Bedienungsanleitung
Bedienungsanleitung
Bedienungsanleitung
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<strong>Bedienungsanleitung</strong><br />
Version 2.0<br />
T4<br />
Druckaufnehmer-Tensiometer<br />
© 2001 UMS GmbH, München<br />
Umweltanalytische Mess-Systeme GmbH · Gmunderstr. 37 · D-81379 München<br />
Tel.: +49 (0) 89 / 12 66 52-0 · Fax: +49 (0) 89 / 12 66 52-20<br />
eMail: info@ums-muc.de<br />
www.ums-muc.de
1 Skizze Tensiometer T4 3<br />
2 Allgemeine Beschreibung 4<br />
2.1 Aufbau des Tensiometers 5<br />
2.1.1 Der Tensiometer-Korpus 5<br />
2.1.2 Der Druckaufnehmer 6<br />
2.1.3 Die Tensiometer-Kerze 7<br />
2.1.4 Der Referenzdruck 8<br />
3 Allgemeine Instruktionen 9<br />
3.1 Anschließen der Tensiometers an ein Anzeigegerät oder Datenlogger 9<br />
3.2 Einsetzen 10<br />
3.3 Ausbauen 10<br />
3.4 Befüllung vor Ort 11<br />
3.5 Funktionsüberprüfung 13<br />
3.6 Befüllung im Labor 13<br />
3.7 Kalibrierung 16<br />
3.7.1 Nullpunktskontrolle 16<br />
3.7.2 Kalibrieren der Steigung (Meßbereichsendwert) 17<br />
3.8 Wartung und Lagerung 20<br />
3.9 Vermeidung von Schäden 21<br />
4 Meßprinzip und Grenzen der Tensiometrie 22<br />
4.1 Theorie des Wassers als Meßgröße 22<br />
4.2 Theorie des Wassers als druckübertragendes Medium 24<br />
4.3 Meßbereich und Standzeit 24<br />
4.3.1 Druckaufnehmer 25<br />
4.3.2 Porengröße der verwendeten Keramik 25<br />
4.3.3 Zustand des Tensiometerwassers 26<br />
4.3.4 Umgebungsdruck 27<br />
4.3.5 Umgebungstemperatur 27<br />
5 Technische Daten 28<br />
Seite 2<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Anhang: Anleitung zur externen Befüllung von Tensiometern T4-e
1 Skizze Tensiometer T4<br />
Seite 3
2 Allgemeine Beschreibung<br />
Mit dem Kauf Ihres UMS-Tensiometers vom Typ T4 haben Sie einen Meßfühler erwor-<br />
ben, der sich neben seiner vielseitigen Einsatzmöglichkeiten durch seine hohe Zyklen-<br />
häufigkeit (naß-trocken-naß-Messung) und die damit verbundene lange Standzeit aus-<br />
zeichnet.<br />
Welche Schaftlänge und Kabellänge Ihr Tensiometer besitzt, erkennen Sie an der<br />
Bezeichnung auf dem Typenschild (nur bei Tensiometern bis Bj. 2001):<br />
Seite 4<br />
T4-60<br />
Typ - Schaftlänge<br />
[in cm]<br />
Elektronische Druckaufnehmer-Tensiometer sind hochauflösende Meßfühler zur konti-<br />
nuierlichen Messung der Bodenwasserspannung, die in einem breiten Feld hydrologi-<br />
scher, bodenphysikalischer und ökosystematischer Fragestellungen eingesetzt werden.<br />
Das T4 wird für Bodenwasserspannungsmessungen im ungesättigten Bereich einge-<br />
setzt. Es mißt die Wasserspannung des Bodens und wandelt diese in ein definiertes,<br />
kontinuierliches elektrisches Signal um. Im gesättigten Bereich wirkt es als Piezometer<br />
und mißt den Wasserdruck im Boden. Dieses Signal kann mit einem Voltmeter und<br />
Spannungsversorgung oder INFIELD Handanzeigegerät abgelesen oder mit einem Daten-<br />
logger automatisch erfaßt werden.<br />
Die Größe der Wasserspannung (auch Saugspannung) dient als unmittelbares Maß für<br />
die Wasserverfügbarkeit von Böden für Pflanzen und ist damit ein wichtiger, pflanzen-<br />
physiologischer Parameter.
Im ökosystemaren Bereich werden Tensiometer für hydrologische Untersuchungen, z.B.<br />
Stoffeintrags- und Stofftransportstudien, Sickerwasserstudien oder zur Messung der<br />
Wasserspannung als charakteristischer Kenngröße eingesetzt.<br />
Neben diesen Einsatzmöglichkeiten werden Tensiometer u.a. auch als Steuerfühler für<br />
Bewässerungsanlagen und für die UMS-Bodenwasser-Gewinnungsanlage eingesetzt.<br />
Rückschlüsse aus der Wasserspannung auf den volumetrischen Wassergehalt des<br />
Bodens sind nur bei genauer Kenntnis der Textur des Bodens möglich (siehe z.B.<br />
Scheffer/Schachtschabel).<br />
2.1 Aufbau des Tensiometers<br />
2.1.1 Der Tensiometer-Korpus<br />
Der Tensiometerkorpus stellt den eigentlichen Kern des Tensiometers dar.<br />
In ihm ist der Druckaufnehmer (auch Druckwandler) untergebracht. Er<br />
stellt das Verbindungselement zwischen der Tensiometer-Kerze und<br />
dem Tensiometerschaft dar. Der Korpus wird mit der Kerze wasser-<br />
und luftdicht verschraubt.<br />
Die Wassersäule im Tensiometer geht von der Kerzenspitze bis ca.<br />
zur Mitte des im Korpus eingegossenen Druckaufnehmers. Damit<br />
können T4 Tensiometer auch im Winter betrieben werden, wenn die<br />
Meßtiefe im frostsicheren Bereich liegt.<br />
Vom Korpus führt die Meß- und Versorgungsleitung durch den Schaft<br />
nach oben.<br />
Vermeiden Sie bitte jede Zugbelastung auf das Kabel, wenn Sie den<br />
Schaft abschrauben, da die Zugentlastung erst in der wasserdichten<br />
Schaftverschraubung erfolgt.<br />
Seite 5
2.1.2 Der Druckaufnehmer<br />
Das Prinzip des Druckaufnehmers (auch Druckwandler) basiert auf dem “piezoresistiven<br />
Effekt” von Siliziumhalbleitern, deren spezifischer elektrischer Widerstand sich bei Verfor-<br />
mung ändert und über eine “Wheatston`sche Brücke” zu einem definierten Signal verarbei-<br />
tet wird. Diese Verformung wird durch den Druck (bzw. die Wasserspannung) auf das sehr<br />
dünne, und daher auf Druckstöße empfindliche Siliziumplättchen erreicht.<br />
Der Druckaufnehmer wird mit einer stabilisierten Gleichspannung (10,6 V) versorgt<br />
