Optische Temperaturmesstechnik

In den letzten Jahren wurde ein neues Temperaturmeßverfahren, das auf dem Einsatz optischer Fasern beruht, in die Geowissenschaften und in die geothermische Bohrlochmessung i. e. S. eingeführt. Das Konzept, das diesem Messprinzip zugrunde liegt, basiert auf der Messung der rückgestreuten Raman-Komponente des Laserlichtes in einer optischen Faser. Im Gegensatz zu anderen Anwendern dieser Technologie, konzentrierte sich das GFZ Potsdam in den letzten Jahren darauf, ein Bohrlochmeßsystem zu entwickeln. Um ein relativ einfaches Einbringen und Ausfahren der optischen Fasern im Bohrloch zu ermöglichen, sind die optischen Fasern in ein Bohrlochmeßkabel integriert, was eine mehrfache Nutzung der Fasern erlaubt.

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt stehen im GFZ drei speziell gefertigte Kabel unterschiedlicher Länge (max. 4300 m) für eine Nutzung zur Verfügung. Prinzipiell haben alle Kabel den gleichen Aufbau. Die optischen Fasern, die mit einem Acryl-Material beschichtet und von einem Stahl-Röhrchen (2 mm Durchmesser) umgeben sind, werden von einem Plastikmaterial umschlossen. Am Ende des Kabels wurde eine speziell gefertigte Abschlußdose angebracht in der die Faserenden durch einen Splice zusammengefügt sind. Das GFZ-System in seiner jetzigen Form ermöglicht die Messung von Temperaturen bis ca. 200 °C. Die Meßgenauigkeit beträgt rund 0.1 °C. Über Kalibrierungsmessungen wurde von Erbas et al., 1999, STR 99/19, berichtet. Mit Hilfe des DTS-Systems ist es möglich, Temperaturzustände entlang der gesamten Bohrlochachse (über die gesamte Kabellänge hinweg) sofort zu erfassen. Damit ist die Technik besonders für die Untersuchung zeitlicher Veränderungen des Temperaturfeldes prädestiniert, die als Folge von künstlichen oder natürlichen dynamischen Bedingungen auftreten.

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Dr. Jan Henninges
Geothermische Energiesysteme

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