T4/T4e - UMS

Bedienungsanleitung
T4/T4e
Druckaufnehmer-Tensiometer
© UMS GmbH München
Art.Nr. T4, T4e
Version: 12/2012
Author: tk, ge

Inhalt
1 Tensiometer T4 und T4e 4
1.1 Sicherheits- und Gefahrenhinweise 4
1.2 Lieferumfang 5
1.3 Vorwort 5
1.4 Garantie 6
1.5 Lebensdauer 6
1.6 T4 und T4e 6
1.6.1 Boden und Bodenwasser 6
1.6.2 Bestimmungsgemäße Verwendung 6
1.6.3 Typen 7
1.6.4 Besondere Hinweise 7
1.7 Kurzanleitung 7
2 Produktbeschreibung des T4/T4e 11
2.1 Aufbau des T4 11
2.1.1 Korpus und Schaft 11
2.1.2 Drucksensor 11
2.1.3 Referenzdruck 11
2.1.4 Die keramische Kerze 12
2.2 Externe Befüllung (T4e) 13
2.3 Analoge Ausgangssignale 13
3 Installationshinweise 14
3.1 Konzeption und Installation im Feld 14
3.1.1 Wahl des Messortes 14
3.1.2 Anzahl der Tensiometer je Horizont 14
3.1.3 Größe des Messfeldes 14
3.1.4 Befüllrohrlänge und Strahlungsschutz (nur für T4e) 15
3.1.5 Hüllrohre 16
3.1.6 Ideale Einbaubedingungen 16
3.1.7 Dokumentation 16
3.2 Wahl der Einbaulage 16
3.2.1 Einbau von oben (nur für T4e) 17
3.2.2 Einbau von unten (nur für T4e ) 17
3.3 Installation des T4 17
3.4 Offset-Korrektur für nicht horizontale Einbaulage 20
3.5 Anschluss des T4 21
3.5.1 Stichpunktmessungen mit dem INFIELD7 21
3.5.2 Anschluss- und Verlängerungskabel 21
3.5.3 Generelle Anforderungen 21
3.5.4 TV-batt Tensiometerversorgung 22
3.5.5 Anschluss an Datenlogger 22
3.5.6 Tensiometer-Logger DL6-te und GP1-te 22
4 Wartung und Pflege 23
4.1 Befüllung 23
4.1.1 Wann muss das Tensiometer befüllt werden? 23
4.1.2 Befüllung im Labor 23
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4.1.3 Befüllung im Gelände (T4e) 25
4.1.4 Befüllung mittels Vakuumpumpe (T4e) 27
4.1.5 Befüllung im Gelände von T4 Tensiometern 27
4.2 Überprüfung 29
4.2.1 Kalibrierung 29
4.2.2 Überprüfen des Offset 29
5 Schutz der Messeinrichtung 30
5.1 Diebstahl und Vandalismus 30
5.2 Schutz der Kabel 30
5.3 Frost 30
5.3.1 Schutz vor Frost 30
5.3.2 Vorgehensweise bei der Entleerung (siehe auch Kap. 4.1) 31
5.4 Blitzschutz und Erdung 31
6 Zusätzliche Hinweise 33
6.1 Maximaler Messbereich und Interpretation von Messdaten 33
6.2 Temperatureinflüsse während der Messung 35
6.3 Einfluss des Wasserdampfdruckes auf den Zusammenhang pF/WG: 35
6.4 Osmotischer Effekt 35
6.5 Einsatz als Piezometer 36
7 Fehlersuche 36
8 Anhang 37
8.1 Technische Daten 37
8.2 Zubehör 38
8.2.1 Anschluss- , Verlängerungskabel und Tensiometer-versorgung 38
8.2.2 Handmessgerät 39
8.2.3 Tensiometer-Bohrer 39
8.2.4 Befüll- und Kalibrierkits 40
8.3 Einheitenübersicht für Bodenwasser- und Matrix-potentiale 41
8.4 Anschlussbelegung 41
9 Stichwortverzeichnis 42
Ihre Ansprechpartner bei UMS: 43
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Tensiometer T4 und T4e
1 Tensiometer T4 und T4e
1.1 Sicherheits- und Gefahrenhinweise
Beim Umgang mit Produkten, die mit elektrischer Spannung in
Berührung kommen, müssen die gültigen VDE-Vorschriften beachtet
werden, insbesondere VDE 0100, VDE 0550/0551, VDE 0700, VDE
0711 und VDE 0860.
Bitte beachten Sie, dass Bedien- und Anschlussfehler außerhalb
unseres Einflussbereiches liegen. Verständlicherweise können wir für
Schäden, die daraus entstehen, keine Haftung übernehmen.
Tensiometer sind Messgeräte zur Messung der Bodenwasserspannung
und des Bodenwasserdruckes und nur für diesen Zweck
einzusetzen.
An dieser Stelle möchten wir besonders auf folgende Gefahrenquellen
hinweisen:
Blitzeinschlag: Lange Messleitungen wirken wie Antennen und
können bei Blitzeinschlägen hohe Überspannungen leiten und
dadurch Sensoren und angeschlossene Geräte zerstören.
Frost: Tensiometer sind mit Wasser gefüllt und daher
frostempfindlich! Schützen Sie Ihr Tensiometer vor Frost! Im
Winter keinesfalls über Nacht in Auto oder Messhütte liegen
lassen! Eingebaute Tensiometer tiefer als ca 20 cm sind im
Allgemeinen nicht frostgefährdet.
Überdruck: Die zerstörungsfreie maximale Drucklast beträgt 3000
hPa. Höhere Drücke, die beim Einbau in nasse, tonige Böden, bei
Verwendung in Triaxialgefäßen oder während der Befüllung und
dem Zusammenbau entstehen können, können den Sensor
zerstören!
Elektroinstallationen: Elektroinstallationen dürfen nur vom
Fachmann durchgeführt werden!
Keramik: Die Keramik nicht mit bloßen Fingern berühren. Fette,
Schweiß oder Seifen beeinträchtigen die hydrophilen
Eigenschaften der Keramik.
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Tensiometer T4 und T4e
1.2 Lieferumfang
Im Lieferumfang eines T4 oder T4e sind enthalten:
• Tensiometer, befüllt und kalibriert, mit Stecker M12/IP67 und
Schutzkappe
• Bedienungsanleitung
• Plastikfläschchen, zum Schutz der Keramikkerze (etwa zur Hälfte
mit Wasser gefüllt um die Keramikkerze feucht zu halten)
• Wasserablaufmanschette, die verhindert, dass Regenwasser am
Schaft entlang zur Kerze fließt
• Ein Kalibrierprotokoll je Lieferung zur Umrechnung der
elektrischen in die physikalischen Werte
• Beim T4e: Eine Befüllspritze
T4 und T4e werden fertig befüllt und kalibriert ausgeliefert und
können daher sofort eingebaut werden.
Anmerkung: Erhältliches Zubehör finden Sie im Kapitel "Zubehör".
1.3 Vorwort
Messsysteme müssen zuverlässig, wartungsarm und langlebig sein,
um präzise Ergebnisse zu liefern und um den Betreuungsaufwand
minimal zu halten. Der Erfolg jeder technischen Einrichtung ist aber
auch von der sachgerechten Anwendung abhängig.
Zu Beginn einer Messaufgabe oder eines Forschungsprojektes
müssen aus der Zieldefinition alle Einflussgrössen gesamtheitlich
betrachtet, – sowie Gegebenheiten und Randbedingungen definiert
werden. Daraus leiten sich die Anforderungen an das
wissenschaftliche und technische Projektmanagement ab, das alle
qualitätsrelevanten Prozesse definiert, die Auswahl der
einzusetzenden Verfahren trifft, die der technischen und
messtechnischen Werkzeuge, der Verifizierung, der Datenablage und
der Modellierung.
Das kontinuierlich optimierte Zusammenwirken der einzelnen
Teilbereiche und deren Qualitätssicherung sind schließlich
ausschlaggebend für den Erfolg des Projektes.
Wir wünschen Ihnen viel Erfolg bei Ihren Messprojekten und stehen
Ihnen gerne weiter zur Verfügung.
Ihr Georg von Unold
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Tensiometer T4 und T4e
1.4 Garantie
Die Garantiedauer beträgt 12 Monate und erstreckt sich bei
bestimmungsgemäßer Verwendung auf Herstellungsfehler und
Mängel. Die Garantie umfasst die ersatzweise Lieferung oder
Reparatur inkl. Verpackung. Versandspesen werden nach Aufwand
berechnet. Erfüllungsort ist München, Gmunderstr. 37!
1.5 Lebensdauer
Die nominelle Lebensdauer im Freilandeinsatz beträgt 10 Jahre.
Diese kann durch einen Schutz vor UV-Strahlung und Frost sowie
durch sachgerechte und sorgfältige Pflege deutlich verlängert
werden.
1.6 T4 und T4e
1.6.1 Boden und Bodenwasser
Alle Wasserbewegungen im Boden sind direkt abhängig von der
Bodenwasserspannung, da sich das Wasser - in Böden wie auch an
der Oberfläche - immer von Orten höheren Potentials zu Orten eines
niedrigeren Potentials bewegt.
Der Großteil der Bodenwasserflüsse findet bei geringen
Wasserspannungen statt, die nur mit Tensiometern direkt und sehr
präzise gemessen werden können.
Natürlich gelagerte Böden sind heterogen. Dadurch bestimmen nicht
nur Niederschlag und Verdunstung die Prozesse, sondern auch die
Textur, Korngrößenverteilung, Risse, Verdichtung, Wurzeln und
Hohlräume. Aufgrund dieser Heterogenitäten variieren
Tensiometermessungen (In Tensiometermessungen gehen diese
Heterogenitäten ein), weshalb insbesondere nahe der
Bodenoberfläche Wiederholungsmesspunkte sinnvoll sind.
1.6.2 Bestimmungsgemäße Verwendung
Tensiometer werden zur Messung der Bodenwasserspannung und
des Matrixpotentials eingesetzt. Dieses Tensiometer arbeitet von
+1000 hPa (Stauwasserbereich) bis -850 hPa entsprechend pF 2,9
(Saugspannung/Wasserspannung). Wird der Boden trockener, läuft
das Tensiometer trocken und muss befüllt werden, wenn der Boden
wieder feucht genug ist.
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Tensiometer T4 und T4e
Das Bodenwasser und das Wasser im Tensiometer haben Kontakt
über die poröse Keramik, die wasserdurchlässig ist. Die Bodenwasserspannung
überträgt sich direkt auf den Sensor, der das
entsprechende analoge elektronische Messsignal liefert. Der
atmosphärische Referenzdruck wird durch das Kabel und eine
Membrane am Kabel übertragen - eine patentierte, praktikable
Methode.
1.6.3 Typen
Das T4 Tensiometer ist in 2 verschiedenen Versionen erhältlich.
- Standard T4 Druckaufnehmer-Tensiometer
- T4e Druckaufnehmer-Tensiometer mit Spritzen-Befüllung
1.6.4 Besondere Hinweise
In dieser Bedienungsanleitung werden beide Typen (T4 und T4e)
beschrieben. Wird die Bezeichnung T4 verwendet, dann ist die
Beschreibung auch für das T4e gültig. Für das T4e gelten andere
Befüllvorschriften und Hinweise. Dies ist jeweils in der Überschrift
vermerkt.
1.7 Kurzanleitung
Die Kurzanleitung ersetzt nicht die Bedienungsanleitung, sie ist
lediglich eine Zusammenfassung der folgenden Kapitel. Bitte lesen
Sie vor Inbetriebnahme die vollständige Bedienungsanleitung
sorgfältig durch!
1. Setzen des Bohrlochs:
Markieren Sie die Bohrtiefe an Bohrstock und Tensiometer.