(mit stabilisiertem Netzgerät wie Art. TV-BATT).<br />
Das Signal verhält sich direkt proportional zur Versorgungsspannung. Bei 10,6 Vdc erhält<br />
man ein Signal von 0 hPa ≈ 0 mVdc und 1000 hPa ≈ 103 mVdc. Die Signale variieren je nach<br />
Druckaufnehmer in einem Bereich von ± 3 mV:<br />
0hPa = ^ 0 mV ± 3 mV, -1000 hPa = ^ -100 mV ± 3 mV, +1000 hPa = ^ +100 mV ± 3 mV.<br />
Den genauen Zusammenhang zwischen Wasserspannung und Signal entnehmen Sie bitte<br />
dem beiliegenden Kalibrierprotokoll (entfällt bei Tensiometern, die für die Messung mit<br />
INFIELD Handgeräten ausgelegt sind. Die Signale dieser Tensiometer sind alle gleich, da<br />
sie bereits im Stecker abgeglichen wurden).<br />
Da die Wasserspannung gegen den atmosphärischen Luftdruck gemessen wird, wird<br />
dieser über eine semipermeable Membran auf den Druckaufnehmer übertragen werden.<br />
Der Druckaufnehmer ist temperaturkompensiert.<br />
Seite 6
2.1.3 Die Tensiometer-Kerze<br />
Die Tensiometer-Kerze setzt sich aus der Kera-<br />
mik (Diaphragma), dem Adapter-Schraubstück<br />
und einem Dichtring zusammen. Sie stellt den<br />
hydraulischen Kontakt zwischen Boden und<br />
Druckaufnehmer her.<br />
Die Tensiometerkeramik hat zwei Funktionen. Sie muß zum einen wasserdurchlässig sein,<br />
damit die Wasserspannung des Bodens auf das Tensiometerwasser und über dieses auf<br />
den Druckaufnehmer übertragen werden kann und zum anderen gasundurchlässig, damit<br />
sich im Tensiometerschaft eine “Wasserspannung” (ein Unterdruck) aufbauen kann. Sie<br />
wirkt somit als “semipermeable Membran”. Um das zu erreichen, werden für Tensiometer<br />
selektierte Keramiken mit einem homogenen Porengefüge bei definiertem Porendurch-<br />
messer verwendet.<br />
Trocknet der Boden aus, so wird ab ca. 900 hPa das Tensiometerwasser dampfförmig,<br />
expandiert also um ein Vielfaches. Das Wasser “läuft” aus der Kerze aus. Trocknet der<br />
Boden weiter aus, so reißt ab ca. 3000 hPa der Wasserfilm im Porengefüge der Keramik<br />
ab, sodaß Luft eindringen kann. Spätestens dann muß das Tensiometer frisch befüllt<br />
werden.<br />
Das Tensiometerwasser muß entgast und entionisiert sein, damit es bei differierenden<br />
Drücken die Wasserspannung des Bodens möglichst ohne Volumenveränderung (zu-<br />
nächst gelöste Gase werden bei steigender Wasserspannung gasförmig) auf den Druck-<br />
aufnehmer inkompressibel übertragen kann.<br />
Seite 7
Das obere Ende der Kerze ist durch ein Gewinde über den Adapter mit dem Korpus<br />
verbunden. Beim Zusammenschrauben muß der Überdruck im Tensiometer mit einem<br />
INFIELD Handanzeigegerät, einem Datenlogger oder Voltmeter verfolgt werden.<br />
Der Druck sollte nicht größer als ca. 2000 hPa und darf keinerfalls größer als 3000 hPa<br />
werden, andernfalls kann der Druckaufnehmer zerstört werden.<br />
2.1.4 Der Referenzdruck<br />
Seite 8<br />
Der Referenzdruck wird über die luftdurchlässige Mem-<br />
bran (im Kabel) auf den Druckaufnehmer übertragen.<br />
Die Membran nimmt kein Wasser auf und läßt Wasser<br />
nicht in das Kabelinnere. Achten Sie bitte darauf, daß<br />
das Kabel an der offenen Seite nicht im Wasser liegt.<br />
Kondenswasserbildung im Kabel wird durch die dampf-<br />
durchlässige Membran kompensiert.
3 Allgemeine Instruktionen<br />
Ihr Tensiometer wird normalerweise einsatzfertig befüllt von UMS geliefert. Sofern Tensio-<br />
meter per Flugzeug über größere Strecken versandt werden, müssen sie befüllt werden.<br />
3.1 Anschließen des Tensiometers<br />
an ein Anzeigegerät oder Datenlogger<br />
Der Druckaufnehmer arbeitet als asymmetrische Wheatstone‘sche Vollbrücke und ist an<br />
vier Leitungen angeschlossen:<br />
Zwei dieser Leitungen dienen der Stromversorgung (Graues Kabel ohne Stecker*: Braune<br />
Litze für den Minus, weiße Litze für den Plus, schwarzes Kabel mit Stecker s. unten).<br />
Die zwei weiteren Leitungen übertragen das Signal (*Gelbe Litze für Tensiometersignal<br />
minus, grüne Litze für Tensiometersignal plus). Verbinden Sie die gelbe Leitung nicht mit<br />
dem Minus-Signal-Eingang Ihres Anzeigegerätes oder Datenloggers, falls es mit der<br />
Versorgung minus verbunden ist. Signal minus und Signal plus dürfen nicht mit der Ver-<br />
sorgung minus (braune Litze) verbunden werden. Die Signale liegen bei einer Versorgungs-<br />
spannung von 10,6 Vdc zwischen 3,2 und 6,8 V max., normalerweise ca. 5 V von der Ver-<br />
sorgungsmasse entfernt.<br />
Da der Druckaufnehmer als asymmetrische Wheatstone‘sche Vollbrücke arbeitet, muß<br />
dieser auf eine bestimmte Weise angeschlossen werden. Lesen Sie dazu bitte die<br />
<strong>Bedienungsanleitung</strong> Ihres Anzeigegerätes oder Datenloggers.<br />
Seite 9
3.2 Einsetzen<br />
Der Außendurchmesser des Tensiometers beträgt ca. 25,3 mm; entsprechend groß muß<br />
der Durchmesser des Bohrstockes (UMS-Zubehör) gewählt werden.<br />
- Bohren Sie am Meßort ein Loch der gewünschten Meßtiefe<br />
- Bei sehr skeletthaltigen (steinigen) Böden muß mit dem Bohrer einige Male nach<br />
gebohrt werden. Sollte die Wandung des Bohrloches überhaupt nicht halten, so<br />
können UMS-Hüllrohre verwendet werden.<br />
- Füllen Sie in das Loch eine dünnflüssige Paste aus Quarzschluffmehl und Wasser;<br />
