Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung einer Zugkraft, die während einer Kabelverlegung mit Hilfe eines zwischen dem Kabel und einem Stahl-Zugseil angeordneten Zugkraft-Meßwertgebers gemessen wird, wobei letzterer einen Kraftmeßfühler, z. B. Dehnungsmeßstreifen, und einen Meßschaltkreis umfaßt, der die vom Kraftmeßfühler empfan¬ genen Signale verstärkt und in frequenzmodulierte, zug- kraftproportionale Meßsignale umwandelt, die zu einem üblicherweise im Bereich einer Ziehwinde aufgestellten Meßwertempfänger geleitet werden, wobei eine erste Leitung zum Meßwertempfänger das Zugseil und eine andere Leitung das Erdreich inkorporiert.

Es sind Einrichtungen (f ranzösisches Gerät "FERTEX" , Capteur de Traction) zur Messung e ine r Zugkraft mit Hilfe eines Zugkraft-Meßwe rtgebe r bekannt , be i denen ein Zug¬ kraft-Meßwe rtgebe r zwischen dem Kabel-Zugseil und dem eigentlichen Kabel eingesetzt ist. Der Zugkraft-Meßwe rt¬ geber wandelt die gemessenen Zugkräfte in e in frequenz¬ moduliertes Signal , das über das aus Metall bestehende Zugseil selbst übe rtragen wi rd. Eine zweite Leitung wi rd über das Erdreich geschaf fen , wobei sogenannte Staberder im Bere ich de r Meßwinde e ingeschlagen we rden und auf de r anderen Seite sogenannte Schlepple iter mit de r Meßbirne galvanisch ve rbunden sind.

Die bekannte Einrichtung ist deshalb nachteilig, weil sie eine von dem Erdreich galvanisch getrennte Windenaufstel- lung und isolierte Aufstellung der Meßwertstation erfor ^¬ dert und gegen Kurzschlüsse in der Meßanordnung insgesamt sehr empfindlich ist. Darüber hinaus ist nachteilig, daß Staberder immer einen frei zugänglichen Bodenbereich er¬ fordern. Bei gepflasterten und geteerten oder sonstwie abgedecktem Erdreich ist ein Zugang nur sehr schwierig zu schaffen. Da es sich bei der KabelVerlegung im allgemeinen um "fliegende Baustellen" handelt, nimmt das Einschlagen der Staberder und das Beseitigen der damit entstandenen Schäden oft eine unverhältnismäßig große Zeit in Anspruch. Ferner ist nachteilig, daß der eingehängte Schleppleiter durch das anziehende, parallelgeführte Kabel, vor allem in Kurven, leicht abgequetscht wird.

Es stellt sich demnach die Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, die Zeit des Auf- und Abbauens der Meß- und Einziehstationen zu verkürzen und zum anderen die Störanfälligkeit während des Einziehens und Messens zu vermindern.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur Messung einer Zugkraft gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch ge- löst, daß der Ausgang des Meßschaltkreises, der mit der über das Erdreich geführten Leitung verbunden ist, eine geeignete Meßsignal-Trägerfrequenz, die vorzugsweise zwi¬ schen 3 - 100 kHz liegt, aufweist und mit einer galvanisch vom Erdreich getrennten, kapazitiven Kopplung die Signale über das Erdreich an den Meßwertempfänger überträgt.

Bei der vorstehend genannten Einrichtung sind Meßwertge¬ ber, die Übertragungsstrecken und der Meßwertempfänger so aufeinander abgestimmt, daß eine Übertragungsdistanz von 3000 m Länge überbrückt werden kann. Dabei kann der Zug¬ kraft-Meßwertgeber und der Meßwertempfänger im Prinzip jeder beliebigen Einziehwinde zugeordnet werden. Der Vor-

teil der vorstehend genannten kapazitiven Ein- und Aus¬ kopplung des Meßwertsignales über eine Erdverbindung liegt darin, daß auf galvanische Staberder und Schleppleiter verzichtet werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Einrichtung ist, daß von den an sich vorhandenen Gegebenheiten bei der KabelVerlegung in vorteilhafter Weise Gebrauch gemacht werden kann, wie dies in den ünteransprüchen beschrieben worden ist.