Bohrtiefe = Einbautiefe /cos .
Ein Einbauwinkel von 25° ...65° gegen die Vertikale (bei Einbau von
oben), bzw. ein schräg nach oben gerichteter Einbauwinkel von 5°
gegen die Horizontale (bei Einbau von unten) ist ideal um alle
Luftblasen aus der Kerze zu bekommen.
2. Einschlämmen ist nur bei tonigen Böden sinnvoll und nur dann,
wenn der Bohrlochdurchmesser größer als der Kerzendurchmesser
(24 mm) ist. Bei Grobsanden und Kiesen würde eine feinkörnigere
Schlämmmasse wie ein Wasserreservoir wirken und damit das
Ansprechen deutlich verzögern. UMS bietet den
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Tensiometer T4 und T4e
passformgeschmiedeten Bohrer (Artikelbezeichnung „TB-25“) an, der
ein Einschlämmen überflüssig macht.
3. Nehmen Sie das mit etwas Wasser gefüllte Schutzfläschchen
durch kippeln, evtl. durch Drehen im Uhrzeigersinn von der
Tensiometerkerze ab.
4. Führen Sie das T4 mit sanftem gleichmäßigem Druck bis zur
Markierung ein.
Wichtig (T4e):
Das T4e hat eine Schaftlagemarkierung, die bei leicht
schrägem Einbau von oben nach oben zeigt.
Beachten Sie Punkt auf dem gelben Aufkleber am
Schaftende. Diese markiert die Position der
Entlüftungsöffnung im Korpus:
a) Bei Einbau nach unten, also wenn die Kerze tiefer
als das Schaftende liegt, ist das Tensiometer mit der
Markierung nach oben einzuführen. Der optimale
Einbauwinkel liegt zwischen 25° ... 65°.
(a)
(a)
b) Bei Einbau nach oben, also wenn die
Kerze höher als das Schaftende liegt, ist
das Tensiometer mit der Markierung nach
unten einzuführen. Der optimale Einbauwinkel
liegt bei ca. 5°.
(b)
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Tensiometer T4 und T4e
Externe Befüllung (nur bei T4e!!)
In eingebautem Zustand werden Tensiometer durch
zwei Kapillarröhrchen neu befüllt bzw. entlüftet. Die
Röhrchen können verlängert werden. Mit der
mitgelieferten Befüllspritze kann ein Messbereich bis
min. -800 hPa sichergestellt werden, mit dem Befüllkit
BKTex bis -850hPa.
Referenzdruck
Der atmosphärische Druck wird über eine wasserdichte
Teflonmembran durch das Kabel zum Druckaufnehmer
geleitet. Die Membrane muss einen freien
Kontakt zur Atmosphäre haben und sollte nie in
Wasser tauchen
Kabelverschraubung (IP67)
T4 und T4e können, falls erforderlich, vollständig
vergraben werden. Mit spezieller, optionaler
Verschraubung kann ein Plastikschutzschlauch
angeschlossen werden.
Acrylglas-Schaft
Einteilige Schäfte können je nach Wunsch eine Länge
von 10 bis 200 cm haben. Ab 200 cm sind die Schäfte
geteilt und mit Schraubadapter verbunden - bis nahezu
beliebiger Gesamtlänge.
Sensorkorpus incl. Elektronik
Direkter Anschluss an die Tensiometerversorgung TVbatt
Druckaufnehmer
Öffnung des Druckaufnehmers, Lage des
Entlüftungsröhrchens (nur T4e).
Hochwertige keramische Kerze
wassergefüllt, mit Befüllröhrchen (nur T4e)
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Tensiometer T4 und T4e
5. Beim T4e wird schließlich das Wärmedämmrohr über die
Befüllröhrchen geschoben.
6. Schieben Sie die Wasserablaufmanschette nach unten, bis Sie am
Boden anliegt.
7. Belassen Sie stets die Schutzkappe auf dem Stecker, sofern
dieser unverschraubt ist, weil Schmutz die Dichtigkeit beeinflussen
kann.
8. Tensiometer-Anschlusskabel mit 5 m, 10 m oder 20 m Länge
gemäß Belegung anschließen (siehe Kapitel "Anschluss des T4").
Das T4 kann angeschlossen/betrieben werden mit:
• Datenloggern zur Analogwertspeicherung
• dem Infield7 zum Auslesen aktueller Messwerte oder zum
Auslesen der gespeicherten Messwerte
Bitte beachten Sie:
Insbesondere bei nassen, tonigen Böden kann sich beim einführen
des Tensiometers ein hoher Überdruck aufbauen. Daher sollten
die Druckwerte mit einem INFIELD7 Messgerät oder einem
Datenlogger kontrolliert werden.
Je weniger Luft im Tensiometer ist und je besser die
Bodenwasserleitfähigkeit, desto schneller reagiert das
Tensiometer.
Ist der Boden trockener als -900 hPa hat es keinen Sinn, das
Tensiometer zu befüllen. Wiederbefüllt wird dann, wenn das
nächst tiefere Tensiometer wieder den Messwert erreicht hat, bei
dem das obere trocken gelaufen ist.
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Produktbeschreibung des T4/T4e
2 Produktbeschreibung des T4/T4e
2.1 Aufbau des T4
2.1.1 Korpus und Schaft
Im Korpus ist die gesamte Elektronik des T4 integriert. Das Gehäuse
besteht aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Die Elektronik ist
komplett hermetisch vergossen. Dadurch ist sie optimal gegen
Feuchte geschützt.
2.1.2 Drucksensor
Der piezoelektrische Drucksensor misst die Bodenwasserspannung
differenziell gegen den Umgebungsluftdruck. Dieser wird über die
wasserabweisende Membran am Kabel (weißes Schlauchstück) in
der Nähe des Steckers zur Referenzseite des Drucksensors geleitet.
Die zerstörungsfreie maximale Drucklast beträgt 3000 hPa.
Höhere Drücke, die beim Verschrauben von Kerze und Korpus,
sowie beim Einbau in nasse, tonige Böden oder bei Verwendung in
Triaxialgefäßen entstehen können, können den Sensor zerstören!
2.1.3 Referenzdruck
Der atmosphärische Referenzdruck wird durch die weiße
Teflonmembran am Kabel durch das Kabel hindurch zum
Druckaufnehmer geleitet. Die hydrophobe Membran absorbiert kein
Wasser und lässt kein Wasser durch. Kondenswasser kann jedoch
aus dem Kabelinneren entweichen.
Die weiße Membran am Kabel muss während den Messungen
Luftkontakt haben und darf dabei z. B. nicht untergetaucht sein,
weil sonst der Wasserdruck auf die Membrane als Fehler
gemessen würde.
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Produktbeschreibung des T4/T4e
2.1.4 Die keramische Kerze
Um die Bodenwasserspannung als Unterdruck in das Tensiometer zu
übertragen, ist eine semipermeable Membran nötig. Diese muss
mechanisch stabil, wasserdurchlässig und gasundurchlässig sein.
Die Kerze besteht aus keramischem Al 2 O 3 Sinter-material.
Das spezielle Herstellungsverfahren
garantiert homogene
Porosität bei guter Wasserleitfähigkeit
und sehr hoher
Festigkeit. Der Lufteintrittspunkt
(Bubble-Point) liegt bei über
15.000 hPa. Wird der Boden
trockener als 15000 hPa, baut
sich der Unterdruck im
Tensiometer ab und die
Messkurve geht gegen 0 hPa.
Die Kerze ist im Vergleich zu
herkömmlichen porösen
Keramiken sehr robust.
Mit diesen Eigenschaften ist sie hervorragend als semipermeable
Membran für Tensiometer geeignet und hat sich zigtausendfach
bewährt.
Auf die Tensiometerkerze gewähren wir eine lebenslange Garantie
gegen Bruch!
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Produktbeschreibung des T4/T4e
2.2 Externe Befüllung (T4e)
Das Druckaufnehmer-Tensiometer
T4e hat im Unterschied
2
zum T4 zwei Edelstahlleitungen
die über den Schaft
hinaus geführt sind, um eine
externe Befüllung im Gelände
relativ einfach zu ermöglichen.
Das kürzere markierte Befüllröhrchen
reicht bis an den
Grund der Kerze (1), das
1
längere nicht markierte
Entlüftungsröhrchen ist am
Ende des Korpus fixiert (2). Die beiden Röhrchen sind mit einem
Verbindungsschlauch verbunden.
Der Befüllvorgang richtet sich nach der Einbaulage (siehe Kap. 3.2
„Wahl der Einbaulage“ )
2.3 Analoge Ausgangssignale
Das T4 liefert als analoges Signal die Bodenwasserspannung. Die
Bodenwasserspannung wird als lineares Spannungssignal von -
85mV – 100mV ausgegeben und direkt an fast alle Datenlogger oder
Messdatenerfassungsgeräte anschließbar.
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Installationshinweise
3 Installationshinweise
3.1 Konzeption und Installation im Feld
3.1.1 Wahl des Messortes
Der Messpunkt sollte repräsentativ für die zu messende Fläche sein.
Daher sollten bei heterogenen Böden im Vorfeld – oder beim Einbau
selbst – mehrere Sondierungsbohrungen gemacht werden.
Bei bewirtschafteten Flächen (Pflanzenbestand) sind Wurzelverteilung
und Wachstum während der Messdauer zu
berücksichtigen. Feinwurzeln bilden sich um die Tensiometerkerze
aus, da diese eine zwar magere aber sichere Wasserquelle darstellt.
Daher eher den Wurzelraum vermeiden oder das Tensiometer je
nach Wurzelwachstum umsetzen.
Störende Einflüsse wie Wegränder, Feldränder, Hanglagen oder
auch kleine Senken sollten vermieden - oder aber bei der
Interpretation entsprechend berücksichtigt werden.
3.1.2 Anzahl der Tensiometer je Horizont
Die Varianz der Wasserpotentiale nimmt nach unten hin ab. In
sandigen oder kiesigen Unterböden genügt in der Regel ein
Messpunkt je Tiefe, - nahe der Bodenoberfläche sind ca. 3
Messpunkte empfehlenswert.
Faustregel: Je heterogener der Messort und der Bodenaufbau,
desto mehr Messpunkte sind erforderlich.
3.1.3 Größe des Messfeldes
Je weiter die Messpunkte auseinander liegen und je höher deren
Anzahl der Parallelen, umso geringer wirken örtlich bedingte
Heterogenitäten.
Für eine differenzierte Beschreibung der Bodenwassersituation,
sollten zumindest je 2 Tensiometer pro Horizont vorgesehen werden,
eines im oberen und eines im unteren Bereich.
• Genauigkeitsanforderung: bei einem single-ended Anschluss tritt
je 10 m Kabel ein Genauigkeitsverlust auf. (Kompensation des
Spannungsabfalls bei single-ended Anschlüssen: siehe Kapitel