bei tonigem Boden ca. 20 ml plus ca. 100 ml Wasser; bei schluffigem Boden ca. 30<br />
ml; bei sandigem Boden ca. 100 ml und bei skelettreichem Boden je nach Skelett<br />
anteil.<br />
- Ziehen Sie nun das Kunststoffgefäß langsam im Uhrzeigersinn von der Tensio-<br />
meterkerze ab und setzen Sie gleich darauf das Tensiometer ein.<br />
3.3 Ausbauen<br />
Soll das Tensiometer ausgebaut werden, dann nehmen Sie die folgenden Utensilien mit<br />
ins Gelände:<br />
1. Das PE-Kerzenfläschchen mit ca. 10 ml entionisiertem Wasser<br />
2. Einen ca. 5 Liter-Kanister mit Wasser (Leitungswasser)<br />
3. Tesa-Band und wasserfesten Fettstift (oder Folienstift)<br />
4. Einen Stock je Tensiometer mit 25mm Durchmesser und der entsprechenden Schaft-<br />
länge als Länge, wenn Sie das Tensiometer später wieder an der gleichen Stelle<br />
einsetzen wollen. Der Stock sollte an einem Ende gut abgerundet sein (optimal ist<br />
die Kerzenform des Tensiometers).<br />
Seite 10
Vorgehensweise:<br />
Nehmen Sie das Tensiometer am Schaft und ziehen diesen, möglichst ohne ihn zu<br />
verkanten (ohne seitliche Belastung) aus dem Boden. Führen Sie nach der Entnahme<br />
das bis etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllte PE-Fläschchen durch leichtes Drehen im<br />
Uhrzeigersinn wieder über die Kerze.<br />
Drücken Sie nun den Stock mit leichter Drehbewegung in das leere Bohrloch. Kennzeich-<br />
nen Sie den Bohrstock mit der Tensiometernummer. Ist das Tensiometer an einem<br />
Logger angeschlossen, so sollte auch der Meßkanal auf dem Kabelende notiert werden.<br />
Achtung!<br />
Die Tensiometer sollten beim Einsetzen und Herausziehen nicht gedreht werden.<br />
Müssen sie z.B. nach einer Trockenperiode herausgezogen werden (Tensiometer sitzt<br />
fest), wirkt am Schaft entlanglaufendes Wasser Wunder. Kann das Tensiometer noch<br />
nicht herausgezogen werden, drehen Sie es mit wenig Kraftaufwand im Uhrzeigersinn<br />
heraus.<br />
3.4 Befüllung vor Ort<br />
Das Tensiometer muß dann frisch befüllt werden, wenn:<br />
- es über Trockenperioden eingesetzt war<br />
- die Ansprechgeschwindigkeit (z.B. bei einem Regenereignis) zu langsam ist<br />
- Sie beim Herausziehen des Tensiometers oder anhand des Indikators Luftblasen im<br />
Inneren feststellen<br />
- das Tensiometer langsam reagiert, sobald Sie die Tensiometerkerze mit einem<br />
trockenen Tuch umgeben<br />
- das Tensiometer neu kalibriert werden soll.<br />
Für diese Arbeiten bietet UMS eine Service-Kerze an, die befüllt im PE-Fläschchen<br />
geliefert wird. Diese kann dann bei Bedarf gegen eine trockene Kerze ausgetauscht<br />
werden.<br />
Seite 11
Sie stellen fest, daß das Tensiometer nicht richtig oder zu langsam reagiert (z.B. nach<br />
Einsatz während einer Trockenperiode):<br />
Zur Überprüfung ziehen Sie das Tensiometer aus dem Boden und überprüfen durch<br />
leichtes Klopfen an den Schaft, ob Blasen aufsteigen oder ob Luft im Tensiometer ist.<br />
Sind keine Blasen erkennbar, legen Sie ein trockenes Tuch um die Keramik und beob-<br />
achten das Ansteigen der Wasserspannung.<br />
Steigt der Wasserspannungswert (Tuch muß wieder durch ein trockenes ersetzt werden)<br />
innerhalb von<br />
- ca. 1 Minute auf über 600 hPa ==> optimal befüllt<br />
- ca. 2 Minuten auf 600 hPa ==> in Ordnung<br />
- ca. 5 Minuten auf 600 hPa ==> sollten die dabei aufsteigenden Gasblasen durch Auf-<br />
schrauben der Kerze (sofern zur Hand) in einer Schüssel mit einer Spritze entfernt<br />
werden. Dann kann die Kerze wieder langsam (je Umdrehung mind. 20 sec.) auf-<br />
geschraubt werden. Kontrollieren Sie dabei den Druck mit Ihrem Anzeigegerät. Er sollte<br />
nicht auf über 1000 hPa ansteigen.<br />
Farbbelegung für graues<br />
Kabel ohne Stecker<br />
Abb.1: Aufschrauben des Tensiometers und Wechseln der Keramik<br />
Anmerkung: Bei UMS-Tensiometern ist zum Wechseln der Kerze keine Wanne erforderlich.<br />
Seite 12<br />
UMS Ergänzungs-Kit<br />
Art. EK-T
3.5 Funktionsüberprüfung<br />
Die Überprüfung besteht aus der<br />
a, Plausibilitätskontrolle anhand der Meßwerte,<br />
b, der Kontrolle des Befüllzustandes<br />
c, der Kontrolle des angezeigten Wertes.<br />
Zu Punkt a,: Überprüfen Sie entweder anhand des aktuellen Wertes oder (besser)<br />
anhand der aufgezeichneten Daten.<br />
Zu Punkt b, wird im Abschnitt 3.4 beschrieben.<br />
Zu Punkt c,: Ziehen Sie dazu das Tensiometer aus dem Boden und stellen es in ein<br />
3.6 Befüllung im Labor<br />
Gefäß, derart, daß die Krümmung der Keramik im Wasser ist. Der an-<br />
gezeigte Meßwert sollte nach ca. einer Minute Null hPa betragen.<br />
Beachten Sie die folgenden Schritte, wenn...<br />
... sich in der Kerze eine Luftblase gebildet hat oder diese komplett trocken ist<br />
... das Tensiometer zu langsam reagiert<br />
... das Tensiometer während einer Trockenperiode im Einsatz war, bei der<br />
Wasserspannungen über 850 hPa erreicht wurden.<br />
Schrauben Sie die Tensiometerkerze vom Korpus gegen den Uhrzeigersinn ab.<br />
Wenn die Keramik ausgetrocknet ist, stellen Sie die Kerze für mind. 2 Stunden (wenn<br />
möglich sogar über Nacht) in ein Gefäß mit entionisiertem Wasser, damit sich die Keramik<br />
wieder mit Wasser aufsättigen kann. Die Keramik muß dabei mind. 1 cm unter Wasser<br />
