Die
Erfindung betrifft eine Messvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.The
The invention relates to a measuring device according to the preamble of the claim
1.
Der
Einsatz von Sensorelementen in einer Verbindungs- und Aufteilmuffe
und/ oder die Fehlerortung durch Erzeugen und Messen einer Dämpfungserhöhung einer
Glasfaser bzw. eines Lichtwellenleiters ist aus den folgenden Schriften
bekannt:
Aus der PCT/EP99/05998 ist ein Meßfühler zur Feststellung von Wassereintritt
in Muffen von Fernmeldeanlagen bekannt, welcher aus einem Sensorteil
besteht, das in Muffen montiert ist. Dieser Wassersensor zeichnet sich
dadurch aus, daß bei
Wassereintritt in die Glasfaserverbindungsmuffe ein Viskose-Preßschwamm
durch Quellen die zur Überwachung
in den Sensor eingelegte Einmodenfaser des Glasfaserkabels verformt
und somit bei der biegeempfindlichen Meßwellenlänge 1625 nm am fernen Meß-/ Überwachungsende
eine Dämpfungserhöhung signalisiert
wird.The use of sensor elements in a connecting and dividing sleeve and / or the fault location by generating and measuring an increase in attenuation of a glass fiber or an optical fiber is known from the following documents:
From PCT / EP99 / 05998 a sensor for detecting water ingress in sleeves of telecommunications systems is known, which consists of a sensor part which is mounted in sleeves. This water sensor is characterized in that when water enters the glass fiber connection sleeve, a viscose press sponge deforms the single-mode fiber of the fiber optic cable inserted in the sensor for monitoring and thus an increase in attenuation is signaled at the distant measuring / monitoring wavelength 1625 nm at the distant measuring / monitoring end.
Vorteilhaft
ist, dass eine Standard-Einmodenfaser als Messfühler eingesetzt wird, die die
Messung der Dämpfungsänderung über Fernstrecken
mit bis zu 80 km Länge
ermöglicht;
einfach, wirtschaftlich und schnell installiert werden kann und
die Nutzung bestehender Netze zulässt.Advantageous
is that a standard single-mode fiber is used as the sensor, which the
Measurement of the change in damping over long distances
up to 80 km in length
permits;
can be installed easily, economically and quickly and
allows the use of existing networks.
Die
ortsgenaue Feststellung des Wassereintritts in Muffen ist in der
genannten Schrift offenbart und wird seit 1999 durch die Deutsche
Telekom AG praktiziert.The
precise determination of the water ingress in sockets is in the
Scripture disclosed and has been since 1999 by the German
Telekom AG practices.
Weiter
ist aus der DE 100
07 908 A1 ein Feuchtesensor zur Erkennung von Feuchtigkeitsbelastungen von
Lichtwellenfasern bekannt. Als Abweichung zur PCT/EP99/05998 erfolgt
die Auslenkung (Biegung) der LWL-Faser durch ein hygroskopisches
Messband, welches sich nach dem Trocknen wieder auf seinen ursprünglichen
Wert (Dämpfung)
einstellt und die Messvorrichtung wieder verwendbar macht. Nachteilig
bei diesem Feuchtsensor ist, dass der Sensor unter Umständen (z.B.
bei feuchtem Wetter) bereits innerhalb der benötigten Montagezeit von weniger
als 5 Minuten aktiviert wird und der Referenzwert zum aktivierten
Wert eine ungenügende
Feuchtigkeitserkennung signalisiert. Ein weiterer Nachteil ist,
dass der Feuchtsensor unter den in der Praxis herrschenden Umweltbedingungen
z.B. Lagerung in sauren Wasser-/ Schlammgemischen pH3 nicht reversibel
ist und bereits aktivierte Sensoren nach künstlicher Alterung nur teilweise
und erst ab einer relativen Feuchte von 100% wieder reagieren.Next is from the DE 100 07 908 A1 a moisture sensor for the detection of moisture loads of optical fibers is known. As a deviation from the PCT / EP99 / 05998, the optical fiber is deflected (bent) by a hygroscopic measuring tape, which adjusts to its original value (damping) after drying and makes the measuring device usable again. The disadvantage of this moisture sensor is that the sensor may be activated (eg in damp weather) within the required assembly time of less than 5 minutes and the reference value for the activated value signals insufficient moisture detection. A further disadvantage is that the humidity sensor is not reversible under the prevailing environmental conditions, for example storage in acidic water / sludge mixtures pH3, and sensors that have already been activated only partially react after artificial aging and only from a relative humidity of 100%.
Durch
die Schrift IEC EN 60793-1-22 Verfahren B ist die Messung der Dämpfungserhöhung und
die Feststellung von Leckstellen über eine Entfernung von über 80 km
bei der Messwellenlänge
1625 nm an Einmodenfasern des Typs B.1.1 bekannt.By
the writing IEC EN 60793-1-22 method B is the measurement of the increase in attenuation and
the detection of leaks over a distance of more than 80 km
at the measurement wavelength
1625 nm of single-mode fibers of type B.1.1 are known.
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Messvorrichtung der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die einen
Messaufbau, einen Sensoraufbau und Materialien für den universellen Einsatz
bei Fernstrecken aufweist und eine schnelle, zuverlässige und
eindeutig identifizierbare Ortung von Leckstellen oder Pegelständen ermöglicht.The
The object of the invention is to provide a measuring device in
Preamble of claim 1 to create the type
Measurement setup, a sensor setup and materials for universal use
on long-haul routes and a fast, reliable and
enables clearly identifiable location of leaks or water levels.
Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This
The object is achieved with the features of claim 1.
Als
Sensorelement werden in einer Sensorkassette, Verbindungs- und/
oder Aufteilmuffe ein optischer Sensor bestehend aus einem Signalmeßgeber und
einem Sensormessfühler
montiert, der zur Messung von Pegelständen bei Flüssigkeiten oder Festkörpern, Leckstellen
bei Rohranlagen zum Transport von Heiß-, Kaltwasser-, Gefahrstoffen,
Temperatur oder Vibrationen ausgebildet sein kann. Als Sensormeßfühler wird
eine biegeempfindliche Einmodenfaser eingesetzt, welche die Überwachungsfunktion übernimmt.As
Sensor element are in a sensor cassette, connection and /
or distribution sleeve an optical sensor consisting of a signal transmitter and
a sensor probe
mounted to measure the level of liquids or solids, leaks
in pipe systems for the transport of hot, cold water and hazardous substances,
Temperature or vibrations can be formed. As a sensor probe
a bend-sensitive single-mode fiber is used, which takes over the monitoring function.
Der
Meßsignalgeber
gemäß der Erfindung
weist zur Erkennung von Leckagen an Wasser- oder Gefahrstoffleitungen
(Kohlenwasserstoffe, Chemikalien, Lösemittel etc.) Werkstoffe und/
oder Bauelemente auf, die sich beim Auftreten bestimmter Analyten
auflösen,
aufquellen, brüchig
oder schrumpfend verhalten; zur Erkennung von Pegelständen werden
schwimmende Bauelemente, zur Erkennung von Temperaturänderungen Werkstoffe/
Bauelemente mit Längen-/
Volumenänderung
(Metalle, Flüssigkeiten
oder Kunststoffe) und bei Leckagen von Hochdruckleitungen vibrationsverstärkende Bauelemente
auf. Bei Meßsignalgebern
mit geringer Eigenschaftsänderung
(Volumen etc.) können
im Sensor zusätzlich
Bauelemente mit einer Ein- oder Mehrfachübersetzung in Hebel-, Riemen-,
Zahn- oder Schneckentrieb zur Verstärkung der Wirkung des Meßsignalgebers
enthalten sein.To detect leaks in water or hazardous material lines (hydrocarbons, chemicals, solvents, etc.), the measuring signal transmitter according to the invention has materials and / or components which dissolve, swell, become brittle or shrink when certain analytes occur; Floating components for the detection of water levels, materials / components with length / volume changes (metals, liquids or plastics) for the detection of temperature changes and vibration-amplifying components for leaks in high-pressure lines. In the case of measuring signal transmitters with a small change in properties (volume, etc.), additional components with one or more can be added to the sensor Technical translation in lever, belt, toothed or worm gear to enhance the effect of the measuring signal transmitter can be included.
Im
Leckage- oder Störungsfall
wird der für Überwachungszwecke
in den Sensor eingelegte optische Meßfühler (Einmodenfaser) durch
den Meßsignalgeber
mechanisch beansprucht, wodurch am fernen Ende eine im Vergleich
zur Referenzmessung deutliche Dämpfungserhöhung erzeugt
wird.in the
Leakage or malfunction
becomes the for monitoring purposes
optical sensors (single-mode fiber) inserted in the sensor
the measuring signal transmitter
mechanically stressed, which makes a comparison at the far end
Significant increase in attenuation generated for reference measurement
becomes.
Die
Wahl der den optischen Meßfühler umgebenden
Materialien schützt
einerseits das Sensorelement vor Beschädigung durch äußere Einflüsse im Betrieb
und ermöglicht
andererseits die Aktivierung des Meßsignalgebers beim Auftreten
von bestimmten Kohlenwasserstoffverbindungen, Vibrationen, Temperatur
oder Änderöungen des
Pegelstandes.The
Choice of those surrounding the optical sensor
Protects materials
on the one hand, the sensor element from damage due to external influences during operation
and enables
on the other hand the activation of the measuring signal generator when it occurs
of certain hydrocarbon compounds, vibrations, temperature
or changes to the
Water level.
Als
optischer Meßfühler selbst,
wird eine Standard Einmodenfaser gemäß ITU-T G.652 verwendet. Diese
gibt einerseits im Störfall über weite
Entfernungen ein sofortiges, zuverlässiges und eindeutig identifizierbares
Signal ab, wobei der, mittels Biegung des Einmodenfaserabschnitts
erzeugte Dämpfungsanstieg
im langwelligen Bereich 1550 bis 1625 nm so hoch ist, dass er mittels
einer Dämpfungsmeßeinrichtung
ohne Schwierigkeiten feststellbar ist.As
optical sensor itself,
a standard single mode fiber according to ITU-T G.652 is used. This
gives on the one hand in the event of a fault
Distances an immediate, reliable, and clearly identifiable
Signal off, which, by bending the single-mode fiber section
generated damping increase
in the long-wave range 1550 to 1625 nm is so high that it can be
a damping measuring device
can be determined without difficulty.