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Installationshinweise
3.6.1, „Messfehler bei massebezogenen single ended
Anschlüssen“)
• Blitzexponiertheit der Fläche: die Messkabel wirken wie
Antennen und sollten daher nur so lang wie nötig gewählt
werden.
Eine Länge von mehr als 100 m ist daher generell nicht
empfehlenswert, jedoch möglich. Anschlusskabel finden Sie im
Kapitel 7.2 "Zubehör".
3.1.4 Strahlungsschutz (nur für T4e)
Nach der aktuellen Auswertung einer Messkampagne von Prof.
Wolfgang Durner wurde festgestellt, dass die Befüllleitungen vor
Erwärmung und Sonneneinstrahlung geschützt werden sollten.
Halten Sie die Befüllrohre daher so kurz wie möglich. Befindet sich in
der Befüllleitung Luft, so verursacht diese Messwertschwankungen
bei sich ändernden Temperaturen (Wärmeausdehnung von Luft).
Daher sollten die Befüllleitungen isotherm oder wärmegedämmt
untergebracht oder im Boden verlegt werden.
Folgender Effekt kann eintreten:
Sind die Tensiometer frisch befüllt und die Leitungen wassergefüllt,
funktionieren die Tensiometer einwandfrei.
Befindet sich jedoch Luft in den oberirdischen
Befüllleitungsabschnitten, so erwärmt sich
diese bei Sonneneinstrahlung und dehnt sich
aus. Dies bewirkt ein Abfallen der
Wasserspannung im Tensiometer, wodurch
die entsprechende Menge Wasser in den
Boden fließt.
Das macht sich dadurch bemerkbar, dass der
Messwertverlauf bei Sonnenstrahlung unruhig
wird und um das tatsächliche Wasserpotential,
insbesondere bei niedrigen
Potentialen, „schwingt“.
Der ca. 30 cm lange Wärmedämmschlauch ist über das Schaftende
und die Befüllleitung sowie dem Sensorkabel zu schieben (siehe
Abbildung oben). Um Ameisennester zu verhindern ist auf einen
Abstand zum Boden zu achten (ca 5cm).
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Installationshinweise
3.1.5 Hüllrohre
Hüllrohre werden üblicherweise bei Schaftlängen größer 2 Meter
oder für Kies- oder Schotterböden eingesetzt, sowie für den
horizontalen Einbau von Profil- oder Schachtwänden. Das Hüllrohr
sollte ca. 30 … 50 cm vor der Kerze enden, damit Leckwasser oder
Kondenswasser nicht über das Hüllrohr zum Tensiometer geleitet
werden kann. Der Innendurchmesser des Hüllrohres sollte
mindestens 35 mm betragen.
3.1.6 Ideale Einbaubedingungen
Ideale Einbaubedingungen sind:
• Frostfreie Zeit.
• Feuchte Schluff- und Lößböden.
• Geringer Skelettanteil (Steine). Je steiniger der Boden, um so
häufiger muss eventuell gebohrt werden um in die gewünschte
Tiefe zu kommen.
3.1.7 Dokumentation
Jeder Messpunkt sollte:
• eingemessen werden; wichtig bei Einbau unter GOK
(Geländeoberkante),
• vor, während und nach dem Einbau fotografiert werden
• mit einer Bodenprobe „kartiert“ werden
• unter Angabe der Messtiefe und Seriennummer notiert werden
• sämtliche Verlängerungsmessleitungen sollten beidseitig mit der
Seriennummer des Tensiometers oder der Loggerkanalnummer
markiert werden (entsprechende Kabelmarkierclips sind als
Zubehör erhältlich).
3.2 Wahl der Einbaulage
Ideal ist die Einbaulage dann, wenn der ortstypische Wasserfluss
durch das Tensiometer nicht gestört wird. Weiter soll kein
präferenzieller Fluss am Schaft entlang zur Tensiometerkerze
geschaffen werden. Im Allgemeinen werden Tensiometer daher
schräg eingebaut.
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Installationshinweise
3.2.1 Einbau von oben (nur für T4e)
Bei Einbau von oben ist ein Winkel von 25° bis 65° zur Vertikalen
optimal für eine Spritzenbefüllung. In absolut vertikaler
Lage können Blasen in den Innenkanten des Korpus
hängen bleiben. Diese könnten aber mit einem Befüllkit
BKTex entfernt werden.
In dieser Lage, in der die Kerze tiefer liegt als das
Schaftende, ist das Befüllröhrchen das kürzere und
markierte Edelstahlröhrchen. Bei Befüllung wird in
dieses Röhrchen Wasser eingefüllt.
Den Schaft vor dem einsetzen des Tensiometers so
drehen, dass der Punkt auf dem gelben Aufkleber am Schaft nach
oben zeigt.
3.2.2 Einbau von unten (nur für T4e )
Bei einem schrägen Einbau z. B. von einer Profilwand oder einem
Brunnenschacht aus, sollten die Tensiometer für eine optimale
Befüllung in einem Winkel von ca. 5° nach oben gerichtet sein. D. h.
die Kerze liegt höher als das Schaftende.
Nun ist das Befüllröhrchen das längere
und nicht markierte Edelstahlröhrchen.
Den Schaft so drehen, dass der Punkt
auf dem gelben Aufkleber am Schaft
unten liegt.
3.3 Installation des T4
Zum Einbau des T4 im Freiland benötigen Sie folgendes Zubehör:
• Einen Tensiometer-Bohrer mit 25 mm Durchmesser, idealerweise
den formgeschmiedeten UMS Tensiometer-Bohrer.
• Meterstab, Wasserwaage, Winkelmesser, Marker.
• Protokollbuch und ggf. Fotoapparat zur Dokumentation des
Messstandortes, der Bodenprofile und Einbauorte.
• Evtl. Plastikbeutel für die Bodenprobe am Messpunkt.
• Strahlungsschutz- Wärmedämmrohr
• Evtl. Kabelschutzrohr
• Evtl. Hüllrohre (Innendurchmesser> 35mm)
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Installationshinweise
Bitte beachten Sie während der Installation und anschließend im
Betrieb folgende Punkte:
Die Kerze nicht mit der bloßen Hand berühren und nicht mit Fetten
oder Seifen in Berührung bringen, da diese das hydrophile
Verhalten verändern.
Die Kerze nicht länger als 5 Minuten an der Luft liegen lassen, da
sonst Tensiometerwasser von der Luft aufgenommen wird und das
Tensiometer neu befüllt werden muss.
Vorgehensweise:
1. Markieren Sie die Bohrtiefe an Bohrstock und Tensiometer
(Messpunkt ist die Kerzenmitte). Bohren Sie an der Stelle, an der
das Tensiometer eingebaut werden soll ein Loch mit der
gewünschten Tiefe. Die letzten 20 cm vorsichtig bohren und den
Boden in das gekennzeichnete PE-Säckchen geben. Ein
Schaftabfluss stört bei Schrägeinbau den Messwert nicht, da das
Wasser vorher über den Boden entwässert wird und gar nicht zur
Keramikspitze vordringt.
Beachten Sie die Hinweise zum idealen Einbauwinkel im Kapitel
"Wahl der Einbaulage", um ein zuverlässiges Abziehen von Blasen
aus der Tensiometerkerze zu gewährleisten.
2. Bei Bohrern mit einem Durchmesser über 24 mm rühren Sie eine
Paste aus fein zerstoßenem Bodenmaterial an. Diese wird vor
dem Einsetzen des Tensiometers mit einem Rohr (D=20 mm, z.
B. Elektroinstallationsrohr PG 13,5) nach unten in das Bohrloch
gefüllt.
3. Nehmen Sie das mit etwas Wasser gefüllte Schutzfläschchen
von der Tensiometerkerze durch kippeln, evtl. durch Drehen im
Uhrzeigersinn ab.
Nur im Uhrzeigersinn drehen. Ohne wassergefüllte Schutzkappe
darf das Tensiometer nicht an der Luft liegen, da es dabei sehr
schnell austrocknet!
4. Schließen Sie das Tensiometer an ein Messgerät an, um den
Überdruck beim Einsetzen kontrollieren zu können. Führen Sie
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Installationshinweise
das T4 mit sanftem gleichmäßigem Druck ein. Die eingefräste
schwarze Markierung am T4e am Schaftende zeigt bei
Einbaulage „Kerze tiefer als Schaftende“ - nach oben, bzw. bei
Einbaulage „Kerze höher als Schaftende“ - nach unten.
Der Überdruck darf nicht über 3000 hPa steigen. Insbesondere bei
tonigen Böden kann sich ein hoher Überdruck aufbauen!
Das Tensiometer nicht einklopfen oder einhämmern, da dies Kerze
oder Druckaufnehmer zerstören kann.
5. Schieben Sie die Wasserablaufmanschette nach unten, bis sie
am Boden anliegt. Diese verhindert, dass Wasser am Schaft
entlang zur Kerze ablaufen kann.
6. Belassen Sie stets die Schutzkappe auf dem Stecker, sofern
dieser unverschraubt ist.
7. Tensiometer-Anschlusskabel mit 5 m, 10 m oder 20 m Länge
werden gemäß Belegung (siehe technische Daten) an Logger,
PC-Karten etc. angeschlossen.
8. Je weniger Luft im Tensiometer ist und je besser die
Bodenwasserleitfähigkeit, umso schneller reagiert das
Tensiometer.
9. Notieren Sie Seriennummer, Position und Einbautiefe.
10. Für das T4e gilt: Stecken Sie das mitgelieferte Strahlungs- und
Wärmedämmrohr über das Befüllrohr und das Schaftende. Das
Kabel wird hierzu in einem Bogen am Schaft nach unten geführt.
11. Führen Sie das Messkabel in einen Schutzschlauch verbißsicher
bis zum Messschrank bzw. Gebäude. Für langfristige
Feldinstallationen haben sich KG-Rohre DN100 oder
Wellschutzrohre Ø 100 mm bewährt. Für einzelne Kabel können
die Schutzschläuche DN23 ca. 10 cm tief geführt werden.
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Installationshinweise
3.4 Offset-Korrektur für nicht horizontale
Einbaulage
Das T4 ist auf horizontalen Einbau kalibriert. Wird es in einer davon
abweichenden Lage eingebaut, so ist die am Drucksensor hängende
Wassersäule zu kompensieren:
a) rechnerisch,
b) durch Eingabe des Einbauwinkels im Infield7
c) oder in der Konfiguration des Datenloggers .
Druckaufnehmer
5cm
m
Kerzenmitte
Bei senkrechtem Einbau (0° zur Normalen)
ist die Abweichung am größten. In diesem
Fall hängt eine Wassersäule von 5 cm
zusätzlich am Drucksensor. Diese verschiebt
den Nullpunkt um 5 hPa. Das heißt, bei 0
hPa Bodenwasserspannung zeigt das T4
bereits -5 hPa an.
Einbauwinkel zur
Vertikalen
0° 10° 15° 20° 25° 30°
Offset-Korrektur um [hPa] +5 +4,9 +4,8 +4,7 +4,5 +4.3
Einbauwinkel zur
Vertikalen
45° 60° 70° 75° 80° 90°
Offset-Korrektur um [hPa] +3,5 +2.5 +1,7 +1,3 +0,9 0
20/44