stehen! Füllen Sie kein Wasser in die Kerze, da sich sonst Lufteinschlüsse in der Keramik<br />
bilden können.<br />
Seite 13
Füllen Sie den Korpus und den UMS-Befülladapter mit entionisiertem Wasser und<br />
schließen Sie ihn an die Vakuumpumpe an.<br />
Klopfen Sie ab und zu leicht gegen die Kerze, damit Blasen aufsteigen können. Das Ent-<br />
gasen des Korpus und der Kerze dauert ca. 30 bis 60 Minuten.<br />
Wenn die Keramik nicht ausgetrocknet ist (d.h., wenn sich in der Kerze noch Wasser<br />
befindet, welches in Kontakt mit der Keramik ist), kann die Kerze sofort an die Vakuum-<br />
pumpe angeschlossen werden. Wasser, das sich noch im Tensiometer befindet, braucht<br />
nicht entfernt zu werden.<br />
Die Vakuumpumpe sollte mind. 30 mbar gegen Vakuum pumpen, damit eine ordnungsge-<br />
mäße Befüllung gewährleistet ist. Grundsätzlich sollte so lange befüllt werden, bis sich<br />
keine Blasen mehr bilden. Um die Befüllung zu beschleunigen und die Entgasung zu<br />
verbessern, kann das Tensiometer auf bis zu 40 °C erwärmt werden.<br />
Achtung! Um den empfindlichen Druckaufnehmer nicht zu zerstören, sollten Sie niemals<br />
stärker gegen den Korpus klopfen, während Unterdruck anliegt! Lassen Sie niemals<br />
schlagartig Luft in das Unterdrucksystem, da sich dabei eine Stoßwelle bilden kann, die den<br />
Druckaufnehmer ebenfalls zerstört. Erwärmen Sie den Korpus nie über 60 °C.<br />
Ist das Tensiometer entgast, kann es wieder zusammengeschraubt werden.<br />
Schließen Sie den Korpus an ein Infield-Gerät, einen Logger oder ein Voltmeter + Netzteil<br />
(10,6Vdc) an und kontrollieren den Meßwert. Unverschraubt sollte dieser im Bereich ± 30<br />
hPa ≈ ± 3 mVdc liegen.<br />
Ziehen Sie den Korpus und die Kerze vom Adapter und dem Schlauch vorsichtig ab,damit<br />
kein entgastes Wasser verloren geht (die beiden Teile sollten bis zum Rand mit dem<br />
entgasten Wasser befüllt sein).<br />
Setzen Sie mit der Spritze auf den Korpus und die Kerze jeweils einen Tropfen entionisiertes<br />
Wasser, damit sich keine Luftblasen halten können. Halten Sie die Kerze mit der offenen<br />
Seite senkrecht nach oben. Schrauben Sie vorsichtig und langsam unter ständiger<br />
Kontrolle des sich beim Verschrauben aufbauenden Überdruckes im Tensiometer die<br />
Kerze mit dem Korpus im Uhrzeigersinn (Wasserhahn zu) zusammen.<br />
Seite 14
Der Druck sollte nicht größer als ca. 2000 hPa (entspricht ca. 200 mVdc) und darf<br />
keinesfalls größer als 3000 hPa (300 mVdc) werden.<br />
Drehen Sie die Kerze soweit ein, bis sich Druck aufbaut (der O-Ring dichtet und das Wasser<br />
kann nur noch über die Keramik entweichen) und drehen Sie die Kerze bis zum Anschlag<br />
handfest ein.<br />
Machen Sie nun den Befüllzustandstest, damit sollte eine Wasserspannung von 850 hPa<br />
erreicht werden können. Der Schaft wird dabei vertikal mit der Kerze nach unten gehalten.<br />
Treten jetzt in der Kerze Blasen auf, so können diese durch leichtes Klopfen aufsteigen.<br />
Ist der Befüllzustand immer noch nicht befriedigend, ist es möglich, daß im Druckauf-<br />
nehmer noch eine Blase ist. Entgasen Sie dann nochmal für ca. 10 Minuten Korpus und<br />
Kerze und erwärmen Sie, wenn möglich, den Korpus auf ca. 40 °C.<br />
Drehen Sie nun das mit ca. 10 ml entionisiertem Wasser gefüllte PE-Fläschchen wieder auf<br />
die Kerze.<br />
Ihr Tensiometer ist jetzt einsatzbereit.<br />
Verhindern Sie, daß jede Art von Schmutz in das Korpusgewinde gelangt, da sonst bei<br />
öfterem Verschrauben der Kerze das Feingewinde beschädigt werden kann.<br />
Abb. 2: Befüllung im Labor<br />
Seite 15
3.7 Kalibrierung<br />
Die Überprüfung der Druckaufnehmerkalibrierung beschränkt sich im allgemeinen auf die<br />
Nullpunktskontrolle, da dieser Wert sehr viel stärker driftet als die Steigung.<br />
Die Stabilität des Nullpunkts über ein Jahr ist typisch 0,5% FS. Soll eine Genauigkeit von<br />
5 hPa erreicht werden, muß die Kalibrierung nach einem Jahr durchgeführt werden. Soll<br />
auch die Steigung kalibriert werden, so benötigen Sie dazu den UMS-Kalibrierkit.<br />
3.7.1 Nullpunktskontrolle<br />
Zur Durchführung der Nullpunktskontrolle gibt es ein einfaches Verfahren, ohne daß man<br />
hierbei das UMS-Kalibrierkit benötigt:<br />
Schrauben Sie die Kerze ab und legen das Tensiometer horizontal.<br />
Jetzt können Sie an Ihrem Anzeigegerät oder Datenlogger den Meßwert ablesen. Dieser<br />
sollte um nicht mehr als ± 5 hPa (= ca. ± 0,5 mV) von dem 0 hPa-Wert auf Ihrem<br />
Kalibrierprotokoll abweichen. Um den Nullpunkt an Ihrem Anzeigegerät zu korrigieren,<br />
lesen Sie ggf. die Anleitung zum entsprechenden Anzeige- oder Erfassungsgerät.<br />
Seite 16
3.7.2 Kalibrieren der Steigung (Meßbereichsendwert)<br />
Kunden, die das UMS Befüllkit (Art. BK-T6/T4) besitzen, benötigen zusätzlich:<br />
F Präzisions-Manometer, 0 bis -1 bar, Genauigkeitsklasse 0,6<br />
F Labor-Netzteil, konstant 10,6 V<br />
F Präzisions-Voltmeter, Auflösung 0,1 mV (besser 0,01 mV)<br />
F UMS-Befülladapter<br />
Farbbelegung für graues<br />
Kabel ohne Stecker<br />
Abb.3: Aufbau zum Kalibrieren des Tensiometers (Farbbelegung für graues Kabel ohne Stecker)<br />
Befestigen Sie das Präzisions-Manometer vertikal, verbinden Sie es mit einem Silikon-<br />