Zusätzlich bietet
die Verwendung einer Standard Einmodenfaser als optischen Meßfühler den
Vorteil einer wirtschaftlichen, schnellen Installation und Nutzung
des zum Teil vorhandenen Zugangs-/ Verteilnetz durch Nutzung bestehender
eigener Telekommunikationsnetze, Netze der Telekom, Carriern oder
zusätzlichen Datenübertragungswegen
wie z.B. Video-, Schieber-, Reglersteuerung, Zählerablesung etc.Additionally offers
the use of a standard single-mode fiber as the optical sensor
Advantage of economical, quick installation and use
of the partially existing access / distribution network by using existing ones
own telecommunications networks, Deutsche Telekom networks, carriers or
additional data transmission paths
such as. Video, slide, controller control, meter reading etc.
Vorteilhafte
Ausbildungen der Sensoren sind in den Unteransprüchen niedergelegt.advantageous
Training of the sensors are laid down in the subclaims.
Die
Erfindung wir anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.The
Invention we use exemplary embodiments
explained in more detail.
Es
zeigen:It
demonstrate:
1 die perspektivische Ansicht
eines geöffneten
Sensors ohne zusätzliche
Bauelemente zur Verstärkung
der Wirkung des Meßsignalgebers
für stark
quellende flüssige
Analyten, im ungestörten
Zustand 1 the perspective view of an open sensor without additional components to enhance the effect of the sensor for strong swelling liquid analytes, in the undisturbed state
2 die perspektivische Ansicht
des Sensors der 1 im
aktivierten Zustand 2 the perspective view of the sensor of 1 in the activated state
3 eine perspektivische Ansicht
eines geöffneten
Sensors mit einer einfachen Mechanik (Bsp. Hebeltechnik) zur Verstärkung der
Wirkung des Meßsignalgebers
für schwach
quellende flüssige
Analyten, im ungestörten
Zustand 3 a perspective view of an open sensor with a simple mechanism (eg lever technology) to enhance the effect of the signal generator for weakly swelling liquid analytes, in the undisturbed state
4 die perspektivische Ansicht
des Sensors der 3 im
aktivierten Zustand 4 the perspective view of the sensor of 3 in the activated state
5 die perspektivische Ansicht
der Vorderseite des Sensors der 1–4, mit sämtlichen Deckeln, geöffnet 5 the perspective view of the front of the sensor of the 1 - 4 , with all lids open
6 die perspektivische Ansicht
der Vorderseite des Sensors der 1-4, sämtliche Gehäusedeckel geschlossen 6 the perspective view of the front of the sensor of the 1 - 4 , all housing covers closed
7 die perspektivische Ansicht
des Sensors der 1-4, montiert in einer Spleißkassette 7 the perspective view of the sensor of 1 - 4 , mounted in a splice cassette
8 eine perspektivische Ansicht
eines geöffneten
Sensors mit einer weiteren Mechanik (Bsp. Mehrfach-Hebeltechnik))
zur Verstärkung
der Wirkung des Meßsignalgebers,
im ungestörten
Zustand 8th a perspective view of an open sensor with a further mechanism (e.g. multiple lever technology)) to enhance the effect of the signal transmitter, in the undisturbed state
9 die perspektivische Ansicht
des Sensors der 8 im
aktivierten Zustand 9 the perspective view of the sensor of 8th in the activated state
10 eine perspektivische
Ansicht eines geöffneten
Sensors mit einem schwimmenden Bauelement zur Messung von Pegelständen, im
ungestörten
Zustand 10 a perspective view of an open sensor with a floating component for measuring water levels, in the undisturbed state
11 die perspektivische Ansicht
des Sensors der 10 im
aktivierten Zustand 11 the perspective view of the sensor of 10 in the activated state
12 die perspektivische Ansicht
eines geöffneten
Sensors für
Temperaturmessungen, im aktivierten Zustand 12 the perspective view of an open sensor for temperature measurements, in the activated state
13 die perspektivische Ansicht
eines weiteren Sensorgehäuses
mit einer verstellbaren Biegeeinrichtung für extreme Beanspruchung des
optischen Meßfühlers 13 the perspective view of another sensor housing with an adjustable bending device for extreme stress on the optical sensor
14 die perspektivische Ansicht
eines geöffneten
Sensorgehäuses
zur Temperaturmessung, mit Schneckentriebmechanik 14 the perspective view of an open sensor housing for temperature measurement, with worm gear mechanism
15 die perspektivische Ansicht
einer Sensorkassette zum Einstecken von mit Steckern vorkonfektionierten
Kabeln 15 the perspective view of a sensor cassette for inserting cables pre-assembled with plugs
16 die perspektivische Ansicht
einer Sensorkassette für
LWL-Breakoutkabel 16 the perspective view of a sensor cassette for fiber optic breakout cables
17 die perspektivische Ansicht
einer Spleißkassette
mit Sensor, montiert in einer Verbindungs- & Aufteilmuffe 17 the perspective view of a splice cassette with sensor, mounted in a connection & distribution sleeve
18 eine schematische Darstellung
der Messanordnung 18 a schematic representation of the measuring arrangement
In 1 ist ein Sensor eines optischen
Leckstellenüberwachungssystems
zum Detektieren von flüssigen
Analyten (Chemikalien, Lösemittel
etc.) dargestellt. Im Sensorgehäuse 1 sind
der Meßsignalgeber 2a für stark
quellende Analyten und ggfs. ein Adapter 3a zum Befestigen
des Meßsignalgebers
enthalten. Der optische Messfühler 4 ist
in das Sensorgehäuse
eingelegt. Das Sensorgehäuse
wird anhand der Befestigungsöse 5 in
der Spleißkassette
des Systems befestigt.In 1 a sensor of an optical leakage monitoring system for detecting liquid analytes (chemicals, solvents, etc.) is shown. In the sensor housing 1 are the signal generator 2a for strongly swelling analytes and if necessary an adapter 3a included for attaching the transducer. The optical sensor 4 is inserted in the sensor housing. The sensor housing is based on the fastening eyelet 5 attached to the system splice tray.