Installationshinweise
3.5 Anschluss des T4
3.5.1 Stichpunktmessungen mit dem INFIELD7
Das T4 wird mit einem 4-poligen Stecker ausgeliefert. Dieser kann
direkt an ein INFIELD7 Handgerät angeschlossen werden. Das
INFIELD7 ist ein Anzeige und Speichergerät, sehr handlich und
komfortabel in der Bedienung. Der Wert der Bodenwasserspannung
kann im INFIELD abgespeichert werden.
3.5.2 Anschluss- und Verlängerungskabel
Mit dem von UMS als Zubehör angebotenen Anschluss- und
Verlängerungskabel kann das T4 über die TV-batt (siehe Anhang)
einen Datenlogger oder andere Datenaufnahmegeräte
angeschlossen werden (die max. Versorgungsspannung von 18 VDC
muss beachtet werden).
Die Stecker der Anschluß- (CC-4/..) oder Verlängerungskabel (EC-
4/…) sind gut festzuziehen, bzw nach ein paar Minuten erneut
nachzuziehen. Erst dann ist die Steckverbindung absolut dicht.
3.5.3 Generelle Anforderungen
Der T4 Druckaufnehmer liefert ein unverstärktes Vollbrückensignal.
Dieser wurde mit 10,6 VDC kalibriert und erfordert eine stabilisierte
Spannungsversorgung.
Das Vollbrückensignal muss differenziell gemessen werden, also die
Differenz aus Signal – gegen Masse und Signal + gegen Masse
gebildet werden.
Die Versorgungsspannung muss konstant und stabilisiert sein.
Die maximale Versorgungsspannung ist 18 VDC.
Schließen Sie die Signal-Ausgänge des T5 niemals an eine
Versorgungsspannung an!
Wird das Tensiometer mit 10,6 V versorgt, dann liegen die Signale
in etwa in der Mitte bei 5,3 V. Diese Spannungsablage muss der
Datenlogger messen können. Viele Logger können das nicht.
Dann muss die TV-batt verwendet werden.
21/44