schlauch und dessen anderes Ende mit dem Kerzen-Schlauch des UMS-Befüllkits.<br />
Seite 17
Kalibriervorgang:<br />
F Anschließen des Tensiometers (* Tensiometer mit grauem Kabel ohne Stecker):<br />
- braune (weiße*) Litze an Labornetzteil plus (10,6 Vdc)<br />
- blaue (braune*) Litze an Labornetzteil minus (0 Vdc)<br />
- schwarze (gelbe*) Litze an Voltmeter Meß-Com-Buchse<br />
- weiße (grüne*) Litze an Voltmeter Meß-Buchse, nächster Meßbereich > 100 mVdc<br />
F Drehen Sie die Kerze gegen den Uhrzeigersinn vom Korpus<br />
F Stellen Sie die Kerze (Keramik nach unten) in ein Gefäß mit entionisiertem Wasser<br />
F Halten Sie den Korpus waagrecht und notieren Sie den Nullpunkt ohne Kerze (= n)<br />
F Verbinden Sie den Korpus mit dem UMS Befülladapter<br />
F Schließen Sie die Drossel<br />
F Schalten Sie die Vakuumpumpe ein<br />
F Stellen Sie mit der Drossel einen Unterdruck von 800 hPa ein, dabei ist es hilfreich,<br />
leicht gegen das Vakuumeter zu klopfen.<br />
F Stellen Sie 80 mV am Korpuspotentiometer ein (siehe auch Nullpunktkontrolle 3.7.1)<br />
F Nun können Sie das Tensiometer wieder zusammenschrauben (siehe Punkt 3.4),<br />
indem Sie den Korpus mit der Spritze blasenfrei wiederauffüllen<br />
F Machen Sie nun den einfachen Funktionstest (siehe Punkt 3.2).<br />
Sollte das Tensiometer nicht mehr ordnungsgemäß befüllt sein, muß es für<br />
ca. 5 min entgast werden.<br />
Ihr Tensiometer T4 ist jetzt wieder einsatzbereit.<br />
Seite 18
Die Steigung wird mit folgender Formel berechnet:<br />
Beispiel:<br />
c = gesucht; x = 800 hPa; y = 82 mV; n = - 0.3 mV, c = 82.3 / 800.<br />
c = 0.103 mV/hPa.<br />
c =<br />
y - n<br />
x<br />
c = Steigung (Umrechnungs-Faktor)<br />
x = Atmosph. Unterdruck [hPa]<br />
y = Spannung, gemessen mit einem Voltmeter<br />
n = Nullpunkt ohne Kerze [mV]<br />
Bei horizontaler Verwendung des Tensiometers muß das hydrostatische Potential der<br />
Wassersäule nicht kompensiert werden. Wollen Sie also das Tensiometer vertikal verwen-<br />
den, müssen Sie den Nullpunkt durch die folgende Formel kompensieren:<br />
a = Abstand Kerzenoberflächenmitte zu<br />
Druckaufnehmer = 6 cm [cm]<br />
z = u · c · a c = Steigung [mV/hPa]<br />
u = Druck pro Länge der hängenden Wassersäule<br />
= 0,981 [hPa/cm]<br />
z ≈ 0,6 mV = ^ 6 hPA<br />
Wenn das Tensiometer vertikal eingebaut werden soll, so muß z vom Nullpunkt des<br />
Kalibrierprotokolls abgezogen werden oder Sie stellen den Wert 0 mV am Korpuspotentiometer<br />
ein!<br />
Da in guter Näherung gilt: u ≈ 1 und c ≈ 0,1<br />
kann man näherungsweise schreiben: 1 cm = 0,1 mV<br />
Seite 19
3.8 Wartung und Lagerung<br />
3.8.1 Reinigen des Tensiometers<br />
Reinigen Sie das Tensiometer mit einem mit Wasser oder etwas Waschbenzin getränkten<br />
Tuch. Verwenden Sie bitte weder Säuren oder Lösungsmittel, da diese die Klebe-<br />
verbindung oder das Material selbst angreifen können.<br />
3.8.2 Lagerung<br />
Sobald ein T4 aus dem Boden gezogen wird, muß über die Kerze das mit 10 ml entionisierte<br />
Wasser gefüllte PE-Fläschchen gesteckt werden.<br />
Bei der Lagerung im unbefüllten Zustand ist darauf zu achten, daß kein Schmutz in den<br />
Korpus und die Gewinde kommt - lagern Sie den T4 am besten zusammengeschraubt.<br />
Im befüllten Zustand ist unbedingt sicherzustellen, daß die Keramik immer feucht gehalten<br />
wird. Stülpen Sie immer die mitgelieferte Schutzkappe über den Schaft und legen Sie bei<br />
längerer Lagerung die T4-Keramik ins Wasser.<br />
Bei Lagerung im befüllten Zustand ist auch zu beachten, daß sich Algen, vorzugsweise im<br />
Lagerwasser, bilden können. Lagern Sie deshalb befüllte Tensiometer möglichst im<br />
Dunkeln.<br />
Tensiometer müssen immer vor Frost geschützt sein!<br />
Seite 20
3.9 Vermeidung von Schäden<br />
Der Druckaufnehmer besteht aus einem Kunststoffkorpus, in den ein sehr dünnes Sili-<br />
ciumplättchen eingegossen ist, welches aufgrund des piezoresistiven Effekts über eine<br />
Wheatstone’sche Meßbrücke den im T4 entstehenden Druck mißt.<br />
Dieses Plättchen ist sehr empfindlich gegenüber zu hohen Drücken (und vor allem<br />
Druckstößen) und kann durch solche Einwirkungen zerstört werden.<br />
Den Druckaufnehmer zerstörende Überdrücke können vor allem beim Zusammenschrau-<br />
ben des Korpusses mit der Kerze entstehen, deshalb muß dabei der im T4 entstehende<br />
Überdruck immer kontrolliert werden (z.B. mit einem Multimeter, wenn der T4 an eine<br />
Stromversorgung angeschlossen ist, mit dem Logger oder mit dem INFIELD 5).<br />
Beim Befüllen ist darauf zu achten, daß immer etwas Luft im Befülladapter ist, wenn der T4<br />
aufgesteckt wird, und daß überschüssiges Wasser entweichen kann, damit sich kein Druck<br />
aufbaut.<br />
Druckstöße treten auf, wenn (während am T4 Unterdruck anliegt) zu stark gegen das<br />
Tensiometer geklopft wird oder bei kurzfristigen starken Belastungen auf der Kerze im<br />
befüllten Zustand.<br />
Beim Einbau in den Boden ist besonders darauf zu achten, daß der Druck auf den T4 nicht<br />
schlagartig erhöht wird: Drehungen und radiale Bewegungen sollten vermieden werden.<br />
Wenn der Korpus beim Befüllen am Unterdruck angeschlossen ist, darf keine Luft<br />
schlagartig in das Unterdrucksystem gelassen werden, da auch hierbei ein Druckstoß<br />