2 zeigt den Sensor der 1 im aktivierten Zustand,
wobei der optische Meßfühler 4 infolge
des starken Aufquellen des Meßsignalgebers 2a gegen
das Sensorgehäuse 1 mechanisch
beansprucht wird. Die daraus resultierende Störung (Dämpfungsänderung) kann über eine
Distanz von 80 km gemessen werden. 2 shows the sensor of 1 in the activated state, with the optical sensor 4 due to the strong swelling of the transducer 2a against the sensor housing 1 is mechanically stressed. The resulting disturbance (change in damping) can be measured over a distance of 80 km.
In 3 ist ein weiterer Sensor
eines optischen Leckstellenüberwachungssystems
dargestellt, der ebenfalls zum Detektieren von flüssigen Analyten
(Chemikalien, Lösemitteln
etc.) verwendet wird. Abweichend zum Sensor der 1 sind im Sensorgehäuse 1 der Meßsignalgeber 2b für schwach
quellende Analyten, ein Adapter 3a zur Befestigung des
Meßsignalgebers
und ein zweiter Adapter 3b zur Verstärkung der Wirkung des Meßsignalgebers
enthalten. Der optische Messfühler 4 ist
in das Sensorgehäuse
eingelegt.In 3 Another sensor of an optical leakage monitoring system is shown, which is also used for the detection of liquid analytes (chemicals, solvents, etc.). Different from the sensor of the 1 are in the sensor housing 1 the measuring signal transmitter 2 B for weakly swelling analytes, an adapter 3a for fastening the measuring signal transmitter and a second adapter 3b included to enhance the effect of the transducer. The optical sensor 4 is inserted in the sensor housing.
4 zeigt den Sensor der 3 im aktivierten Zustand. 4 shows the sensor of 3 in the activated state.
Infolge
des Aufquellens des Meßsignalgebers 2b wird
die Einfach-Hebelwirkung des Adapterteils 3b in Gang gesetzt,
wobei der optische Meßfühler 4 gegen
das Sensorgehäuse 1 mechanisch
beansprucht wird. Dieser Mechanismus bewirkt, dass die daraus resultierende
Dämpfungsänderung
selbst im ungünstigsten
Fall innerhalb von 30 min gemessen werden kann.As a result of the swelling of the transducer 2 B becomes the simple leverage effect of the adapter part 3b started, the optical sensor 4 against the sensor housing 1 is mechanically stressed. This mechanism means that the resulting change in damping can be measured within 30 minutes, even in the worst case.
In 5 ist das Sensorgehäuse der 1–4 eines
optischen Leckstellenüberwachungssystems
zum Detektieren von flüssigen
Analyten (Chemikalien, Lösemittel
etc.) dargestellt. Teile des Sensorgehäuses 1 sind die Faserführung 11,
zwei mittels Klappscharnier mit dem Gehäuse verbundene obere und untere
Gehäuseabdeckungen 6, 7 zum
Verschließen
des Sensors. Die Gehäusedeckel
besitzen je mindestens einen Zapfen 10, der bei geschlossenem
Deckel fest in die dafür
vorgesehene Aussparung 10a im Sensorgehäuse verankert ist. Die beiden
stegförmigen
Erhebungen 8 verhindern bei geschlossenem Deckel das Aufschwemmen
des optischen Meßfühlers 4 bei
Eintritt des Analyten in das Sensorgehäuse 1. Das Eindringen
des Analyten in das Sensorgehäuses
erfolgt über
diverse Aussparungen im Gehäuse.
Durch die kreisförmigen
Aussparungen 9 in den Gehäusedeckeln kann die im Sensorgehäuse vorhandene
Luft bei Eindringen des Analyten entweichen.In 5 is the sensor housing of the 1 - 4 an optical leakage monitoring system for the detection of liquid analytes (chemicals, solvents, etc.). Parts of the sensor housing 1 are the fiber guidance 11 , two upper and lower housing covers connected to the housing by means of a hinged hinge 6 . 7 to close the sensor. The housing covers each have at least one pin 10 , with the lid closed, firmly in the recess provided 10a is anchored in the sensor housing. The two web-shaped elevations 8th prevent the optical sensor from floating when the lid is closed 4 when the analyte enters the sensor housing 1 , The analyte penetrates into the sensor housing via various cutouts in the housing. Through the circular cutouts 9 The air in the sensor housing can escape in the housing covers when the analyte penetrates.
In 6 ist ein betriebsbereiter
Sensor der 1-4 dargestellt. Die beiden
Gehäusedeckel 6, 7 sind geschlossen
und der optische Meßfühler 4 ist
im Sensor eingelegt. Die kreisförmigen
Aussparungen 9 dienen zum Entweichen der im Sensorgehäuse enthaltenen
Luft bei Eindringen des Analyten. Der Sensor wird mittels Befestigungsöse 5 in
der Spleißkassette
fixiert.In 6 is an operational sensor that 1 - 4 shown. The two housing covers 6 . 7 are closed and the optical sensor 4 is inserted in the sensor. The circular cutouts 9 serve to escape the air contained in the sensor housing when the analyte penetrates. The sensor is attached using an eyelet 5 fixed in the splice cassette.