Installationshinweise
3.5.4 TV-batt Tensiometerversorgung
Das TV-batt Spannungsversorgungsmodul ist speziell für die
Versorgung der Tensiometer T3, T4, T4e, T5 und T5x ausgelegt.
Die TV-batt liefert stabilisierte 10,6 V, wobei Versorgung minus bei
-5 V und Versorgung plus bei +5,6 V liegt. Dadurch zieht die TV-batt
die Signale auf einen Bereich

Wartung und Pflege
4 Wartung und Pflege
4.1 Befüllung
Damit das T4 in der Lage ist, die Bodenwasserspannung schnell und
zuverlässig zu messen, muss es möglichst blasenfrei mit
entionisiertem und entgastem Wasser befüllt sein. Nach
Trockenperioden oder vielen trocken/nass Zyklen muss das T4 neu
befüllt werden.
Für alle Befüllmethoden wird folgendes benötigt:
• Für die Spritzenbefüllung: Befüllspritze mit Sperrhahn (beim
T4e im Lieferumfang enthalten)
• Entgastes, entionisiertes oder destilliertes Wasser
• Messgerät zum Überprüfen des Drucksignals
4.1.1 Wann muss das Tensiometer befüllt werden?
Tensiometer müssen neu befüllt werden wenn:
• der Verlauf der Messkurve zusehends flacher wird
• der Endwert von -850 hPa nicht mehr erreicht wird
• jedoch immer erst dann, wenn der Boden wieder feuchter als
900 hPa ist
Wird der Boden trockener als -850 hPa, dann verweilt der Messwert
auf dem Dampfpunkt (= 927 hPa bei 20°C und 950 hPa
Umgebungsdruck). Durch Diffusion und geringe Leckagen fällt dieser
Wert über Monate hinweg ab.
Wird der Boden trockener als -15000 hPa, dann wird der Unterdruck
deutlich schneller abfallen, weil die Kerze luftdurchlässig wird und
durch die einströmende Luft das Vakuum schnell abgebaut wird.
(siehe auch Kap. 6.1)
4.1.2 Befüllung im Labor
Um den besten Messbereich bis -900 hPa (bei Atmosphärendruck
1.013 hPa) zu erreichen, sollten die Tensiometer nach dieser
Methode blasenfrei im Labor befüllt werden. Ein Befüllkit wird
benötigt.
Entgasen von Kerze und Korpus:
1. Verbinden Sie das Befüllkit mit einer Vakuumpumpe. Die Pumpe
sollte 8 hPa gegen Vakuum erreichen können.
23/44

Wartung und Pflege
2. Schrauben Sie die Kerze mit Kerzenadapter im
Gegenuhrzeigersinn ab und entleeren sie. Die Kerze nicht mit
den Fingern berühren, sondern ein sauberes Tuch, z. B.
Küchenrolle, herumwickeln!
Die Sensormembran liegt berührungssicher in einer Bohrung (ca.
2 mm) im Korpus. Diese ist sehr empfindlich und kann selbst bei
nur leichter Berührung (z.B. mit einer Nadel) zerstört werden.
Dichtflächen und O-Ringe sollten vor Verschmutzung geschützt
werden.
3. Ist die Kerze ausgetrocknet wird sie z.B. über Nacht in Wasser
gestellt werden:
Wichtig: Kein Wasser in die Kerze hinein füllen. Die leere Kerze in
aufrechter Position in Wasser setzen, so dass nur (der größte Teil)
der Außenseite im Wasser steht. Ansonsten können sich
Lufteinschlüsse in der Keramik bilden.
Adapter für
Sensorkorpus
Vakuumanzeige
Adapter für
Keramikkerze
Anschluss für die
Vakuumpumpe
Abb.4.1: UMS Befüllkit BKT468
4. Die gesättigte Kerze in den Befülladapter stecken und an die
Entlüftung anschließen. Die Kerze wird, wie oben beschrieben
aufrecht in das Wasser gestellt.
24/44

Wartung und Pflege
5. Den zweiten Befülladapter auf den Druckaufnehmer-Korpus
stecken, bis zur Hälfte mit Wasser füllen, und an die Entlüftung
anschließen.
6. Starten Sie die Vakuum-Pumpe. Waren die Kerzen noch feucht,
dauert die Entgasung etwa 1 bis 2 Stunden. Klopfen Sie ab und
zu an Kerze und Korpus um Blasen zu lösen. Die Entgasung ist
abgeschlossen, wenn aus der Keramik und dem Korpus keine
Blasen mehr aufsteigen und die Kerze vollständig gefüllt ist.
7. Vor dem Zusammenschrauben von Kerze und Korpus schließen
Sie das Tensiometer an ein Messgerät an und beobachten das
Drucksignal. Die randvoll gefüllte Kerze und den Korpus
vorsichtig und ohne Luftblaseneinschluss zusammenschrauben.
Achtung: Der Überdruck darf dabei 2000 hPa nicht übersteigen –
der Berstdruck liegt bei 3000 hPa!
Nur für T4e:
8. Zuletzt wird mit der Befüllspritze Wasser in das schwarz
markierte Befüllröhrchen gedrückt. Dabei wird der Schaft mit der
schwarzen Markierung nach oben gehalten. Stecken sie den
Befüllschlauch gerade auf das Röhrchen
9. Drücken Sie mit der Spritze so lange Wasser durch das T8, bis
aus dem anderen Ende keine Luftblasen mehr austreten, jedoch
mindestens 25 ml. Kontrollieren Sie dabei den entstehenden
Überdruck.
10. Entfernen Sie die Befüllspritze und verbinden beide
Befüllröhrchen wieder mit dem Befüllschlauch
4.1.3 Befüllung im Gelände (T4e)
Mit der mitgelieferten 50 ml-Spritze kann das T4e in eingebautem
Zustand vor Ort befüllt werden. Als Anschluss dafür dienen die
Edelstahl-Kapillar-Röhrchen. Sind die Befüllröhrchen länger als 5 m
wird evtl. eine Vakuumpumpe benötigt – siehe Kapitel 4.1.4
Mit dieser einfachen Methode kann ein Messbereich von mindestens
-800 hPa erreicht werden.
Vorgehensweise:
1. Schließen Sie das Tensiometer an ein Messgerät (INFIELD) an
und beobachten das Drucksignal.
25/44