Handelt es sich, wie üblich, bei der Verlegung um Kabel, die wenigstens eine isolierte metallische Ader oder einen Schutzschirm enthalten, so kann das Kabelende von einer elektrisch leitfähigen hülsen- oder netzartigen Vorrich- tung auf einem Teil seiner Länge umfangen werden, wobei diese mit dem Meßschaltkreis leitend verbunden ist und einen ersten Kondensator bildet. Die metallische Ader des Kabels bildet auf der übrigen Länge des Kabels eine Kon¬ densatorelektrode gegenüber dem Erdreich. Als hülsen- oder netzartige Vorrichtung kann ein üblicher, metallischer Kabel-Ziehstrumpf verwendet werden.

Auf der Seite des Meßwertempfängers wird vorzugsweise mit dem Eingang des Empfängers eine isolierte, auf den Erdbo- den auslegbare Plattenelektrode verbunden. Hier handelt es sich vorzugsweise um eine Art Gummimatte, d. h. um eine Matte, bei der eine oder mehrere Plattenelektroden in einen nicht-leitenden Elastomer eingebettet sind. Bei den Plattenelektroden handelt es sich dabei um flexible Me- tallteile.

Es ist jedoch auch möglich, die Plattenelektrode aus leit¬ fähigem Gummi herzustellen, der gegebenenfalls außenseitig isoliert ist.

Es hat sich herausgestellt, daß die kapazitiv koppelnden Metallflächen der Plattenelektrode zwischen 2000 und 20 000

cm^ liegen sollten, um eine ausreichende Übertragung bei den vorgenannten Längen zu gewährleisten. Von diesen Wer¬ ten kann nach Bedarf und Bodenbeschaffenheit auch abgewi¬ chen werden.

Damit wird bei der Einrichtung gemäß Erfindung vorzugs¬ weise die kapazitive Erdverbindung einerseits über eine kapazitive Verbindung des Ziehstrumpfes mit dem Fernmelde¬ kabel hergestellt, das seinerseits wiederum eine kapazi- tive Verbindung zum Erdreich herstellt, und andererseits durch eine leitfähige Gummimatte hergestellt, die im Be¬ reich des Meßempfängers auf dem Erdboden liegt und über eine Drahtverbindung mit dem Meßempfänger verbunden ist.

Weitere Vorteile der vorgenannten Einrichtung ergeben sich dadurch, daß der Meßwertempfänger nur einen elek¬ trisch isolierten Eingang besitzen muß und daß dieser mit der Plattenelektrode verbunden ist. Eine galvanische Trennung des Meßwertgehäuses von der Ziehwinde ist damit nicht mehr erforderlich. Daraus folgt, daß das über das Zugseil übertragene Signalpotential vorzugsweise auf dem Massepotential des Meßwertempfängers liegt.

In einer nicht-vorveröffentlichten deutschen Anmeldung des Anmelders (P 37 08 749.5) wird ein Zugkraft-Meßwert¬ geber beschrieben, der aus zwei über ein leitfähiges Stahlseil verbundenen Metallgehäusen besteht, wobei ein Akkumulator in das zweite und die übrigen Teile des Me߬ schaltkreises in das erste Gehäuse eingebaut sind. Bei Verwendung eines derartigen Zugkraft-Meßwertgebers stel len die beiden Metallgehäuse zwei voneinander isolierte Pole A und B dar, zwischen denen die Wechselspannung des Meßsignals anliegt. Darüber hinaus können die beiden Ge¬ häuse an ihren äußeren Enden mit mechanischen Kupplungs- Vorrichtungen, z. B. Zugösen, versehen sein.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die beiden Gehäuse als isolierte Pole A und B mit Kontaktelektroden eines Auf¬ ladegenerators für den Akkumulator galvanisch verbindbar ^' sind.

Schließlich ist noch vorteilhaft, daß das Massepotential des Meßwertempfängers mit dem vorhandenen Chassis der Ziehwinde verbunden und daß die Stromve sorgung des Me߬ wertempfängers direkt aus einem Starter-Akkumulator der Ziehwinde, d. h. ohne DC-DC-Potentialtrennung erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung und Einzelheiten dazu sind in der Zeichnung dargestellt. Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Figur 1 in schematisierter Darstellung die Einzelteile der Einrichtung in einem Ausführungsbeispiel;

Figur 2 schematisiert eine Darstellung des Zugkraft-

Meßwertgebers .