7 zeigt die Lage des betriebsbereiten
Sensors 1-4, montiert in einer Spleißkassette 12.
Das Sensorgehäuse 1 wurde
gegenüber
dem Spleißhalter 13 mit
Hilfe der Befestigungsöse 5 in
der Spleißkassette fixiert.
Die Adern 15, welche die aus dem LWL-Zugangs-/ Verteilnetzkabel
ausgewählten
optischen Meßfühler 4 enthalten,
sind in die Spleißkassette
eingeführt,
fixiert und miteinander verbunden. Der für Überwachungszwecke ausgewählte optische
Meßfühler 4 wird
mit einer Windung Faserüberlänge/ Reserve 14 in
der Spleißkassette
ab- bzw. ein Teil in die Faserführung
des Sensorgehäuses
eingelegt. Bei Sensoren der 8–14 wird die Spleißkassette 12 so
ausgebildet, dass je nach Bedarfsfall das vorhandene Sensorgehäuse entsprechend fixiert
werden kann. 7 shows the position of the ready sensor 1 - 4 , mounted in a splice cassette 12 , The sensor housing 1 was opposite the splice holder 13 with the help of the fastening eyelet 5 fixed in the splice cassette. The veins 15 which are the optical sensors selected from the fiber optic access / distribution network cable 4 included, are inserted into the splice cassette, fixed and connected together. The optical sensor selected for monitoring purposes 4 comes with one turn of fiber excess length / reserve 14 in the splice cassette or a part inserted in the fiber guide of the sensor housing. With sensors the 8th - 14 becomes the splice cassette 12 designed in such a way that the existing sensor housing can be fixed accordingly, if necessary.
In 8 ist ein Sensor eines optischen
Leckstellenüberwachungssystems
dargestellt. Mittels der im Sensor enthaltenen Mehrfachmechanik
zur Verstärkung
der Wirkung des Meßsignalgebers
kann dieser Sensor vibrationsverstärkend zum Detektieren von Leckstellen
an Schiebern von im Erdreich verlegten Rohren eingesetzt werden.In 8th a sensor of an optical leakage monitoring system is shown. By means of the multiple mechanics contained in the sensor to amplify the effect of the measuring signal transmitter, this sensor can be used to amplify vibrations to detect leaks on sliders of pipes laid in the ground.
Im
Sensorgehäuse 16 sind
neben dem optischen Meßfühler 4 auch
ein Meßsignalgebersystem
bestehend aus einem Stößel 17a zur
Aufnahme der Vibration, einem Zweifach-Hebelsystem 17b zur
Verstärkung der
Vibration, einer Stößelverlängerung 17c,
einem Meßsignalgeber 17d und
einer Faserhalterung 17e enthalten. Mit dem Gehäuse sind
mittels Klappscharnier ein oberer Gehäusedeckel 19 und ein
unterer Gehäusedeckel 18 verbunden.In the sensor housing 16 are next to the optical sensor 4 also a measuring signal transmitter system consisting of a plunger 17a to absorb the vibration, a double lever system 17b to increase the vibration, a plunger extension 17c , a measuring signal transmitter 17d and a fiber holder 17e contain. With the housing are an upper housing cover by means of a hinged hinge 19 and a lower case cover 18 connected.
9 zeigt den Sensor der 8 im aktivierten Zustand. 9 shows the sensor of 8th in the activated state.
Beim
Auftreten von Leckstellen an Schiebern entstehen Vibrationen, die
durch den Sensor aufgenommen und in ein optisch messbares Signal
umgewandelt werden. Hierzu nimmt der im Sensor enthaltene Stößel 17a die
bei Leckage entstehenden Vibrationen auf, die über das Zweifach-Hebelsystem
verstärkt
werden und den optischen Meßfühler 4 gegen
das Sensorgehäuse 1 mechanisch
beanspruchen. Die daraus resultierende Störung (Dämpfungsänderung) kann über eine
Distanz von 80 km gemessen werden.When leaks occur on slides, vibrations occur which are picked up by the sensor and converted into an optically measurable signal. For this, the plunger contained in the sensor takes 17a the vibrations that occur in the event of leakage, which are amplified via the double lever system and the optical sensor 4 against the sensor housing 1 mechanically stress. The resulting disturbance (change in damping) can be measured over a distance of 80 km.
In 10 ist ein Sensor eines
optischen Leckstellenüberwachungssystems
dargestellt, der anhand des schwimmfähigen Meßsignalgebers zum Messen von
Pegelständen
bei Flüssigkeiten
und Feststoffen eingesetzt wird. Das Sensorgehäuse 20 enthält ein Meßsignalgebersystem
bestehend aus einem Schwimmerteil 21a, einer stabförmigen Verlängerung 21b,
einem Meßsignalgeber 21c.