Wartung und Pflege
2. Ziehen Sie den Verbindungsschlauch am Befüllröhrchen (mit
Markierung bei Einbau nach unten, ohne Markierung bei Einbau
nach oben) ab.
3. Füllen Sie die Spritze und den Spritzenschlauch zu 2/3 mit
Wasser. Schließen Sie den Hahn und ziehen die Spritze auf,
damit sich ein Vakuum bildet. Durch Drehen der Spritze können
die Gasbläschen eingesammelt und aus der Spritze gedrückt
werden. Auf diese Art und Weise kann Tensiometerwasser
einfach entgast werden. Bitte wiederholen Sie diesen Vorgang
mindestens 3-mal.
4. Danach gehen Sie vor wie unter Kap. 4.1.2, 8-10
Achtung: Der Überdruck soll 2000 hPa nicht übersteigen!
Abb. 4.2 Einbau nach oben: Befüllröhrchen nicht markiert,
Entlüftungsröhrchen markiert.
Abb. 4.3 Einbau nach unten: Befüllröhrchen markiert,
Entlüftungsröhrchen nicht markiert.
26/44

Wartung und Pflege
4.1.4 Befüllung mittels Vakuumpumpe (T4e)
Um den größtmöglichen Messbereich zu erreichen, müssen die
Tensiometer mittels Vakuumpumpe vollständig entgast werden.
Diese Methode kann für eingebaute oder nicht eingebaute
Tensiometer in jeder Einbaulage angewendet werden.
Das UMS-Befüllkit BKTex enthält alle benötigten Geräte:
Handvakuumpumpe (oder VK-lite), Druckflasche mit Verbindungsschläuchen
sowie eine Befüllspritze mit Hahn.
Vorgehensweise:
1. Schließen Sie das Tensiometer an ein Messgerät (INFIELD) an
und beobachten während des Befüllvorgangs das Drucksignal.
2. Ziehen Sie den Verbindungsschlauch am Befüllröhrchen (mit
Markierung bei Einbau nach unten, ohne Markierung bei Einbau
nach oben) ab.
3. Füllen Sie die Spritze und den Spritzenschlauch, wie unter
4.1.2/3 beschrieben zu 2/3 mit entgastem Wasser. Schließen Sie
den Hahn (!) und verbinden Befüllspritze mit Befüllröhrchen.
4. Verbinden Sie Vakuumflasche und Entlüftungsröhrchen.
Evakuieren Sie die Flasche bis zum maximal möglichen Vakuum.
Dabei vergrößert sich die im Tensiometer befindliche Luftblase.
Der Hahn der Befüllspritze wird nun 2 bis 3 mal kurz geöffnet,
damit Wasser nachfließen kann und die Blase in die
Vakuumflasche entweicht. Die Prozedur 2-3 mal wiederholen.
5. Wenn in die Vakuumflasche keine Luftblasen mehr kommen, den
Hahn zur Vakuumflasche schließen und diese abnehmen. Mit der
Befüllspritze ca. 5 ml Wasser nachdrücken. Die Spritze entfernen
und die Kapillarleitungen mit dem Verbindungsschlauch wieder
verschließen.
4.1.5 Befüllung im Gelände von T4 Tensiometern
Das T4 Tensiometer muss im Gegensatz zum T4e Tensiometer
komplett ausgebaut werden, um neu befüllt zu werden (Befüllvorgang
wie unter 4.1.2 „Befüllung im Labor“).
27/44

Wartung und Pflege
Abb. 4.4 Einbau nach unten: Befüllröhrchen markiert,
Entlüftungsröhrchen nicht markiert.
Abb. 4.5 Einbau nach oben: Befüllröhrchen nicht markiert,
Entlüftungsröhrchen markiert.
28/44

Wartung und Pflege
4.2 Überprüfung
4.2.1 Kalibrierung
Das T4 ist werksseitig kalibriert. Der Offset liegt bei 0 hPa, die
Kennliniensteigung ist linear (Steigung abhängig vom eingestellten
Signalbereich). Generell empfehlen wir, dass alle Messgeräte, zur
Qualitätssicherung der Messdaten, jährlich überprüft und alle zwei
Jahre nachkalibriert werden.
Eine Kalibrierung kann durch UMS oder mit als Zubehör erhältlichen
Geräten durchgeführt werden.
4.2.2 Überprüfen des Offset
Ohne Druckunterschied zwischen Kerzeninnerem und Umgebung
sollte das Signal idealerweise 0 hPa betragen.
Eine evtl. Abweichung kann auf zweierlei Arten gemessen werden:
1. Stellen Sie das befüllte T4 in ein Becherglas und füllen dieses mit
entionisiertem Wasser 7,5 cm hoch auf. Warten Sie, bis sich der
Wert stabilisiert hat. Sind Blasen im Tensiometer dauert dies evtl.
sehr lange. Der gemessene Wert entspricht annähernd dem
Nullpunkt und sollte bei 5 hPa liegen.
2. Zuverlässiger kann der Nullpunkt überprüft werden, indem die
Kerze abgeschraubt wird. Dazu wird der letzte Wassertropfen
aus dem Korpus geklopft/geblasen.
Die Sensormembran liegt berührungssicher in einer Bohrung (ca.
2 mm) im Korpus. Diese ist sehr empfindlich und kann selbst bei
nur leichter Berührung (z.B. mit einer Nadel) zerstört werden. O-
Ring und Gewinde müssen von Verschmutzungen frei gehalten
werden.
Entfernen Sie nach dem Öffnen durch Schütteln das Wasser aus
dem Druckaufnehmer. Der Druckwert muss nun ebenfalls im Bereich
5 hPa liegen.
Vor dem Zusammenschrauben des T4-Korpus mit der Kerze müssen
der Drucksensor und die Kerze wieder mit entgastem und
entionisiertem Wasser befüllt werden (siehe dazu Kap. 4.1.2
"Befüllung im Labor").
29/44

Schutz der Messeinrichtung
5 Schutz der Messeinrichtung
5.1 Diebstahl und Vandalismus
Ausreichender Schutz vor Diebstahl, Vandalismus oder durch die
Bewirtschaftung sollte gegeben sein. Daher sollten Messflächen
eingezäunt sein und ein Hinweisschild den Untersuchungszweck
erläutern.
5.2 Schutz der Kabel
Kabel sollten gegen Verbiss durch Schutzschläuche geschützt
werden. Wir bieten dazu auch nachträglich montierbare, teilbare
Schutzschläuche an.
5.3 Frost
5.3.1 Schutz vor Frost
Tensiometer sind mit Wasser gefüllt und daher vor Frost schützen.
Befüllte Tensiometer nicht bei Temperaturen unter –5 °C lagern,
auch nicht über Nacht im Auto oder in Messhütten liegen lassen.
Bitte befüllen Sie die Tensiometer nicht mit Ethanol, da dies
korrosiv auf PMMA (Kerzenadapter, Korpusboden) wirkt und diese
zerstören kann.
Weiter raten wir davon ab, Tensiometer mit Decalin,
Monoethylenglycol, Diethylenglycol zu befüllen. Diese Zusatzstoffe
können Tensiometerwerkstoffe beschädigen, die Keramikfunktion
stören und in den Boden eindringen, wenn die Tensiometer trocken
laufen. Es sind Sondertensiometer ( T3 ) zur Befüllung mit Ethanol
lieferbar. Dadurch können Tensiometer bis - 20°C eingesetzt werden.
T4 Tensiometer können auch im Winter befüllt im Boden verbleiben,
wenn sie tiefer als ca. 20 cm eingebaut sind. Gefriert das
Tensiometerwasser, dann springt der Messwert auf einen konstanten
Druck-/Unterdruckwert. Bei Auftauen misst dass Tensiometer weiter.
30/44

Schutz der Messeinrichtung
5.3.2 Vorgehensweise bei der Entleerung (siehe auch
Kap. 4.1)
T4e Druckaufnehmer-Tensiometer
1. Entfernen der Schlauchkupplung vom Befüllröhrchen.
Das Befüllröhrchen ist bei:
• Einbau nach unten das markierte Röhrchen
• bei Einbau nach oben das nicht markiert Röhrchen.
2. Befüllspritze mit dem Befüllröhrchen verbinden und mit der
Spritze das Tensiometerwasser komplett absaugen.
3. Verschließen der Röhrchen mit der Schlauchkupplung.
T4 Druckaufnehmer-Tensiometer oberhalb der Frostschutztiefe
müssen ausgebaut und entleert werden.
5.4 Blitzschutz und Erdung
Messgeräte im Freiland sind immer durch Überspannungen
gefährdet. Wo technisch machbar, sind Überspannungs- und
Verpolschutz realisiert. Wenn Sie Fragen zu einer optimalen
Integration des T4 in ein Meßsystem haben, wenden Sie sich bitte an
unsere Systemingenieure.
Leider gibt es keinen hundertprozentigen Blitzschutz! Blitze sind nicht
exakt berechenbar und nach Region, Spannung und Zerstörungskraft
stark unterschiedlich. Es sind Blitz-schutzvorkehrungen zu treffen,
sofern ein Messsystem mit mehreren Sensoren und Datenloggern
aufgebaut wird. Diese können passiv durch einen oder mehrere
Erdungsstäbe möglichst mit Grundwasseranschluss, aber ohne
elektrische Verbindung zur Messeinrichtung (!!) erfolgen.
Beim aktiven Blitzschutz wird jeder Sensor und der Logger individuell
mit einem geerdeten Blitzschutzmodul ausgestattet. Diese sind
ebenfalls über UMS lieferbar.
31/44

