Wissenschaft

Die PTB hat weltweit zum ersten Mal ein Sampling-Oszilloskop mit einer Bandbreite von 70 GHz zeitlich charakterisiert. Angesichts der rasanten Entwicklung der Hochfrequenztechnik zu immer höheren Frequenzen - man denke an Gbit Datenraten in der Kommunikationstechnologie oder das 77 GHz Abstandsradar in der Automobilindustrie - leistet die PTB damit einen wichtigen Beitrag, die Zuverlässigkeit der zur Messung benötigten ultraschnellen Oszilloskope sicherzustellen.

Das Kalibrierverfahren benutzt elektrische Testpulse von nur wenigen Pikosekunden Dauer, die mit Hilfe eines Femtosekunden-Lasersystems auf einem koplanaren Wellenleiter optoelektronisch erzeugt werden. Misst man die Testpulse einmal mittels elektrooptischer Methoden, die eine hohe Zeitauflösung von 150 fs ermöglichen, und anschließend mit dem Oszilloskop, so kann aus der Frequenzanalyse dieser beiden unabhängigen Messungen die vollständige Übertragungsfunktion des...

Mit binär unterteilten Josephson-Reihenschaltungen lassen sich präzise D/A-Umsetzer aufbauen. Anhand von Vergleichsmessungen mit einem herkömmlichen Thermokonverter (PMJTC) im AC-DC Transferverfahren wurde gezeigt, dass mit diesem Josephson D/A-Umsetzer sehr präzise Sinusschwingungen erzeugt werden können. Die Josephson-Reihenschaltungen haben 8192 SINIS Kontakte (14 Bit) die unter Einstrahlung von Mikrowellen mit einer Frequenz von etwa 70 GHz Spannungen bis ±1,2 V erzeugen. Sie werden als Josephson D/A-Umsetzer mit Hilfe einer schnellen Stromquelle betrieben. Die neueste Entwicklung dieser Stromquellen verringert jetzt die unerwünschte Einstellzeit zwischen Spannungswerten von etwa 250 ns auf unter 100 ns. Zurzeit wird die Homogenität der Transienten über eine Periode untersucht sowie deren Beitrag zur relativen Unsicherheit für Frequenzen bis etwa 10 kHz.

Schon jetzt ist für 50 Hz das Verfahren mit einer relativen Unsicherheit von...

Im Bereich des Personenschutzes wie auch im EMV-Bereich (Elektromagnetische Verträglichkeit) sind kleine tragbare Feldstärkemessgeräte ("Strahlungsmonitoren") verbreitet, die keine Frequenzabstimmung oder Ausrichtung im Feld erfordern.

Die meisten handelsüblichen Strahlungsmonitore bestehen aus einem Feldsensor mit Detektor, einem Anzeigegerät sowie einer starren bzw. flexiblen Verbindungsleitung. Durch konstruktive Maßnahmen wird eine frequenz- und richtungsunabhängige Empfindlichkeit des Sensors angestrebt.

Da sich diese Forderungen nach Bandbreite und Isotropie nicht vollkommen erfüllen lassen, müssen die tatsächlichen messtechnischen Eigenschaften (insbesondere Frequenzgang, Nichtlinearität, Anisotropie) der Geräte durch eine Kalibriermessung bestimmt werden. Das verwendete Verfahren muss die Rückführbarkeit auf nationale Normale sicherstellen und auch der späteren Messaufgabe angepasst sein. Der Frequenzbereich eines diesen...

Die Messung von Hochfrequenz-Magnetfeldern ist in mehreren Bereichen der Technik erforderlich, insbesondere für den Personenschutz und im Bereich der EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit). Zur Zeit stehen nur einige wenige Feldstärkemessgeräte für den Frequenzbereich bis 1 GHz zur Verfügung, jedoch bereitet die (rückgeführte) Kalibrierung Probleme.

Durch Optimierung einer Parallelplattenleitung ist es gelungen, ein Hochfrequenz-Magnetfeld rückführbar auf die elektrische Feldstärke zu erzeugen. Aufgrund des geringen Volumens dieser Messeinrichtung können keine handelsüblichen Feldstärkemessgeräte sondern nur Transfersensoren kalibriert werden. Mit diesen ist jedoch die Übertragung der magnetischen Feldstärke in andere Kalibrier-Feldgeneratoren jederzeit möglich.