Der optische Meßfühler 4 ist
im betriebsbereiten Zustand in die Faserhalterung 21d des
Sensorgehäuses
eingelegt.In 10 A sensor of an optical leakage monitoring system is shown, which is used on the basis of the floating measuring signal transmitter for measuring water levels in liquids and solids. The sensor housing 20 contains a measuring signal transmitter system consisting of a float part 21a , a rod-shaped extension 21b , a measuring signal transmitter 21c , The optical sensor 4 is ready for use in the fiber holder 21d of the sensor housing.
11 zeigt den Sensor der 10 zur Pegelmessung im aktivierten
Zustand. 11 shows the sensor of 10 for level measurement in the activated state.
Pegelstandsänderungen
im Schleusenbereich oder in Behältern
bewirken ein Anheben des Schwimmerteils 21a, welches mit
Hilfe der Verlängerung 21b den
Meßsignalgeber 21c gegen
den optischen Meßfühler 4 drückt und
gegen das Sensorgehäuse
mechanisch beansprucht, wobei diese Beanspruchung als Dämpfungsänderung gemessen
werden kann. Das Absenken des Pegels hat den Rückgang der Dämpfungsänderung
zur Folge. Mit Hilfe dieser Dämpfungsänderungen
in Abhängigkeit
des Pegelstandes können
Video- / Datenübertragung
und/ oder Schleusen-Regler über
große
Entfernungen gesteuert werden. Das Sensorgehäuse wird im Betriebszustand
mittels den mit Klappscharnier am Gehäuse befestigten oberen 23 und
unteren Deckel 22 verschlossen.Level changes in the lock area or in containers cause the float part to be raised 21a which with the help of the extension 21b the measuring signal transmitter 21c against the optical sensor 4 presses and mechanically stressed against the sensor housing, this stress can be measured as a change in damping. Lowering the level causes the change in damping to decrease. With the help of these damping changes depending on the level, video / data transmission and / or lock controllers can be controlled over long distances. The sensor housing is in the operating state by means of the upper hinged to the housing 23 and lower lid 22 locked.
12 zeigt einen Sensor zur
Temperaturüberwachung
im aktivierten Zustand. Temperaturänderungen bewirken ein Ausdehnen
oder ein Zusammenziehen der im Behälter 24a enthaltenen
Füssigkeit
oder des Festkörpers
(z.B. Kunststoff) mit starkem Wärmeausdehnungsverhalten,
welches wiederum das Steigen oder Sinken des Stabes 24b,
der Verlängerung
des Stabes 24c welcher gemäß 10, 11 oder
als Mehrfach-Hebelsystem gemäß 8, 9 ausgebildet sein kann und des Messsignalgebers 24d zur
Folge hat. Je nach Ausdehnungsgrad oder Zusammenziehen wird der
optische Meßfühler 4 gegen
das Sensorgehäuse
mechanisch beansprucht oder die Beanspruchung gemildert, wobei diese
Beanspruchung als Dämpfungsänderung
gemessen werden kann. 12 shows a sensor for temperature monitoring in the activated state. Changes in temperature cause the containers in the container to expand or contract 24a contained liquid or the solid (eg plastic) with strong thermal expansion behavior, which in turn increases or decreases the rod 24b , the extension of the rod 24c which according to 10 . 11 or as a multi-lever system according to 8th . 9 can be formed and the measuring signal generator 24d has the consequence. Depending on the degree of expansion or contraction, the optical sensor 4 mechanically stressed against the sensor housing or the stress is alleviated, whereby this stress can be measured as a change in damping.
In 13 ist eine weitere Ausbildung
des Sensorgehäuses
der 1–4, 8–12 dargestellt wobei die, durch
den Meßsignalgeber 25 erzeugte
Biegung auf dem optischen Meßfühler durch
den verstellbaren Abstand 27 der Messfühler-Biegeeinrichtung 26 je
nach Bedarfsfall eingestellt werden kann. Die messbare Störung (Dämpfungserhöhung) wird
direkt durch den gewählten
Abstand der Messfühler-Biegeeinrichtung 27 beeinflusst.In 13 is a further development of the sensor housing 1 - 4 . 8th - 12 represented by the, by the signal generator 25 bend generated on the optical sensor by the adjustable distance 27 the sensor bending device 26 can be set as required. The measurable disturbance (increase in damping) is directly determined by the selected distance of the sensor bending device 27 affected.
14 zeigt eine weitere Ausbildung
des Sensors der 12 zur
Temperaturüberwachung
im aktivierten Zustand. Abweichend zu 12 wird
das Ausdehnen und Zusammenziehen der/s zur Temperaturmessung verwendeten
Flüssigkeit
oder Festkörpers
mittels einer Schneckentriebmechanik 29 auf den Meßsignalgeber 25 übersetzt.