Schutz der Messeinrichtung
Empfehlung für den Aufbau von Blitzschutz- und Erdungsmaßnahmen
für den Batteriebetrieb
Vorab-Recherche Entfernung der Messfelder voneinander
(Potentiale ausmessen)
Allgemeine Empfehlung bei einem 2 m Masten existiert ein 45°
für den Blitzschutz am Schutzwinkel gegen Blitzeinschlag. Der
Masten
Blitzschutzstab ist am oberen Ende des Masten
zu befestigen. Unten am Masten ist über eine
Allgemeine
Empfehlungen für den
Blitzschutz im Gehäuse
Allgemeiner System-
Blitzschutz für Stationen
mit Gehäuse und Mast
Schelle die Erdleitung anzuklemmen
Die Schutzgeräte sind alle in einer Ecke im
Schaltschrank zu positionieren. Parallel
verlaufende Leitungen zu und von den
Blitzschutzmodulen sind zu vermeiden.
Die Potentialausgleichsleitung zwischen Mast
und Kreuzstaberder wird ca 50 cm unter der
Bodenoberfläche (GOK) verlegt.
Allgemeiner Blitzschutz
mit Staberdern
Für eine normenkonforme Erdung muss der
Staberder (25 mm) mindestens 2,50 m im
Boden unter der Frostschutztiefe, d.h.
insgesamt also 3 m tief, eingeschlagen werden.
Kreuzstaberder sind wegen der geringeren
Tiefe nur bedingt zu empfehlen. Dies hängt
vom Boden ab, bzw. dem Wassergehalt,
Tongehalt und Flurabstand.
32/44

Matrixpotential negativ
Zusätzliche Hinweise
6 Zusätzliche Hinweise
6.1 Maximaler Messbereich und Interpretation von
Messdaten
Tensiometer messen nur bis zum Dampfpunkt, der bei 20 °C bei 23
hPa über Vakuum liegt. Bei einem Atmosphärendruck von 950 hPa
messen die Tensiometer daher bis maximal -927 hPa, auch wenn der
Boden weiter austrocknet (siehe Abb. 6.1).
Interpretation Messwerte bis über 15 bar nahe der
Bodenoberfläche
100000
10000
1000
100
10
Matrixpotential Boden
Tensiometermesswert
1
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Zeit
Abb. 6.1: Interpretation der Messwerte bis über 15 bar
Trocknet der Boden weiter als 15 bar aus, dann wird die Keramik
luftdurchlässig und der Messwert geht schnell gegen Null.
33/44

Matrixpotential negativ
Zusätzliche Hinweise
Trocknet der Boden nicht bis zu 15 bar aus, weil es vorher geregnet
hat, dann saugt sich das Tensiometer das Bodenwasser wieder
zurück. Dieses Wasser enthält jedoch gelöste Gase, die beim
erneuten Austrocknen ausgasen werden, wodurch das
Ansprechverhalten schlechter wird,- die Kurve wird flacher und das
Tensiometer erreicht nur langsam die Wasserspannung des Bodens.
Je nach Größe der Luftblase im Tensiometer wird auch der maximale
Wert nicht mehr erreicht (siehe Abb. 6.2).
Interpretation Messwerte unter 10 bar in tieferen
Bodenschichten
10000
1000
100
10
Matrixpotential Boden
Tensiometermesswert
1
0 5 10 15 20 25 30 35
Zeit
Abb. 6.2 Interpretation der Messwerte bis 10 bar
Wasserspannungenänderungen geschehen vergleichsweise
langsam, daher ist ein sprunghafter Kurvenverlauf Anzeichen für
eine Störung wie zum Beispiel Wackelkontakte, Feuchtigkeit in
beschädigten Leitungen oder Steckern, schlechte Stromversorgung
oder Datenloggerprobleme.
Bei T8 und T4e können Sprünge im Kurvenverlauf auch durch
Sonneneinstrahlung auf die Befüllröhrchen begründet sein. Bitte
schützen Sie diese durch ein Wärmedämmrohr (näheres siehe Kap.
3.1.4).
34/44

Zusätzliche Hinweise
6.2 Temperatureinflüsse während der Messung
Wird der Sensor getaktet versorgt, so sollte der Sensor 10 Sekunden
vor der Messung mit Spannung versorgt werden. Bei einer getakteten
Messung ist der Selbsterwärmungseffekt vernach-lässigbar.
Die Korrelation Bodenwasserspannung/Wassergehalt ist temperaturabhängig.
Der Einfluss ist gering bei Bodenwasserspannungen 0
… 100 hPa 0 … 6 hPa/K, jedoch hoch bei
Bodenwasserspannungen über 1000 hPa:
RT
ln
M o
= Wasserspannung R = Gaskonstante (8,31J/mol K)
M = Molekulargewicht p = Dampfdruck
p o = Sättigungsdampfdruck bei Bodentemperatur
(siehe Wasserdampftafeln, Scheffler/Straub, Grigull)
6.3 Einfluss des Wasserdampfdruckes auf den
Zusammenhang pF/WG:
Wird ein Boden mit konstantem Wassergehalt von 20 °C auf 25 °C
erwärmt, so reduziert sich die Wasserspannung im Boden durch den
gestiegenen Wasserdampfdruck (wirkt der Wasserspannung
entgegen) um etwa 8,5 hPa.
Temperatur
in °C
Druckänderung
je Kelvin
in [hPa]
4 10 16 20 25 30 50 70
0,6 0,9 1,2 1,5 1,9 2,5 7,2 14
6.4 Osmotischer Effekt
Die Keramik mit einer Porenweite (r=0,3 m) kann Ionen kaum
sperren. Eine Beeinflussung des Messwertes durch osmotischen
Effekt ist daher vernachlässigbar. Hält man das T8 in eine gesättigte
NaCl-Lösung, so zeigt es kurzzeitig 10 hPa an und geht dann wieder
auf 0 hPa zurück.
35/44

Fehlersuche
6.5 Einsatz als Piezometer
Das T8 kann auch als Piezometer zur Messung von Stauwasser
(Überdruck) verwendet werden. Der gemessene Druck wird dabei
über den Zusammenhang
p
H 2O
g h [hPa]
umgerechnet in:
h
p
g
H 2O
H2O bei 20°C: 0,998205 kg/dm 3 , bei 4°C: 1,0 kg/dm 3 .
[Pa] = N/m²; [N] = kg*m/s²; [Pa] = kg/(s 2 *m).
Eine Wassersäule von 100 cm erzeugt näherungsweise folgenden Druck: p
[Pa= N/m²] = 998,205 kg/m³ x 9,81 m/s² x 1 m
p = 9792,39 [kg/m³ * m/s² * m ] = 97,92 hPa. Umgekehrt entsprechen 100
hPa bei 20°C einer Wassersäule von 102,15 cm.
7 Fehlersuche
An dieser Stelle möchten wir auf unsere Internetseite hinweisen, da
Sie sich dort immer aktuell über die FAQ´s informieren können.
http://www.ums-muc.de/support/faq/tensiometer.html#203
36/44

Anhang
8 Anhang
8.1 Technische Daten
Material u. Abmessungen
Keramik
Gehäusematerial
Schaftmaterial
Kabel (Standard)
Bei Schäften bis 120 cm
Bei Schäften ab 121 cm
Stecker
Messbereich
Al 2 O 3 Sinter, Lufteintrittspunkt > 15.000
hPa ; Länge 60 mm, 24 mm
PA6 GF30
Kerbschlagfestes PMMA, 25 mm
Länge 1,5 m ab Druckaufnehmer-Kopf
Länge 0,6 m ab Schaftende
4- polig, Schraubgewinde M12, (IP67)
Druckaufnehmer
-1000 hPa ... +1000 hPa (elektronisch)
-850 hPa ... +1000 hPa (physikalisch)
Bodenwasserspannung -850 hPa … 0hPa (Tensiometer)
Stauwasserbereich 0 hPa … 1000 hPa (Piezometer)
Signal
Druckaufnehmer
Druckpotential
-100 mV..85 mV entspr.
1000 hPa ... -850 hPa
Genauigkeit
Druck
Versorgung
Versorgungsspannung V in
Strombedarf
Medienverträglichkeit
± 5 hPa
10,6 V DC über TV-batt (empfohlen)
1,3 mA bei 10,6V (TV- batt)
PH-Bereich: pH 3 ... pH 10
Begrenzt für Medien, die nicht Silizium,
Floursilikon, EPDM, PMMA und
Polyetherimid angreifen.
37/44

