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Prüf- und Kalibriereinrichtungen

Massenormale

Bezugsnormal der PTB ist das nationale Kilogrammprototyp Nr. 52 aus einer Platin-Iridium-Legierung. Es wird in Abständen von etwa 10 Jahren im Internationalen Büro für Maße und Gewichte (BIPM) an das Internationale Kilogrammprototyp angeschlossen. Die jährliche Änderung der Masse ist aus Langzeitbeobachtungen bekannt und wird bei jeder Verwendung des Prototyps berücksichtigt.

Die Hauptnormale der PTB umfassen Nennwerte von 1 mg bis 50 kg und werden über ein Wägeschema mit Hilfe von Ausgleichsrechnungen an das nationale Kilogrammprototyp angeschlossen (Rückführung).

Die wichtigsten Hauptnormale der PTB sind:

Stücke zu 1 kg: A, G (St)
Sätze: 2 (1mg bis 10 kg) (St)
4 (1mg bis 10 kg) (St, NS, Al)
5 (1 mg bis 10 kg) (St, NS, Al)
6 (1 kg bis 10 kg) (St, NS, Al)
6 D (1 mg bis 500 mg) (St)
6 P (1 mg bis 500 mg) (NS, Al)
 5 Stücke zu 10 kg: Satz A111-109(St)

 10 Stücke zu 50 kg:
 100 durchnummerierte

Satz A111-094
Stücke zu 50 kg

(St)
(St)

St: unmagnetischer, nicht-rostender Edelstahl
NS: Neusilber
Al: Aluminium

Die relativen Meßunsicherheiten (k = 2) der Hauptnormale liegen bei etwa 2x10-4 für 1 mg,
bei 2,6x10-8 für 1 kg und bei 3x10-8 für 50 kg.
Die Rekalibrierfristen für die Hauptnormale liegen zwischen einem und fünf Jahren.

Sätze jeweils 1 mg - 500 mg
in Drahtform (Edelstahl) und
Plättchenform (Neusilber und Aluminium)

Unsicherheiten:
0,2 µg (1 mg) bis 0,4 µg (500 mg)

Sätze 1 g bis 1 kg (Edelstahl)

Unsicherheiten:
0,5 µg (1 g) bis 26 µg (1 kg)

2 kg / 5 kg / 10 kg (Edelstahl)

Unsicherheiten:
53 µg / 135 µg / 270 µg

Massenormal 50 kg (Edelstahl)

Unsicherheit: 1,6 mg

 

 

 

Im Bild ein 50-kg-Gewichtstück
in Haltevorrichtung am Kran

100 Stück je 50 kg aus V2A,
Unsicherheit je 50 kg: ≤ 20 mg 

 

 

Im Bild befinden sich die 100 Gewichtstücke auf der Plattform
der 5-t-Balkenwaage - im Hintergrund weitere nicht kalibrierte
5 t auf der Taraseite.

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Massekomparatoren

Feinwaagenmessraum: klimatisiert, Temperatur ca. 21°C, Änderungen in 24 Stunden < 0.1°C, relative Luftfeuchte ca. 50%, Änderungen in 24 Stunden < 5% Kalibrierung von Gewichtstücken der Klassen E1 und E2 nach OIML R111 (oder besser).

Die Massekomparatoren werden zur Ermittlung der Wägedifferenzen zwischen Prüfling und Normal gleicher Nennwerte verwendet. Da diese Wägedifferenzen sehr klein gegenüber der Masse von Prüfling bzw. Normal sind, ist eine Kalibrierung der Waagenanzeige nicht erforderlich. Die Richtigkeit der kleinen Wägedifferenzen wird einmal jährlich beim Anschluß der Hauptnormale überprüft.
zu den Massekomparatoren

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Volumen-/Dichtemeßplatz

Gewichtstücke müssen auch Anforderungen an die Dichte erfüllen. Für die Berücksichtigung des Auftriebs in Luft muss das Volumen von Gewichtstücken (Klasse E1 oder besser nach OIML R111) ausreichend genau bekannt sein. Dies geschieht normaler weise mit der hydrostatischen Wägemethode.

Die Volumenbestimmung für Gewichtstücke von 1 g bis 1 kg werden in der PTB durch die Arbeitsgruppe "Dichte" durchgeführt.

Mit diesem Volumen-/Dichtemeßplatz werden Dichte und Volumen von Massenormalen zwischen 2 kg und 10 kg mit einer Volumenunsicherheit von etwa 3 mm3 bestimmt (Die Dichteunsicherheit richtet sich nach dem Nennwert).

Der Meßplatz besteht aus

  • einer Substitutionswaage mit der Höchstlast 10 kg und d = 1 mg, s = 2 mg, die für Unterflurwägungen ausgerüstet ist
  • einem Wasserbehälter mit Thermostaten, in dem ein Behälter mit destilliertem Wasser für hydrostatische Wägungen steht
  • Arbeitsnormalen von 1 mg bis 1 kg, die an die Hauptnormale angeschlossen sind

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Mit dem oberschaligen Volumen-/Dichtemeßplatz werden Dichte und Volumen von Massenormalen 20 kg und 50 kg mit einer Volumenunsicherheit von etwa 0,8 cm3 bis 1,6 cm3 bestimmt.