Temperaturänderungen
bewirken ein Ausdehnen oder Zusammenziehen der im Behälter 28a enthaltenen
Füssigkeit
oder des Festkörpers
(z.B. Kunststoff) mit starkem Wärmeausdehnungsverhalten, welches
wiederum das Steigen oder Sinken des Stabes 28b, der Verlängerung
des Stabes 28c, den Antrieb der Schneckentriebmechanik 29 und
dadurch das Steigen oder Senken des Meßsignalgebers 25 zur
Folge hat. Je nach Ausdehnungsgrad wird der optische Meßfühler 4 durch
den Meßsignalgeber 25 gegen
das Sensorgehäuse
mechanisch beansprucht, wobei die Stärke der Beanspruchung durch
die Ausbildung des Gehäuses
gemäß 13 mittels des verstellbaren
Abstandes 27 der Messfühler-Biegeeinrichtung 26 bestimmt
werden kann. Diese Beanspruchung kann wie bei den vorgenannten Sensortypen
als Dämpfungsänderung
gemessen werden. 14 shows a further embodiment of the sensor of the 12 for temperature monitoring in the activated state. Deviating from 12 is the expansion and contraction of the liquid or solid used for temperature measurement by means of a worm drive mechanism 29 on the measurement signal giver 25 translated. Changes in temperature cause the containers in the container to expand or contract 28a contained liquid or the solid (eg plastic) with strong thermal expansion behavior, which in turn increases or decreases the rod 28b , the extension of the rod 28c , the drive of the worm gear mechanism 29 and thereby the rising or falling of the measuring signal transmitter 25 has the consequence. Depending on the degree of expansion, the optical sensor 4 by the signal transmitter 25 mechanically stressed against the sensor housing, the strength of the stress due to the design of the housing 13 by means of the adjustable distance 27 the sensor bending device 26 can be determined. As with the aforementioned sensor types, this stress can be measured as a change in damping.
15 zeigt eine Sensorkassette 30 zum
Anschluß von
Kabeln mit vorkonfektionierten LWL-Steckern 31, die mit
den, in der Sensorkassette werksseitig enthaltenen Steckverbindungen 32 verbunden
werden. Bei Leckage von Flüssigkeiten
quillt der Meßsignalgeber 33 auf,
verursacht ein Anheben der Druckplatte 34 und dadurch die
mechanische Beanspruchung des optischen Meßfühlers 4 gegen das
Sensorgehäuse,
wobei diese Beanspruchung als Dämpfungsänderung
gemessen werden kann. Die Sensorkassette ist im Lieferzustand mittels
Gehäusedeckel 35 verschlossen. 15 shows a sensor cassette 30 for connecting cables with pre-assembled fiber optic connectors 31 that with the plug connections contained in the sensor cassette at the factory 32 get connected. The measuring signal transmitter swells when liquids are leaked 33 causes the pressure plate to lift 34 and thereby the mechanical stress on the optical sensor 4 against the sensor housing, whereby this stress can be measured as a change in damping. The sensor cassette is delivered with the housing cover 35 locked.
16 zeigte eine Sensorkassette
für LWL-Breakoutkabel 38,
in welche ein Teil des Breakoutkabels 36 zur Überwachung
eingelegt wird, wobei an diesem Abschnitt der Mantel des Kabels
innerhalb des Sensors zu entfernen ist. Bei Leckage von Flüssigkeiten
quillt der Meßsignalgeber 33 auf,
verursacht ein Anheben der Druckplatte 34 und dadurch die
mechanische Beanspruchung des optischen Meßfühlers 4 gegen das
Sensorgehäuse,
wobei diese Beanspruchung als Dämpfungsänderung
gemessen werden kann. Das Breakoutkabel ist mittels Kabeldichtung
aus Gummi oder plastischer Masse 37 in der Sensorkassette
befestigt. Im betriebsbereiten Zustand wird die Sensorkassette durch
zuklappen des Gehäusedeckels 35 und
der angebrachten Kabeldichtung 37 verschlossen. 16 showed a sensor cassette for fiber optic breakout cables 38 into which part of the breakout cable 36 for monitoring purposes, the section of the cable inside the sensor being removed from this section. The measuring signal transmitter swells when liquids are leaked 33 causes the pressure plate to lift 34 and thereby the mechanical stress on the optical sensor 4 against the sensor housing, whereby this stress can be measured as a change in damping. The breakout cable is made of rubber or plastic mass by means of a cable seal 37 attached in the sensor cassette. In the operational state, the sensor cassette is closed by closing the housing cover 35 and the attached cable gasket 37 locked.
17 zeigt eine LWL-Verbindungs-/
Aufteilmuffe die zum Detektieren von flüssigen Analyten (Kohlenwasserstoffe,
-gemische etc.) dient und neben der Spleißkassette 44 mit montierten
Sensoren der 1-4, 8-14 eine
weitere Spleißkassette 41 und
eine Faserreserve 42 enthalten kann. 17 shows a fiber optic connection / distribution sleeve which is used to detect liquid analytes (hydrocarbons, mixtures etc.) and next to the splice cassette 44 with mounted sensors of the 1 - 4 . 8th - 14 another splice cassette 41 and a fiber reserve 42 may contain.
Die
LWL-Verbindungs-/ Aufteilmuffe für
flüssige
Analyten 39 ist im Betriebszustand in einer ins Erdreich
eingelassenen Auffwangwanne 46 abgelegt. Die analytendurchlässigen Filter 45 im
Muffengehäuse schützen einerseits
die Sensoren vor Schlammgemischen und den als optischen Meßfühler 4 vor
Korrosion und ermöglichen
andererseits das Eindringen des Analyten zum Detektieren in die
Muffe. Das LWL-Zugangs- /
Verteilkabel 47 wird durch die Kabeleinführungen 40 in
die Muffe eingeführt (wobei
nicht belegte Eingänge mit
einem Blindstopfen 40a verschlossen werden müssen). Die
Ader 47a, welche die zur Überwachung ausgewählten optischen
Meßfühler 4 enthalten,
sind in die Spleißkassette 41 (ohne
Sensoren) eingebracht. Der aus der Ader ausgewählte optische Meßfühler 4 wird
mit der Faserspule (Überlängenreserve) 42 verbunden und
in den unteren Teil der Muffe, in dem sich die Sensor-Spleißkassette 44 mit
montiertem Sensor befindet, eingeführt. Die Sensor-Spleißkassette 44 (7) liegt auf einer, der
Dichte des Analyten angepassten, schwimmfähigen Unterlage 43.