Anhang
8.2 Zubehör
Das folgende Tensiometer Zubehör ist bei UMS erhältlich.
8.2.1 Anschluss- , Verlängerungskabel und Tensiometerversorgung
Anschlusskabel zum Verbinden der Tensiometer z. B. mit einem
Datenlogger, etc..
Ein Ende mit Buchse M12/IP67, ein Ende mit Aderendhülsen:
UMS Art.-Bez.:
Länge
CC-4/5
5m
CC-4/10
10m
CC-4/20
20m
Verlängerungskabel mit Stecker und Buches M12/IP67:
UMS Art.-Bez.:
Länge
EC-4/10
10m
EC-4/20
20m
Sonderzubehör: Kabelmarkierclips
UMS Art.-Bez.:
Stück
KMT 30xNummernset 1-30
Konstante Spannungsversorgung 10,6V:
UMS Art.-Bez.:
TV-batt
TV-batt/DL2e
Schutzschläuche
UMS Art.-Bez.:
Schutzschlauch
Beschreibung
Modul für Vorverdrahtungen im Schaltschrank
Im DL2e Rahmen für den direkten Anschluß der
Tensiometer an die Versorgung und an den
Datenlogger DL2e
Beschreibung
Mehrere Größen, teilbar für spätere Nachrüstung
Individuelle Längen auf Anfrage.
38/44

Anhang
8.2.2 Handmessgerät
UMS Art.-Bez.:
Beschreibung
INFIELD 7b/c INFIELD7 Handmessgerät für manuelle
Messungen. Anzeige und Speicherung von
Wasserspannung, Bodentemperatur und
Befüllzustand. Korrektur von Schaftlänge und
Einbauwinkel. Für alle UMS - Tensiometer
geeinget.
8.2.3 Tensiometer-Bohrer
UMS Art.-Bez.:
Beschreibung
TB-25 Formgeschmiedeter Tensiometer Stechbohrer
mit Schlagkopf. Die Spitze der Schneide
entspricht dem Durchmesser der Kerze, so dass
Tensiometer bzw. Saugkerzen im Kerzenbereich
passgenau im Bohrloch sitzen. Dadurch entfällt
die Notwendigkeit zum Einschlämmen der Kerze!
Set bestehend aus Griff mit Schlagkopf,
Stechbohrer 100 cm und Verlängerung 100 cm.
39/44

Anhang
8.2.4 Befüll- und Kalibrierkits
Befüllkit für externe Befüllung
UMS Art.-Bez.:
Beschreibung
BKTex Befüllkit für T4 und T4e .
Zur Befüllung von eingebauten Tensiometern.
Bestehend aus Hand-Vakuum-pumpe, 250 ml
Druckflasche, Befüllspritze, Verschlauchung,
Ventilen.
Labor- Befüllkit
UMS Art.-Bez.:
Beschreibung
BKT468 Labor-Befüllkit für Tensiometer T4, T6 und T4.
Bestehend aus Laborständer, einem Adapter
passend für T4, T6 und T4
500 ml Druckflasche, Manometer,
Verschlauchung, Becher, Befüllspritze.
Alle Glas-Druckflaschen sind kunstoffummantelt und
implosionsgeschützt.
40/44

Anhang
8.3 Einheitenübersicht für Bodenwasser- und
Matrix-potentiale
pF hPa kPa=J/kg Mpa bar psi %rF
1 -10 -1 -0,001 -0,01 -0,1450 99,9993
2,01 -100 -10 -0,01 -0,1 -1,4504 99,9926
FK Feldkapazität 2.53 -330 -33 -0,033 -0,33 -4,9145 99,9756
Standard
Tensiometer
Messbereich
Permanenter
Welkepunkt
2.93 -851 -85,1 -0,085 -0,85 -12,345
3 -1.000 -100 -0,1 -1 -14,504 99,9261
4 -10.000 -1.000 -1 -10 -145,04 99,2638
4.18 -15.136 -1.513 -1.5 -15 -219,52 98,8977
5 -100.000 -10.000 -10 -1 00 -1.450,4 92,8772
Lufttrocken, 6 -1.000.000 -100.000 -100 -1 000 -14.504 47,7632
luftfeuchteabhängig
Ofentrocken 7 -10.000.000 -1.000.000 -1.000 -10 000 -145.038 0,0618
Anmerkung: 9,81 hPa entsprechen 10 cm Wassersäule
8.4 Anschlussbelegung
Anschlußbelegung
Signal Farbe Pin Funktion
V in braun 1 Versorgung +10,6 V DC (6…18V) geregelt
V- blau 3 Versorgung minus
A-OUT+ weiß 2 Analoger Ausgang +
A-OUT- schwarz 4 Analoger Ausgang -
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Stichwortverzeichnis
9 Stichwortverzeichnis
—A—
Anschluss des T4 24
Anschlußbelegung 46
Anschlußfehler 4
atmosphärische Referenzdruck 12
—B—
Befülladapter 28
Befülleinrichtung / Labor 27
Befülleinrichtung mittels
Vakuumpumpe 31
Befüllleitungen 17
blasenfreie Befüllung 26
Blitz 4
Blitzexponiertheit 17
Blitzschutz 36
Blitzschutzvorkehrungen 36
Bodenwasserleitfähigkeit 11, 22
Bodenwasserspannung 14
Bohrlochdurchmesser 9
Bubble Point 13
—D—
Drucklast maximale 12
—E—
Einbautiefe 8
Einheitenübersicht 46
Einschlämmen 9
Entgasen von Kerze und Korpus 26
entionisiertes Wasser 33
Entlüftungsöffnung 9
Epfindlichkeit der Sensormembran 27
Ethanol 34
—F—
frostsicher 35
—H—
hydrophil 5, 21
—I—
Ideale Einbaubedingungen 18
Infield 7 24, 44
Installation des T4 19
—K—
Keramik 5
Kerzenmaterial 13
Korrelation
Wasserspannung/Wassergehalt
40
Kurzanleitung 10
—L—
Luftblaseneinschluss 28
Lufteintrittspunkt 26
—M—
Markierung 18
maximale Drucklast 4
Messbereich bis 900 hPa 26
Messleitungen 4
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Ihre Ansprechpartner bei UMS:
—O—
Offset 33
Offset-Korrektur 23
Offsetüberprüfung 33
Optimaler Einbauwinkel 9
Osmose 41
—P—
pF/WG 40
piezoelektrisch 12
PMMA 34
Porosität 13
präferenzieller Fluss 19
—R—
Referenzdruck 12
repräsentativer Standort 16
—S—
schwarze Markierung am Schaftende
22
semipermeable Membran 13
Spritzenbefüllung 19
Strahlungsschutz 17
—T—
T4e
Einbau von oben 19
T4e 8
Strahlungsschutz 17
T4e
Einbau von unten 19
T4e
Befüllung im Gelände 28
T4e
Befüllkit BKTex 31
T4e Externe Befüllung 14
Technische Daten 42
Teflonmembran 12
Tensiometer-Anschlusskabel 22
Tensiometerkerze 9
Tensiometer-Stechbohrer 44
Triaxialgefäße 4, 12
TV-batt 25
—U—
Überdruck 22
—V—
Vandalismus 34
VDE-Vorschriften 4
Verifizierung 6
—W—
Wärmedämmschlauch 18
Wasserablaufmanschette 11, 22
Wurzelwachstum 16
—Z—
Zubehör für Befüllung 26
Zubehör für den Einbau 19
Zusammenhang von Wassersäule
und Druck 41
Ihre Ansprechpartner bei UMS:
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Ihre Ansprechpartner bei UMS:
Vertrieb Georg v. Unold Tel:+49-89-126652-15
Email: gvu@ums-muc.de
Bedienungsanleitung Thomas Keller Tel:+49-89-126652-19
Email: tk@ums-muc.de
UMS GmbH Ph.: +49-89-126652-0
D-81379 München
Fax: +49-89-126652-20
Gmunderstr. 37
email: info@ums-muc.de
Rücknahme nach Elektro G
WEEE-Reg.-Nr. DE 69093488
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