entsteht. Am besten sollte ein Hahn angeschlossen werden, über den langsam Luft ins<br />
System gelassen werden kann.<br />
Seite 21
4 Meßprinzip und Grenzen der Tensiometrie<br />
4.1 Theorie des Wassers als Meßgröße<br />
Mit der Wasserspannungsmessung (Saugspannung) als unmittelbarer Meßgröße der<br />
Wasserverfügbarkeit von Böden für Pflanzen wird die Summe der Wasserhaltekräfte im<br />
Boden (außer osmotischem Potential, Differenzdruck- und Gravitationspotential) gemes-<br />
sen.<br />
Je nach Sättigungszustand des Bodens (bzw. Grundwasserspiegel) wird durch die als<br />
idealisiert semipermeable Membran betrachtete Keramik (Al 2 O 3 Sintermaterial) Wasser<br />
vom ansonsten hermetisch dichten Tensiometer entsprechend der im Boden herrschen-<br />
den Wasserspannung angesaugt. Der sich dadurch im Tensiometer einstellende atmo-<br />
sphärische Unterdruck ist - unter Vernachlässigung der oben genannten Potentiale -<br />
abzüglich der vertikalen Tensiometerlänge gleich dem Wasserspannungswert im Boden.<br />
(Die im Tensiometer stehende Wassersäule wirkt sich aufgrund des hängenden Gewichts<br />
als hydrostatisches Potential p auf den Druckaufnehmer aus, weshalb sie nach der<br />
folgenden Gleichung zu addieren wäre:<br />
p = Dichte x g x h (1hPa (Pascal)= 1N/m 2 )<br />
Dies ist bereits bei den Kalibrierwerten im Kalibrierprotokoll berücksichtigt.<br />
Beispiel: Die Höhendifferenz vom Druckaufnehmer h 1 zur Keramikspitze beträgt h 2 =10 cm,<br />
Seite 22<br />
p = 1000 kg/m 3 x 9.81 m/s 3 x 0.1 m<br />
= 981 kg/ms 2 (1 N= kgm/s 2 )<br />
= 981 N/m 2 (1 hPa (Hektopascal)= 100 N/m 2<br />
p = 9,81 hPa
Meßprinzip und hydrostatischen Zusammenhang zeigt die folgende schematisierte Abbil-<br />
dung:<br />
Wasserspannung<br />
cmWS pF<br />
10<br />
10<br />
10<br />
10<br />
5<br />
5<br />
4,2<br />
3<br />
300<br />
60<br />
10<br />
1<br />
7<br />
5<br />
4,2<br />
3<br />
2,5<br />
1,8<br />
1<br />
0<br />
PWP<br />
Sand Schluff Tonboden<br />
FK<br />
20 40 60<br />
Wassergehalt [Vol%]<br />
nichtpflanzenverfügbares<br />
Wasser<br />
pflanzenverfügbares<br />
Wasser<br />
Abb.4a: Hydrostatischer Zusammenhang (aus Lehrbuch der Bodenkunde, Scheffer/Schachtschabel<br />
1981)<br />
Abb.4b: Meßprinzip<br />
Ψ = Wasserspannung<br />
m = Masse<br />
g = Erdbeschleunigung<br />
h = Höhe über Grundwasser<br />
Seite 23
4.2 Theorie des Wassers als druckübertragendes Medium<br />
Da entionisiertes und entgastes Wasser mit einem Kompressionsmodul von nahezu eins<br />
als idealisiert inkompressibel betrachtet werden darf, kann es als druckübertragendes<br />
Medium im Bereich p o = 0 hPa bis p 1 = 950 hPa atmosphärischer Unterdruck (atu) im<br />
Temperaturbereich von > 0°C bis < 30°C ohne Volumenänderung agieren (s. Dampfdruck-<br />
kurve von Wasser).<br />
Das heißt, daß das Tensiometer bei mechanischer Dichtheit im genannten Druckbereich<br />
bei Druckänderungen zur Druckübertragung von der Keramikspitze zum Druckumformer<br />
(Sensor) nur äußerst wenig Wasser über die Keramik austauscht (bei Verwendung von<br />
relativ starren Materialen wie Acrylglas und Druckaufnehmer), was, wie im folgenden<br />
erläutert, die Standzeit des Tensiometers bis zur erneuten Befüllung verlängert.<br />
Das Tensiometer wurde so konstruiert, daß nur geringe Mengen Wasser ausgetauscht<br />
werden müssen, wenn sich die Wasserspannung ändert (0 bis 850 hPa).<br />
Dies stellt sicher, daß das Tensiometer für mehrere Trocken/Naß-Zyklen nicht befüllt<br />
werden muß, vorausgesetzt das Tensiometer wurde sachgerecht befüllt.<br />
4.3 Meßbereich und Standzeit<br />
Die Größe des Meßbereiches ist von den folgenden Parametern abhängig:<br />
1. Druckaufnehmer<br />
2. Porengröße der Keramikkerze<br />
3. Zustand des Tensiometerwassers<br />
4. Umgebungsdruck<br />
5. Umgebungstemperatur<br />
Seite 24
4.3.1 Druckaufnehmer<br />
Der Druckaufnehmer ist geeignet, Drücke im Bereich von +3000 hPa bis -3000 hPa<br />
(theor.Wert) zerstörungsfrei aufzunehmen und im Bereich +1000 hPa bis -1000 hPa linear<br />
(Linearitätsfehler < 0.1%) zu messen.<br />
4.3.2 Porengröße der verwendeten Keramik<br />
Um die Wasserspannung im Boden meßbar zu machen wird ein semipermeables Medium<br />
eingesetzt, das Wasser transmittieren läßt, jedoch gasundurchlässig ist. Nur dadurch kann<br />
sich im Tensiometer ein zum Außendruck relativer Unterdruck aufbauen.<br />
Der Lufteintrittspunkt der Keramik (bubble-point), der u.a. den Meßbereich begrenzt, läßt<br />
sich über die folgende Formel der Kapillarspannung errechnen:<br />
40 · σ<br />
K = D<br />
D = Porendurchmesser [in µm, 10-6 m]<br />
σ = Oberflächenspannung [in dynes/cm]<br />
(Wasser: 0°C:75,6; 20°C:72,7; 50°C:67,8)<br />
K = Kapillarspannung [in hPa]<br />
Luft kann eindringen, wenn die Druckdifferenz von Keramikinnenseite zu Keramikaußenseite<br />
größer wird als die Kapillarspannung, da dann der Wasserfilm in den größten Poren (dem<br />
größten Porengang) reißt.<br />
Da der Lufteintrittspunkt von der größten Porenkette abhängig ist, sollte die Keramik<br />
möglichst homogen sein. Damit der Strömungswiderstand für Wasser nicht zu groß wird,<br />
darf der Porendurchmesser nicht zu klein sein. Die verwendete Keramik besitzt eine<br />
Porengröße von 1 µm bei hoher Homogenität der Porenverteilung, kann Gasstaudrücke<br />
