobahnbrücke Dresden/Elbe