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Forschungsnachrichten der Abteilung 1

Nachrichten aus dem Jahresbericht 2006

Grundlagen der Metrologie

Die Kraft-Normalmesseinrichtungen der PTB dienen zur Darstellung der Einheit Newton von bisher 0,5 N bis 16,5 MN. Um diesen Messbereich zu kleineren Kräften hin zu erweitern, wurde eine neue Einrichtung in Betrieb genommen. Zur Rückführung werden statt herkömmlicher Belastungskörper moderne elektromagnetisch kompensierte Wägezellen verwendet. So können Kraftaufnehmer im Bereich von 1 mN bis 2...

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Gigantische Massen- und Volumenströme gasförmiger und flüssiger Medien werden in den Rohrleitungssystemen und Abfüllanlagen Deutschlands, Europas und weltweit bewegt, gemessen, zwischengehandelt und an den Endverbraucher verkauft. Angesichts der herausragenden wirtschaftlichen Bedeutung der Versorgung mit Gas, Wasser, Mineralöl, Wärme und neuerdings auch Kälte, und angesichts der politischen...

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Zur Geschwindigkeitsmessung von kleinen Weltraumpartikeln wurde ein Messaufbau entwickelt, der den beim Durchflug durch eine Laserlichtebene entstehenden Lichtblitz detektiert. Erste Funktionstests mit schnellen Miniaturgeschossen wurden erfolgreich absolviert. Der Messaufbau ermöglicht durch Detektion und Auswertung einzelner Lichtblitze auch die Untersuchung von Geschossgarben.

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Erstmals wurde ein modellbasiertes Konzept zur Darstellung des Momentandurchflusses einer strömenden Flüssigkeit entwickelt und mit ersten Untersuchungsergebnissen auf dem Hydrodynamischen Prüffeld belegt. Im Gegensatz zur sonst üblichen Durchflussmessung, bei der der mittlere Durchfluss über den Gesamtzeitraum einer Messung ermittelt wird, ermöglicht das neue, dynamische Verfahren erstmals die...

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Die 20-kN·m-Drehmoment-Normalmesseinrichtung der PTB gehört zu den besten Einrichtungen ihrer Art in der Welt. Um diese Spitzenstellung auch weiterhin sicherzustellen, werden regelmäßig Untersuchungen und Vergleiche durchgeführt. Dabei zeigte sich in den letzten Jahren eine kleine Unsymmetrie in den Armlängen des Hebels (der rechte Arm war ca. 10 μm zu kurz, der linke um etwa den selben...

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Für eine Reihe experimenteller und numerischer Untersuchungen an bauakustischen Modellprüfständen wurden detaillierte Daten über die mechanischen Eigenschaften der verwendeten Materialien benötigt. Zur Ermittlung solcher Materialeigenschaften, wie dem Elastizitätsmodul oder der Materialdämpfung, gibt es eine Reihe von etablierten – teils genormten Messverfahren. Diese liefern jedoch...

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Beim Experiment Ionenakkumulation wird die Masse akkumulierter Ionen und damit auch die Messunsicherheit von der Höhe des Ionenstroms am Kollektor bestimmt. Um mit der bestehenden Apparatur den maximalen Ionenstrom zu erzielen, wurden Simulationen und Messungen durchgeführt, mit denen die Parameter Gasdruck und Extraktionsspannung in der Ionenquelle sowie die Transmission des Dipolmagneten...

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Bauakustische Problemstellungen können sehr gut in kleinen Miniaturmodellen untersucht werden. Sie sind flexibler, weniger aufwendig und günstiger als die üblichen Messungen in großen, genormten Prüfständen, und zuverlässiger und umfassender als die meisten Computersimulationen. Gemäß ähnlichkeitstheoretischen Gesichtspunkten wurde ein 1:10 Modell eines bauakustischen Wandprüfstandes...

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Metrologie für die Wirtschaft

Im Vorgriff auf die demnächst erscheinende Norm IEC 62127-1 wurde von einem großen europäischen Hersteller für medizinische Ultraschalldiagnostikgeräte die komplexwertige Kalibrierung eines seiner im internen Prüflabor eingesetzten Hydrophone angefordert und von der PTB erfolgreich durchgeführt.

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Die ideal elastischen Materialeigenschaften von einkristallinem Silizium machen dieses Material interessant für den Einsatz in Präzisionswaagen. Ein erster Wägezellen-Federkörper aus einkristallinem Silizium mit einer Nennlast von 6 kg wurde in der PTB entwickelt und gefertigt. Hierbei stellen das spröde Materialverhalten von Silizium und die zu realisierenden, 1 mm dicken Dünnstellen eine...

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Mit bisherigen Präzisionskraftaufnehmern wird die Kraft in einer durch die Aufnehmerbauform vorgegebenen Achse gemessen. In den letzten Jahren stieg jedoch die Nachfrage nach Kraftaufnehmern, die in allen räumlichen Achsen mit ähnlicher Präzision arbeiten (Kraft-Vektoraufnehmer). Zusätzlich sollen Drehmomente in den verschiedenen Achsen gemessen werden. In einem Forschungsvorhaben mit einem...

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Im Auftrag der Hella Fahrzeugkomponenten GmbH, Bremen wurden Messungen der Ulltraschallausbreitungsgeschwindigkeit in Motorölen als Funktion der Temperatur im Bereich von 8°C bis 153°C durchgeführt. Die erhaltenen Daten sind wichtig für die Einschätzung der Unsicherheit bei der kürzlich entwickelten ultraschallgestützten Ölfüllstandsmessung in Automobilmotoren.

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Metrologie für die Gesellschaft

Im Juni startet das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderte Projekt „Modellgestützte Kalibrierung von Beschleunigungsaufnehmern“, das die PTB gemeinsam mit „SPEKTRA Schwingungstechnik und Akustik GmbH Dresden“ durchführt. Die Förderung erfolgt im Rahmen des MNPQ-Transfer Programms des BMWi, mit dem der Technologietransfer von innovativen Messverfahren in...

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Mit dem SIS ist auf den Webseiten der PTB eine neue Auskunftsplattform eingerichtet worden, auf der sich interessierte Anwender aus Industrie, Forschung und Behörden, aber auch private Anwender, über die lokale Fallbeschleunigung an einem beliebigen Anwendungsort der Erde informieren können. Als Datengrundlage dient ein vierstufiges Schweredatenmodell, das sich hauptsächlich aus frei...

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Ausgehend vom Inkrafttreten der neuen Messgeräterichtline 2004/22/EG (MID) am 31.03.2004 hat sich die Arbeitsgruppe 1.13 der PTB bereits lange vor der geplanten EU-weiten Umsetzung zum 30.10.2006 auf die neue Entwicklung eingestellt. Anfang des Jahres 2005 wurden ca. 100 Waagenhersteller angeschrieben, auf das Datum 30.10.2006 aufmerksam gemacht und gebeten, rechtzeitig Anträge zu stellen....

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Internationale Angelegenheiten

Seit 1999 existiert ein deutsch-japanisches Abkommen über die gegenseitige Anerkennung der Prüfergebnisse von nichtselbsttätigen Waagen. Der rasante messtechnische Fortschritt der letzen Jahre auf dem Gebiet der Wägetechnik machte eine Revision dringend erforderlich. Daher wurde am 5. Juni 2007 eine umfassende Erweiterung zwischen der PTB und dem National Metrology Institute of Japan...

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