Zur Aufnahme von Sensoren der 8–14 ist die Muffe wie beschrieben ähnlich ausgebildet,
abweichend davon besitzt die Muffe weder analytendurchlässige Stellen
noch eine schwimmfähige
Unterlage. Das jeweilige Meßsignalgebersystem 17, 21, 24, 28 ragt
jeweils geschützt
aus dem Muffenboden heraus.The fiber optic connection / distribution sleeve for liquid analytes 39 is in the operating state in a collecting pan embedded in the ground 46 stored. The permeable filters 45 The sensors in the sleeve housing protect against sludge mixtures and as an optical sensor 4 against corrosion and, on the other hand, allow the analyte to penetrate into the socket for detection. The fiber optic access / distribution cable 47 is through the cable entries 40 inserted into the sleeve (whereby unused inputs with a blind plug 40a must be closed). The vein 47a which are the optical sensors selected for monitoring 4 are included in the splice tray 41 (without sensors). The optical sensor selected from the wire 4 is with the fiber spool (excess length reserve) 42 connected and in the lower part of the sleeve, in which the sensor splice cassette 44 with the sensor installed. The sensor splice cassette 44 ( 7 ) lies on a floatable surface that is adapted to the density of the analyte 43 , To accommodate sensors from the 8th - 14 If the sleeve is designed similarly as described, deviating from this, the sleeve has neither analyte-permeable areas nor a floatable underlay. The respective signal transmitter system 17 . 21 . 24 . 28 protrudes from the socket base in a protected manner.
In 18 ist die Messvorrichtung
gemäß der Erfindung
skizzenhaft näher
dargestellt, bei der die vorbeschriebenen optischen Sensoren verwendet
werden.In 18 the measuring device according to the invention is shown in more detail, in which the optical sensors described above are used.
Eine
Rohranlage, Tröge
mit Auffangwannen, (Tank-) Behälter
etc. in denen flüssige
Stoffe (Waser, Kohlenwasserstoffe oder Festkörper) fortgeleitet oder bevorratet
werden, sollen auf Leckstellen, Pegelstände oder Temperaturänderungen überwacht
werden. Nahe der zu überwachenden
Strecke/ Stelle ist ein LWL-Fernmelde- oder Breakoutkabel aus Einmodenfasern 47 gemäß DIN EN
187 101 / VDE 0888 Teil 109 verlegt, wobei mindestens eine
Einmodenfaser als optischer Meßfühler 4 enthalten
sein muß.
Die Sensorkassetten 15, 16 oder Muffen ähnlich 17 werden in geeigneter
Position zum zu überwachenden
Objekt positioniert, wobei die als optischer Meßfühler 4 ausgewählte Faser
in den Sensor eingelegt sein muß.
Der optische Meßfühler 4 ist
an eine Dämpfungsmesseinrichtung 48 angeschlossen,
die aus einem auf der Rückstreumesstechnik
basierenden OTDR-Messmodul 50, einem optischen Umschalter 49,
einem Speichermodul 51 und einem Alarmmodul 52 besteht.
Die Dämpfungsmesseinrichtung 48 führt in vorgegebenen
Abständen selbstständig Messungen
durch und vergleicht die Messwerte mit den ursprünglichen Messwerten (Referenzwerten),
die auf dem Speichermodus 51 hinterlegt sind. Mittels des
optischen Umschalters 49 können so mehrere, mit der Meßeinrichtung
verbundene Sensorkabelstrecken nacheinander gemessen werden. Bei Überschreitung
bestimmter Grenzwerte im Falle einer Leckstelle, die durch Verbiegung
des Sensorelements 4 angezeigt wird, erfolgt mittels des
Alarmmoduls 21 eine Alarmmeldung und die Feststellung des
genauen Ortes der Leckstelle.A pipe system, troughs with sumps, (tank) containers etc. in which liquid substances (water, hydrocarbons or solids) are carried away or stored should be monitored for leaks, water levels or temperature changes. A fiber optic telecommunications or breakout cable made of single-mode fibers is close to the route / point to be monitored 47 according to DIN EN 187 101 / VDE 0888 part 109 laid, with at least one single-mode fiber as an optical sensor 4 must be included. The sensor cartridges 15 . 16 or sleeves similar 17 are positioned in a suitable position with respect to the object to be monitored, the being used as an optical sensor 4 selected fiber must be inserted in the sensor. The optical sensor 4 is to a damping measuring device 48 connected from an OTDR measuring module based on backscatter technology 50 , an optical switch 49 , a memory module 51 and an alarm module 52 consists. The damping measuring device 48 carries out measurements independently at specified intervals and compares the measured values with the original measured values (reference values) stored in the storage mode 51 are deposited. Using the optical switch 49 can so meh rere, with the measuring device connected sensor cable distances are measured in succession. If certain limit values are exceeded in the event of a leak caused by bending the sensor element 4 is displayed is carried out using the alarm module 21 an alarm message and the determination of the exact location of the leak.
Nummerierung
der Zeichnungen Numbering of the drawings