von theoretisch 3000 hPa sperren (nur bei mit Wasser gesättigter Keramik) und ist damit<br />
für den Tensiometereinsatz optimal geeignet. Durch diese feine Porosität kann sich die<br />
Kerze im Laufe der Zeit mit Mikroorganismen zusetzen. Die Kerze muß dann mit Wasch-<br />
benzin längere Zeit gespült werden.<br />
Seite 25
4.3.3 Zustand des Tensiometerwassers<br />
Das Tensiometerwasser stellt die eigentliche Begrenzung des Meßbereiches dar, was sich<br />
aus dem abgebildeten 2-Phasendiagramm für Wasser- und Wasserdampf ergibt.<br />
Druck p [hPa]<br />
1000<br />
900<br />
800<br />
700<br />
600<br />
500<br />
400<br />
300<br />
200<br />
100<br />
31,2<br />
0<br />
0 10 20 30 40 50 60 70<br />
Abb.5: 2-Phasendiagramm von Wasser/Wasserdampf.<br />
Sind im Tensiometerwasser Gase gelöst, steigt der Dampfpunkt des Gemisches an, wo-<br />
durch der Meßbereich stark reduziert wird.<br />
Aus diesem Grund ist darauf zu achten, entionisiertes Wasser bestmöglich zu entgasen<br />
(z.B. durch Abkochen).<br />
Sind im Tensiometerwasser keine Gase gelöst, kann (die Diffusion von in Wasser gelösten<br />
Gasen durch die Keramik unberücksichtigt) der Meßbereich beliebig oft durchlaufen<br />
werden.<br />
Seite 26<br />
Vakuum<br />
flüssige Phase<br />
dampfförmige Phase<br />
80 90 100<br />
Temperatur t [˚C]
Befinden sich jedoch gelöste Gase im Tensiometerwasser, die weit vor Erreichen des<br />
Vakuums gasförmig werden, so findet ein erneuter Wasseraustausch durch die Keramik<br />
statt, so daß wiederum gelöste Gase des Bodenwassers in das Tensiometerwasser<br />
gelangen können. Aus dem sich daraus ergebenden exponentiellen Zusammenhang folgt,<br />
daß das Tensiometerwasser also gut entgast sein muß, um eine hohe Standzeit (= die Zeit,<br />
bis das Tensiometer frisch befüllt werden muß) zu erreichen.<br />
Sind die Wasserspannungswerte niedrig muß das Tensiometerwasser entsprechend<br />
seltener regeneriert werden. Dies gilt auch für sich wenig verändernde Wasserspan-<br />
nungswerte.<br />
4.3.4 Umgebungsdruck<br />
Der maximale Meßwert ist unmittelbar vom Umgebungsdruck abhängig.<br />
4.3.5 Umgebungstemperatur<br />
Der maximale Meßwert ist durch den temperaturabhängigen Dampfpunkt von Wasser von<br />
der Umgebungstemperatur abhängig (siehe Abb. 5).<br />
Wir wünschen Ihnen bei Ihren Messungen viel Erfolg.<br />
Für evtl. Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.<br />
Seite 27
5 Technische Daten<br />
Keramik Länge: 60 mm<br />
Durchmesser: 24 mm<br />
Schaft Länge: frei wählbar (Schaftmodule: 100, 200, 400, 800, 1600 mm)<br />
Durchmesser: 25 mm<br />
Material: Acrylglas<br />
Kabel Länge: frei wählbar (Standard 5 m)<br />
Meßprinzip Messung des Bodenwasserpotentials<br />
über Diaphragma, Wasser und Druckaufnehmer<br />
Meßbereich -1000 ... 0 ... 850 hPa (≈ pF 2,9)<br />
Signal Kontinuierlich, analog, exakte Werte lt. Kalibrierprotokoll<br />
-1000 hPa = ^ -100 mV ± 3 mV<br />
Seite 28<br />
0hPa = ^ 0 mV ± 3 mV<br />
8500 hPa = ^ Impedanz<br />
85 mV ± 3 mV<br />
≈ 2,5 kΩ<br />
Temperaturdrift Temperaturkompensiert, typ. Drift: 0,5% FS über 25 K<br />
Stabilität Typ. Drift < 0,5% p.a.<br />
Sensor Piezoresistiver Druckumformer,<br />
zerstörungsfreie Drucklast ± 3 000 hPa<br />
Elektronik Asymm. Wheatstone´sche Vollbrücke<br />
Versorgung 10,6 Vdc (5-15 Vdc), stabilisiert<br />
Stromaufnahme ≈ 1,3 mA (bei 10,6 V)<br />
Vorbehaltlich technischer Änderungen<br />
im Sinne einer Produktverbesserung.<br />
© 2001 UMS GmbH, München.
Befüllanleitung für UMS-Tensiometer T4e<br />
mit externer Befüllung<br />
Lesen Sie bitte die <strong>Bedienungsanleitung</strong> sorgfältig, bevor Sie die Geräte in Betrieb nehmen.<br />
1. Allgemeine Hinweise<br />
1.1. Wie groß ist der Meßbereich ?<br />
Tensiometer haben einen maximalen Meßbereich von -1000 hPa (Stauwasserbereich) bis<br />
ca. +900 hPa. Die obere Grenze ist vom Siedepunkt (oder auch Dampfpunkt) abhängig.<br />
Der Dampfpunkt liegt bei 20°C bei ca. 23 hPa. Bei einem Luftdruck von 1000 hPa ist der<br />
max. Meßbereich 1000 hPa - 23 hPa = 977 hPa.<br />
Dieser Wert ist wird dann erreicht, wenn<br />
a, das Tensiometer mit entgastem, entionisiertem Wasser befüllt ist. So reduziert z.B.<br />
eine Luftblase von 0,5 ml im Tensiometer bei 0 hPa den Meßbereich um ca. 70 hPa auf<br />
900 hPa (siehe Zeichnung 1).<br />
b, das Tensiometer dicht ist, also die Dichtungen und Verbindungen in Ordnung sind.<br />
Zeichnung 1: Befülltes Tensiometer mit kleiner Luftblase (kein IR-Indikator bei T4)<br />
Weitere Details bzw. die Wasserdampfpunktkurve entnehmen Sie bitte dem<br />
theoretischen Teil der Tensiometer <strong>Bedienungsanleitung</strong>.<br />
I
1.2. Wann soll nachbefüllt werden ?<br />
Wird der Boden trockener, so kann auch durch Nachbefüllen nicht mehr gemessen<br />
werden! Der Boden saugt das Wasser aus dem Tensiometer - die Wasserspannung kann<br />
über die kompressible Luft nicht mehr übertragen werden (Siehe Zeichnung 2).<br />
Zeichnung 2: Tensiometer muß befüllt werden<br />
Messen Sie daher mit den tiefer eingebauten Tensiometern, wann die oberen<br />
"ausgestiegen" sind, also das Wasser verdampft und in den Boden gelaufen ist.<br />
Wird der Boden wieder feuchter und diese unteren Tensiometer messen niedrigere<br />