In der Figur 1 ist eine Einrichtung zur Messung einer Zugkraft, die während einer Kabel Verlegung mittels eines zwischen einem Fernmeldekabel 10 und einem Stahl-Zugseil angeordneten Zugkraft-Meßwertgebers 12 gemessen wird. Es handelt sich bei den vorgenannten Fernmeldekabeln um zugempfindliche Kabel, die in Kabelkanäle, Rohre und dergleichen eingezogen werden. Es sei aber angemerkt, daß anstelle eines Kabels auch entsprechend ausgestattete

Stahlseile, flexible Rohre, Starkstromkabel und derglei¬ chen verlegt werden können.

Der eigentliche Zugkraft-Meßwertgeber 12 besteht aus zwei Gehäusen 1, 2, die an ihren äußeren Enden mit Zugösen 3, 4 versehen sind. Die inneren Enden der beiden Gehäuse 1 und 2 sind durch ein über wenigstens zwei Leiter verfügendes

Stahlseil 5 verbunden. Das Gehäuse 1 enthält dabei die wesentlichen Teile eines Meßschaltkreises, während das Gehäuse 2 lediglich den für die Stromversorgung des Meß-- schaltkreises dienenden Akkumulator 6 einschließt.

In Figur 2 ist stark schematisiert der Zugkraft-Meßwertge¬ ber dargestellt, der aus den genannten drei Teilen

- Gehäuse 1 mit Meßschaltkreis ,

- Gehäuse 2 mit Akkumulator 6 und - Stahlseil 5 besteht .

Das Meß- und übertragungsverfahren beruht darauf , daß im Zugkraft-Meßwertgeber 12 mittels eines Dehnungsmeßstrei¬ fens 14 d ie zwischen den be iden Zugδsen 3 und 4 her r- sehende Zugkraft gemessen wi rd. Diese Zugkraft wird vom

Dehnungsmeßstreifen 14 abgefühlt und als elektrisches Spannungs-Signal einem nachgeschalteten Vorverstärker 15 übertragen. Eine Zugkraft -Änderung dieses Dehnungsme߬ streifens bewi rkt e ine Spannungsände rung am Brückenaus- gang .

Nach der Verstärkung dieses Signals im Vorverstärker 10 wird es einem Spannungs-Frequenz-Wandler 16 zugeführt. Dieser Spannungs-Frequenz-Wandler arbeitet üblicherweise mit einer niederfrequenten Wechselspannung von etwa 10 kHz. Es hat sich jedoch gezeigt , daß auch bei Abweichun¬ gen von diesen Werten, wobei mit Meßsignal-Trägerfrequen¬ zen zwischen 3 - 100 kHz gearbeitet wird , zuverlässige Meßergebnisse geliefert we rden.

Die vom Dehnungsmeßstreifen 14 empfangenen Signale dienen demnach zur proportionalen Frequenzmodulation in Abhän¬ gigkeit von der Zugkraft. Das frequenzmodulierte Aus¬ gangssignal vom Spannungs-Frequenz-Wandler 16 wird einem Übertragungskreis zugeführt, der im vorliegenden Fall einen Endverstärker 17 und einen Übertrager 18 umfaßt. Der Übertrager 18 dient zur Potentialtrennung sowie zur

Anpassung und Steuerung des Endverstärkers 17. Am Ausgang des Übertragers steht demnach ein Signal S zur Verfügung, das zu übertragen ist.

Das niederfrequente Wechselspannungssignal S gelangt an die Zugöse 4 und damit an den Pol A. An diesen Pol A ist das Stahl-Zugseil 11 eingehängt. Dieses Stahl-Zugseil 11 wird über eine Winde 20 geführt, die in an sich bekannter Weise ausgeführt ist und über einen getrennten, motori- sehen Antrieb verfügt. Die Winde 20 ist mit einem leit¬ fähigen Chassis 21 ausgerüstet. Sie ist in der Regel gegenüber dem Erdreich isoliert. Demnach liegt das über das Zugseil 11 übertragene Signalpotential auf dem Masse¬ potential eines Meßwertempfängers 22. Das weitere Signal- potential vom Zugkraft-Meßwertgeber 12 wird über den Pol B übertragen. Der Pol B ist galvanisch mit einem metalli¬ schen Kabel-Ziehstrumpf 23 verbunden, der in aufgestauch¬ tem Zustand über den Anfang des Fernmeldekabels 10 gezo¬ gen werden kann und sich nach dem Straffen in einem Rei- bungsschluß mit diesem verbindet. Der metallische Zieh¬ strumpf und das wenigstens eine isolierte metallische Ader oder einen Schutzschirm enthaltende Kabel 10 bilden demnach einen ersten Kondensator und ermöglichen eine kapazitive Verbindung zum Kabel. Diese kapazitive Verbin- düng ist mit C ₃ und durch ein Kondensator-Symbol ge¬ kennzeichnet.