Die am Braunschweiger Forschungsflughafen ansässige Firma Flight Calibration Service (FCS) GmbH führt im Auftrag der Deutschen Flugsicherung GmbH die Flugvermessung aller Ortungs- und Navigationsanlagen der Luftfahrt durch. Bestandteil einer solchen Messung ist jeweils auch die Bestimmung der Feldstärke, die von bodengebundenen Sendern der Instrumentenlandeflugsysteme an zivilen und militärischen Flughäfen erzeugt werden. Mit Hilfe einer von der PTB entwickelten Messtechnik wurde auf einer 400 m2großen mobilen Groundplane (reflektierendes, metallisches Gewebe) durch eine Bodenmessung ein von der EADS Bremen generiertes Rechenmodell der Flugzeugantennen validiert.

Bild 1: Messtechnische Validierung der Antennenrichtdiagramme am Messflugzeug der Flight Calibration Service GmbH am Braunschweiger Forschungsflughafen

Alle Bundes- und Ländermessstellen der Bundesrepublik Deutschland, die sich mit Messungen gepulster Signale im Rahmen des Arbeits- und Immissionsschutzes bei elektromagnetischen Feldern beschäftigen, haben im Frühjahr an einem in der PTB organisierten Workshop teilgenommen. Neben der theoretischen Wissensvermittlung standen vor allem fachliche Diskussionen sowie ein Erfahrungsaustausch auf dem Programm.

Im Herbst folgte der praktische Teil, der bei Prof. Pauli, Universität der Bundeswehr, München, stattfand. Die Teilnehmer haben ihre theoretischen Kenntnisse in praktischen Übungen trainieren können, bevor die verschiedenen Messteams an mehreren Stationen ihre Vergleichsmessungen ausführten.

Im zweiten durchgeführten "Diskussionsforum Antennen" mit internationaler Beteiligung wurde in diesem Jahr schwerpunktmäßig die rückgeführte Kalibrierung von EMV-Messantennen diskutiert, die für die Messungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von technischen Geräten benötigt wird.

Für die derzeit stark in der öffentlichen Diskussion stehenden Elektroimpulsgeräte, die sogenannten Elektroschocker oder Elektroschockgeräte ("Taser"), gilt eine Ausnahmegenehmigung des Bundeskriminalamtes bis zum 31. März 2006, die als Allgemeinverfügung erlassen worden ist. Niemand, der einen derartigen Gegenstand im Besitz hat, muss sich deswegen an das Bundeskriminalamt oder seine zuständige Waffenbehörde wenden. Die Beendigung der Übergangsregelung wird vom BKA vom Vorliegen geeigneter Prüfvorschriften in der Beschussgesetzverordnung und einem neu eingerichteten Zulassungsverfahren der PTB abhängig gemacht. Im Hochspannungslabor der PTB wurde eine geeignete Messeinrichtung entwickelt und erprobt, mit der die Impulsparameter bestimmt werden können. Die Weiterentwicklung der von der PTB erwarteten Regelgebung erfolgt in Zusammenarbeit zwischen Hochspannungsfachleuten und Waffenrecht-Experten der PTB abhängig von der Zuarbeit des...

Für Elektrizitätsmessgeräte, in deren Bauartzulassung auf die PTB-Anforderungen PTB-A 50.7, 3.1.1.3 B) Bezug genommen wird, stellt CONFER ein von der PTB evaluiertes Mittel dar, welches der Transparenzpflicht bei der Zuordnung von Lastgangdaten und Tarifen genügt. CONFER wurde von der PTB mit Unterstützung von Trägerunternehmen der staatlich anerkannten Prüfstellen für Messgeräte für Elektrizität nach Auftragsvergabe im Ausschreibungsverfahren zusammen mit einem Consultingunternehmen realisiert. Der Evaluierung ging eine Testphase in Versorgungsunternehmen und der PTB voraus. Das Programm wird vom Verband der Netzbetreiber (VDN) im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit der PTB in eigener Regie vertrieben.

Einstieg für WWW-Recherche zum Thema: http://www.z-m-p.de/documents/11Kahmann_CONFER.pdf [Datei nicht mehr vorhanden]

Die Europäische Messgeräterichtlinie wird im Jahr 2006 durch das Gesetz über das Mess- und Eichwesen und die Verordnung über das Mess- und Eichwesen in deutsches Recht umgesetzt werden. Für Messgeräte, mit welchen im geschäftlichen Verkehr die elektrische Energie oder Leistung bestimmt wird, wird eine aus Modulen bestehende Konformitätsbewertung eingeführt werden. In der PTB laufen Vorbereitungen, um den Herstellern von Elektrizitätszählern, Zusatzeinrichtungen und Messwandlern die vorgesehenen Module so früh wie möglich anbieten zu können, damit diese Geräte ab dem 31.10.2006 wahlweise nach dem neuen Verfahren in Verkehr gebracht werden können (Übergangsfrist bei vorhandenen Zulassungen bis längstens 30. Oktober 2016).