Werte als den Wert, bei dem die oberen Tensiometer ausgelaufen sind, macht es wieder<br />
Sinn die oberen Tensiometer zu befüllen.<br />
Nachbefüllt soll dann werden, wenn der Indikator Luftblasen detektiert. Dieser<br />
detektiert Luftblasen ab einer Größe von 0,5 ml. Bei Luftblasen mit einer Größe von 0,5<br />
bis 1,5 ml messen Tensiometer noch richtig, jedoch mit einer kleinen Verzögerung in<br />
Abhängigkeit zur Wasserleitfähigkeit des Bodens und der kapillaren Anbindung des<br />
Bodens an die Tensiometerkerze.<br />
II
2. Wie werden die Tensiometer befüllt ?<br />
Die Befüllung efolgt im eingebauten Zustand, sofern die Kerze noch wassergesättigt ist<br />
(freies Wasser im Tensiometer noch vorhanden ist).<br />
Werkzeuge:<br />
a, Befüllspritze mit Hahn<br />
b, entionisiertes, entgastes Wasser<br />
c, Anzeigeinstrument für das Tensiometer<br />
d, Vakuumpumpe oder Handvakuumpumpe mit 10 hPa gegen Vakuum<br />
e, Wasserausgleichsgefäß<br />
Verbindungsschlauch<br />
Druckausgleichshahn<br />
Vakuumpumpe<br />
Vakuumflasche<br />
Entlüftungsröhrchen<br />
(keine Markierung)<br />
Zeichnung 3: Befüllen des Tensiometers<br />
IR-Indikator: Empfänger<br />
III<br />
Befüllröhrchen (schwarze Markierung)<br />
Markierung am Schaft (muß oben liegen)<br />
keramische Kerze<br />
IR-Indikator: Sender<br />
Wasser
Vorgehensweise:<br />
a, Öffnen Sie die Tygonschlauchkupplung am Befüllröhrchen (blaue oder grüne<br />
Markierung) und ziehen den Verbindungsschlauch ab.<br />
b, Verbinden Sie den Schlauch der Befüllspritze mit dem Befüllröhrchen.<br />
c, Drücken Sie mit der Spritze solange Wasser zügig und unter Kontrolle des<br />
entstehenden Überdruckes in das Tensiometer, bis aus dem Verbindungsschlauch<br />
keine Luftblasen mehr austreten<br />
Achtung: Der Überdruck darf 2000 hPa nicht übersteigen !<br />
d, Entfernen Sie die Befüllspritze. Stecken Sie den Verbindungsschlauch wieder auf das<br />
Befüllröhrchen, wobei beim Zusammenfügen sowohl auf dem Schlauchende wie auf<br />
dem Röhrchenende ein Wassertropfen sitzen muß.<br />
Diese Methode der Befüllung reicht aus, um einen Meßbereich von<br />
0 ... 800 hPa abzudecken. Soll bis 850 hPa gemessen werden, muß aus der zentrischen<br />
Korpusbohrung und dem Druckaufnehmer die Restluft entfernt werden. Übergehen Sie<br />
dazu Punkt d, und verfahren wie folgt:<br />
e, Schließen Sie den Hahn der Befüllspritze dicht ab.<br />
f, Stecken Sie den Verbindungsschlauch auf das ins Wasser getauchte Röhrchen des<br />
Wasserausgleichsgefäßes.<br />
g, Verbinden Sie die Vakuumpumpe mit dem in die Luft ragendem Röhrchen des<br />
Wasserausgleichsgefäßes. Der Druckausgleichshahn ist geschlossen.<br />
h, Nun wird die Vakuumpumpe eingeschaltet. Sobald keine Luftblasen mehr im<br />
Wasserausgleichsgefäß aufsteigen, wird die Vakuumpumpe ausgeschaltet.<br />
i, Öffnen Sie nun langsam den Hahn der Befüllspritze und nach ca. 10 Sekunden den<br />
Druckausgleichshahn am Wasserausgleichsgefäß.<br />
j, Um im Entlüftungsöhrchen verbliebene Bläschen zu entfernen drücken Sie unter<br />
Kontrolle des entstehenden Überdruckes 5 bis 10 ml Wasser in das<br />
Befüllröhrchen.<br />
Achtung: Der Überdruck darf 2000 hPa nicht übersteigen !<br />
k, Schließen Sie den Hahn der Befüllspritze und den Druckausgleichshahn.<br />
l, Wiederholen Sie gegebenenfalls den Vorgang h, i, j, k, noch zweimal.<br />
m, Entfernen Sie das Wasserausgleichsgefäß und die Befüllspritze. Stecken Sie den<br />
Verbindungsschlauch wieder auf das Befüllröhrchen, wobei beim Zusammenfügen<br />
sowohl auf dem Schlauchende wie auf dem Röhrchenende ein Wassertropfen sitzen<br />
muß.<br />
Ihr Tensiometer ist nun wieder vollständig einsatzbereit.<br />
IV
3. Wie werden Tensiometer entleert ?<br />
Benötigte Werkzeuge: Befüllspritze, evtl. Vakuumpumpe<br />
Sofern Tensiometer bei Temperaturen unter 0°C eingesetzt werden, müssen sie<br />
entleert werden.<br />
Es ist zu beachten, daß sich die Frostfronten in der schneefreien Zeit bei<br />
Lufttemperaturen unter Null Grad von der Bodenoberfläche in tiefere Bodenhorizonte<br />
verlagern. Sofern die Befülleitungen eingefroren sind kann das Tensiometer nicht mehr<br />
entleert werden. Die Tensiometerkerze hält dem durch das gefrorene Porenwasser<br />
aufgebauten atm. Überdruck stand, nicht jedoch der Druckaufnehmer. Daher muß das<br />
Tensiometerwasser entnommen werden.<br />
Zeichnung 4: Tensiometer in geleertem Zustand<br />
Vorgehensweise:<br />
a, Öffnen Sie die Tygonschlauchkupplung am Befüllröhrchen (blaue oder grüne<br />
Markierung) und ziehen den Verbindungsschlauch ab.<br />
b, Verbinden Sie den Schlauch der leeren Befüllspritze mit dem Befüllröhrchen.<br />
c, Saugen Sie mit der Spritze das Tensiometerwasser vollständig aus dem Befüllröhrchen<br />
ab.<br />
d, Stecken Sie den Verbindungsschlauch mit der Tygonschlauchkupplung wieder auf das<br />
Befüllröhrchen. Minimale Mengen Restwasser verursachen keine Frostschäden (Siehe<br />
Zeichnung 4).<br />
V<br />
UMS GmbH, München, Autor GE, 2002
Für Ihre Notizen ...
Gmunderstraße 37<br />
D-81379 München<br />
Umweltanalytische<br />
Mess-Systeme GmbH<br />
Tel.: ++49 (0)89 / 12 66 52 - 0<br />
Fax: ++49 (0)89 / 12 66 52 - 20<br />
eMail: info@ums-muc.de<br />
www.ums-muc.de