Einen weiteren Teil der Übertragungsstrecke bildet eine Kapazität C zur Erde. Die Ader des Kabels 10 und die sie einbettende Isolierung bilden eine Kondensator-Anordnung gegenüber dem Erdreich 24. Auch diese kapazitive Verbin¬ dung ist mit einem Kondensator-Symbol gekennzeichnet. Gestrichelt ist die Erdrückleitung 25 dargestellt.

Die kapazitive Aufnahme im Bereich des Meßwertempfängers 22 wird durch eine galvanisch gegenüber der Erde isoliert auf dem Erdboden ausgelegte Plattenelektrode 26 gebildet.

Die Plattenelektrode besteht im vorliegenden Falle aus leitfähigem Gummi, wie dieser an sich bekannt ist, der von einer nichtleitenden KunststoffMasse eingebettet ist. ^'

Hierdurch ergibt sich eine weitere Kapazität C^, also die kapazitive Verbindung zum Erdreich im Bereich des Meßwert¬ empfängers 22.

Im Meßwertempfänger 22 ist ein selektiver Verstärker 27 enthalten, der das durch die Übertragungsstrecke stark gedämpfte Meßwertsignal anhebt und ein "sauberes" Meßsig¬ nal mit konstanter Amplitude liefert. Derartige Schalt¬ kreise können in verschiedener Art ausgeführt werden und sind dem Fachmann an sich bekannt. Das aufbereitete Signal wird einem Frequenz-Spannungswandler 28 zugeführt, der das Meßsignal wiederum als proportionale Spannungsänderung einem weiteren Meßkreis zur Verfügung stellt.

In dem weiteren Schaltkreis erfolgt üblicherweise eine digitale Weiterverarbeitung der gewonnenen Meßspannung zur Registrierung des Meßsignales und zur Steuerung der Kabel¬ ziehwinde.

Die Eingänge des Verstärkers 27 sind so geschaltet, daß der positive Eingang des Differenzverstärkers auf Masse¬ potential liegt. Das Massepotential des Differenzverstär¬ kers ist gleichzeitig Minuspotential der Stromversorgung des Empfängers, da dieser mit unsymmetrischer Einfach- Betriebsspannung arbeitet. Demnach liegt das Gehäuse 29 des Meßwertempfängers 22 auf Massepotential. Es ist gleichzeitig mit dem Chassis 21 der Kabelziehwinde 20 verbunden, so daß die Stromversorgung des Meßwertempfän¬ gers 22 direkt aus dem vorhandenen Akkumulator 30 der Kabelziehwinde erfolgen kann. Hierdurch werden Schwierig- keiten mit den verschiedenen Potentialen vermieden. Das Massepotential des Meßwertempfängers 22 ist leitend über das Chassis 21 zum Stahl-Zugseil 11 verbunden, so daß der

Meßwertempfänger 22 einpolig galvanisch mit dem Pol A des Zugkraft-Meßwertgebers verbunden ist.

Der mit "-" bezeichnete invertierende Pol des Verstärkers 27 ist isoliert über eine Steckverbindung herausgeführt und mit der Plattenelektrode 26 über eine Leitung 31 verbunden. Dieser Anschluß stellt demnach den eigentlichen Meßempfängereingang dar. Die Plattenelektrode 26 ist dem¬ nach eine Art Antenne des Meßwertempfängers; sie ist je¬ doch nicht im Sinne einer elektromagnetischen Antenne eingesetzt, sondern stellt lediglich ein Glied der kapazi¬ tiven Kopplung des Verstärkers 27 mit dem Zugkraft-Me߬ wertgeber 12 dar.

