PiCUS Schalltomograph

Unverzichtbar für die Restwandstärkenbestimmung

Der PiCUS Schalltomograph wird bei eingehenden Untersuchungen zur Verkehrssicherheit an Bäumen verwendet, um den Zustand des Holzes im Inneren von Stämmen mit Höhlungen oder Baumpilzen zu beurteilen. Besonders häufig sind schalltomographische Messungen im Bereich des Stammfußes von Bäumen, aber auch an Astungswunden und Astgabeln liefern die PiCUS Schalltomogramme wertvolle Hinweise für die Bewertung der Bruchsicherheit bei der Baumdiagnose.


Das Messprinzip

Der PiCUS Schalltomograph analysiert den Zustand des Holzes eines Baumes mit Hilfe von Schallsignalen. Das Instrument misst hochpräzise die Laufzeit von Schallwellen im Holz, die durch leichtes Klopfen mit einem elektronischen Hammer erzeugt werden.

Befindet sich zwischen Klopfpunkt und Sensor (Empfänger) ein Defekt, so müssen die Schallwellen einen längeren Weg nehmen, was sich durch eine längere Schalllaufzeit messen lässt. 

Unter Einbeziehung der Geometrieinformationen der Messebene werden Schallgeschwindigkeiten berechnet, die in einem Schalltomogramm dargestellt werden. Die höchst ermittelte Geschwindigkeit wird in dunkelbrauner Farbe angezeigt, geringere Geschwindigkeiten in abweichenden Farben. Da die Schallgeschwindigkeit mit den statischen Holzeigenschaften korreliert, kann sie als Maß für die Bruchsicherheit des Holzes dienen. So ist es zum Beispiel möglich, aus dem PiCUS Schalltomogramm auf die Restwandstärke hohler Baumstämme oder auf die Ausbreitung pilzlicher Defekte zu schließen.

Der Bereich des Querschnitts, der am stärksten zersetzt ist wird in blau dargestellt, der niedrigsten Geschwindigkeit in diesem Tomogramm. Im Kontrast dazu erscheint das intakte Holz in dunkelbrauner Farbe. Stadien zwischen gesundem und zersetztem Holz erscheinen in Farbabstufungen.

Mehr Messpunkte als Sensoren

Die Größe und die Form des Baumes bestimmen die Anzahl der Messpunkte, die notwendig sind, um ein präzises und hochaufgelöstes Tomogramm zu erhalten. Die PiCUS Technik unterscheidet zwischen Messpunkten (einfachen Nägeln) und Sensoren. Im Falle des PiCUS 3 Schalltomographen stehen 12 Sensoren zur Verfügung, trotzdem können beliebig viele Messpunkte, also Nägel, gesetzt werden. Wenn mehr Messpunkte gebraucht werden als Sensoren vorhanden sind, kann in mehreren Abschnitte gemessen werden. Dabei ist es wichtig, dass in jedem Abschnitt alle gesetzten Messpunkte zum Klopfen berücksichtigt werden. Durch Zusammensetzen der Abschnitte, errechnet der PICUS 3 automatisch Tomogramme für Bäume mit bis zu 99 Messpunkten.

Das Bild zeigt eine mögliche Sensorverteilung bei der Messung eines Baumes mit 24 Messpunkten bei 12 PiCUS Sensoren. 

Technische Details

Der PiCUS Schalltomograph 3 kann mit 6 oder 12 Sensoren, die in je einer Sensorkette montiert sind, betrieben werden. Das Gerät wird in einem robusten Messkoffer geliefert, der alles enthält, was für eine Schallmessung nötig ist: Maßband, Nägel, Messpunktnummern... Sogar der PiCUS Calliper Version 3 ist optional in den Messkoffer integrierbar. Dadurch ist der PiCUS 3 der kompakteste Schalltomograph, den wir je entworfen haben.

Stammdurchmesser des Baumes für PiCUS Schalltomographie: etwa 30/40 cm bis > 500 cm
Anzahl der Messpunkte ohne PC: bis zu 24
Anzahl der Messpunkte mit PC: bis zu 99
Anzahl der Sensoren: 6 / 12
Genauigkeit der Schalllaufzeitmessung: 1 µsec

Anwendung

Eine PiCUS Schallmessung besteht im Wesentlichen aus folgenden Schritten. Ein Lehrvideo finden Sie z.B. hier, oder am Ende dieser Seite.

1. Festlegung der Positionen der Messpunkte

Die Messpunkte werden sorgfältig in einer geraden Ebene um den Umfang des Baumes gesetzt. Sowohl die Position der Messebene als auch die Zahl der benötigten Messpunkte wird bestimmt durch die Form des Baumes und die fachkundige Einschätzung des vermuteten Defekts. 

2. Geometrie des Baumes in der Messebene ermitteln

Für die Geometrieerfassung gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die genauste und schnellste Methode ist das Triangulationsverfahren mit Hilfe des PiCUS : Callipers. Innerhalb weniger Minuten können selbst komplizierte Querschnitte exakt vermessen werden.


3. Schallmessung durchführen

Durch leichtes Klopfen mit dem elektronischen Hammer an jedem Messpunkt werden Schallsignale erzeugt, deren Laufzeit durch den PiCUS Schalltomographen gemessen wird.


4. Berechnung des Tomogramms

Die Software generiert 2D Tomogramme, die die Verteilung verschiedener Geschwindigkeiten in der Ebene darstellen. Mit dem Mauszeiger können im Tomogramm Messungen vorgenommen werden, zum Beispiel die Bestimmung der Restwandstärke.


5. 3D Darstellung von Messungen

Die Tomographieebenen eines Baumes können durch die Expert-Software zu einer 3D-Grafik des Baumes verrechnet werden, welche die Ausbreitung des Schadens plastisch darstellt.


Lesen Sie das Handbuch und weitere Informationen

Das Handbuch des PiCUS Schalltomographen finden Sie hier. Lesen Sie bitte auch dieses pdf, um mehr über die Anwendung und die Kombination von Schalltomographie (SoT) und elektischer Widerstandstomographie (ERT - TreeTronic) zu erfahren.

Kurze englische Übersicht über eine Schallmessung mit dem PiCUS Schalltomograph Version 3 und dem PiCUS Calliper 1 (English, 3:26 Minuten).

Ausführliche englische Videoanleitung zum Durchführen einer Schallmessung mit dem PiCUS 3 (English, 15 Minuten)

Ausführliche deutsche Anleitung zur Bedienung von PiCUS 3, PiCUS Calliper 3 und PC Software Q74. Verwenden vieler Messpunkte, Einmessen der Geometrie, Überlagerung Baumfoto mit Tomogramm. (Deutsch 21:29 Minuten)

Das Video zeigt, wie Tomogramme in Fotos des Baumes eingefügt werden können.