Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Traceable dynamic measurement of mechanical quantities

Eine Vielzahl an Anwendungen, die die Messung von Größen wie Kraft, Drehmoment und Druck erfordern, sind dynamisch. Jeder, der morgens schwungvoll auf die Waage steigt, kennt das prinzipielle Phänomen. Der Zeiger der Waage schlägt kurzzeitig stärker aus, bevor er sich auf einen Wert stabilisiert. Dier erste Ausschlag ist die dynamische Belastung, der stabilisierte Wert die statische Belastung. Die Waage wird über einen kurzen Zeitraum deutlich stärker belastet, als es statisch der Fall ist. In der Praxis spielt dieses Phänomen beispielsweise bei Crash-Tests eine Rolle.

Zumeist werden Messwandler derzeit statisch kalibriert. Dies hat seine Ursache darin, dass es bisher keine allgemein akzeptierten Verfahrensweisen oder Dokumentationsstandards für die dynamische Kalibrierung mechanischer Sensoren gibt. Seit langem ist aber bekannt, dass mechanische Sensoren ein klares dynamisches Verhalten aufweisen, dass umso stärker vom statischen Verhalten abweicht, je höher die Frequenz des Signals liegt, das auf den Sensor wirkt. Der Mangel an dynamischen Kalibrierstandards trifft auch auf die elektrischen Komponenten der Messkette zu. Die fehlende Rückführbarkeit führt dazu, dass die Industrie in einer Reihe von Anwendungsgebieten keine verlässlichen Messungen durchführen kann mit Folgen für die Sicherheit, Qualität und die Effizienz der Systeme und höheren Kosten. Das Projekt hat daher auch eine starke Unterstützung aus dem  bereich der Automobilindustrie, Herstellern und Anbietern von Mess- und Prüfeinrichtungen sowie von akkreditierten Kalibrierlabors und Normungsorganisationen.

Im Rahmen des Projektes wird eine metrologische Infrastruktur entwickelt werden, die die dynamische Kalibrierung der Größen Kraft, Drehmoment und Druck ermöglichen wird. Hierzu gehört auch die Bereitstellung primärer Kalibrierverfahren, Methoden für eine verläßliche Bestimmung der Messunsicherheit und die dynamische Rückführbarkeit der elektrischen Komponenten entlang der Messkette. Für die Kalibriereinrichtungen werden Sinus- und Pulsanregungen genutzt werden, so dass Kalibrierungen für den gesamten Frequenzbereich, der für die Industrie relevant ist, vorgenommen werden können.

Das Verbundprojekt wird von der PTB koordiniert. Daneben leitet die PTB die technischen Arbeitspakete "Dynamische Kraft", "Dynamisches Drehmoment" und "Elektrische Charakterisierung von Messverstärkern".

Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:

Projekt-Webseite

Ansprechpartner

Dr. Thomas Bruns
Tel.: 0531 592 1220
E-Mail: thomas.bruns@ptb.de