Da am Eingang des Meßwertempfängers 22 eine Wechselspan- nung anliegt, ist die Polarität der beiden Leitungen wech¬ selnd und prinzipiell nicht als "+" oder "-" zu definie¬ ren. Demzufolge spielt es keine Rolle, ob das Potential des Stahlseils, das gleichzeitig auf dem Potential des Chassis 21 liegt, als "heißer Anschluß" betrachtet wird, der auf den isolierten Meßempfängereingang zu legen ist, während das Potential der Plattenelektrode 26 auf Masse¬ potential des Empfängers zu schalten wäre, oder ob ein umgekehrter Anschluß erfolgt. In jedem Falle gelangt das Potentialgefälle zwischen dem Stahl-Zugseil 11 und der

Plattenelektrode 26 als steuernde Wechselspannung auf den Eingang des Meßwertempfängers 22, sofern der entsprechende Eingang des Meßwertempfängers gegenüber der Kabelziehwinde 20 isoliert ist und auch eine galvanisch getrennte Strom- Versorgung aufweist.

Im praktischen Betrieb ist es jedoch sehr nachteilig, wenn eine galvanische Trennung der Stromversorgung erforderlich wird. Außerdem hat es sich gezeigt, daß Empfangsbeein- trächtigungen zu befürchten sind, wenn das Gehäuse des

Meßwertempfängers 22 gegenüber dem Chassis 21 der Kabel¬ ziehwinde isoliert aufzustellen ist. Das übertragungsver-

fahren gemäß Erfindung arbeitet deshalb so, daß die Plat¬ tenelektrode 26 auf den isolierten, invertierenden Empfän¬ gereingang geschaltet wird. In dieser Konfiguration werden keinerlei Potentialtrennungen benötigt. Der Meßwertempfän¬ ger 22 kann direkt an den Akkumulator 30 der Kabelziehwin¬ de 20 angeschlossen werden. Selbstverständlich darf auch das Gehäuse des Meßwertempfängers 22 mit dem Chassis 21 in Berührung kommen, da beide Potentiale über den Minuspol des Akkumulators 30 bereits verbunden sind.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Ve rbin¬ dung zum Zugseil 11 über den Minuspol des Akkumulators 30 ebenfalls automatisch hergestellt ist. Bei diesem System¬ aufbau ist es daher nur noch erfo rderlich, daß die flexib- le isolierte Plattenelektrode mit e ine r isolierten flexib¬ len Zulei-tung 31 versehen ist und als "heißer Anschluß" an den isolierten Eingang des Meßwertempfängers 22 ge¬ steckt werden kann.

Auf dem Wege der Erdleitung sind drei Kapazitäten C _j , C und C3 in Serie geschaltet. Demnach is t vor allem die Kapazität der Ziehstrumpf-Kabel-Verbindung C und die Kapazität der Plattenelektrode 26 für die Dämpfung des Nutzsignals ve rantwortlich. Es hat sich gezeigt , daß unter Berücksichtigung eine r Mindest-Nutzsignalamplitude am Ein¬ gang des Meßwertempf ängers 22 von minimal 70 V ist für die beschriebene Einrichtung ein Z-iehstrumpf 23 von etwa 100 cm Länge (üblich 75 - 120 cm) und eine Plattenelektro- de mit ca. 0 ,5 '' = 5000 cm^ koppelnder Metallfläche erforderlich ist. Die Verluste des Systems können durch . entsprechende elektronische Elemente wieder kompensiert werden, so daß ein verarbeitungsfähiges Signal mit aus¬ wertbarem Signal-Rausch-Verhältnis zurückgewonnen we rden kann .

Wie aus der Figur 2 hervorgeht, besteht der Zugkraft-Me߬ wertgeber 12 aus den beiden bereits beschriebenen Gehäusen

1, 2, die durch ein Stahlseil 5 miteinander verbunden sind. Das Stahlseil mit seinen beiden voneinander isolier¬ ten Leitungen ist so mit den Gehäusen 1 und 2 verbunden, daß diese zwei voneinander isolierte Pole A und B darstel¬ len. Diese beiden Pole A und B stellen gleichzeitig die Ladeanschlüsse für den intern eingebauten Akkumulator 6 dar, so daß in den Arbeitspausen Kontaktelektroden eines Aufladegerätes galvanisch mit den Polen A und B verbunden und der Akkumulator 6 aufgeladen werden kann.