Der Meßplatz besteht aus

  • einer oberschaligen Waage mit der Höchstlast 60 kg und d = 10 mg, s = 20 mg
  • einem Wasserbehälter mit destilliertem Wasser, der als Tara auf der Waagenplattform steht
  • Arbeitsnormalen von 100 g bis 5 kg für die Substitutionswägung, die an die Hauptnormale angeschlossen sind

     

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Messplätze zur Prüfung der magnetischen Eigenschaften von Gewichtstücken

Zur Prüfung der magnetischen Eigenschaften von Gewichtstücken wird die in der OIML R 111 empfohlene Suszeptometermethode verwendet (Davis, R. S., „Determining the magnetic properties of 1 kg mass standards“, J. Res. National Institute of Standards and Technology, 100, 209-25 (1995)). Beim Suszeptometer werden mit Hilfe einer empfindlichen Waage aus der magnetischen Kraft zwischen einen starken Permanentmagneten und dem zu untersuchenden Gewichtstück die magnetische Volumensuszeptibilität und die vertikale Komponente der permanenten magnetischen Polarisation des Prüflings bestimmt. Wenn die magnetischen Eigenschaften des Gewichtstücks die in der OIML R 111 empfohlenen Grenzwerte nicht überschreiten, kann davon ausgegangen werden, dass die während der späteren Massebestimmung des Prüflings durch magnetische Effekte hervorgerufenen Abweichungen der Waagenanzeige  vernachlässigbar klein sind. Aufgrund der integralen Wirkung der magnetischen Kräfte werden zur Berechnung der Volumensuszeptibilität und permanenten magnetischen Polarisation neben dem magnetischen Dipolmoment des Permanentmagneten und dem Abstand zwischen dem Dauermagneten und der Unterkante des Gewichtstücks vor allen Dingen auch die geometrischen Eigenschaften des Prüflings benötigt.

Messplatz zur Prüfung der magnetischen Eigenschaften von Gewichtstücken mit Nennwerten zwischen 2 g und 10 kg.

Der Messplatz besteht aus:

  • einem kommerziellen Suszeptometer (Sartorius YSZ 02C); Auflösung der Waage = 0,001 mg
  • einer Messbrücke, deren Abstand zum Permanentmagneten in fünf festen Stufen zwischen etwa 18 mm und 43 mm verändert kann
  • einem in einem Aluminiumkörper eingebetteten Dauermagneten (magnetisches Dipolmoment ca. 0,1 A m²), der von außen mit Hilfe einer speziell konstruierten Vorrichtung gedreht werden kann
  • Suszeptibilitätsnormalen, deren Volumensuszeptibilitäten in der PTB rückgeführt wurden

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Messplatz zur Prüfung der magnetischen Eigenschaften von Gewichtstücken mit Nennwerten zwischen 20 kg und 50 kg.

Der Messplatz besteht aus:

  • einer elektronischen Waage mit einer Auflösung von 0,01 mg
  • einer aus einem nichtmagnetischen Material (Aluminium) bestehenden Messbrücke, auf der der zu untersuchende Prüfling aufgesetzt und zentriert werden kann
  • Distanzscheiben aus Aluminium zur Vergrößerung des Abstandes zwischen Dauermagnet und der Unterkante des Gewichtstücks
  • einem zylindrischen Permanentmagneten (5 mm Höhe und Durchmesser, magnetisches Dipolmoment ca. 0,1 A m²), der über einer Aluminiumsäule auf der Waagschale liegt
  • Suszeptibilitätsnormalen, deren Volumensuszeptibilitäten in der PTB rückgeführt wurden

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Getreideprober

Zur Bestimmung der Schüttdichte von Getreide werden Getreideprober mit bekanntem Volumen (in der Regel 1/4 Liter, 1 Liter und 20 Liter) geprüft, indem typische Getreidesorten der Jahresernte nach einer bestimmten Prozedur in die Prober geschüttet werden und ihre Masse mit Hilfe einer Waage ermittelt wird. Aus dem Verhältnis von Masse zu Volumen ergibt sich die Schüttdichte. Da die gemessene Schüttdichte auch vom Volumen des Probers abhängt, wird die Schüttdichte auf die mit einem 20-Liter-Prober ermittelte bezogen. Die mit 1/4-Liter- und 1-Liter-Probern gemessene Schüttdichte wird mit den Faktoren aus den "amtlichen Tafeln" von 1938 korrigiert.

Der Meßplatz besteht aus:

  • einem 20-Liter-Prober (bisheriges EWG-Normal)
  • einem 20-Liter-Prober (festes nationales Normal)
  • einem 20-Liter-Prober (transportables Normal)
  • einem 1-Liter-Prober
  • einem 1/4-Liter-Prober
  • einer 50-kg-Waage, d = 1mg
  • einer 2-kg-Waage, d = 0,1 mg
  • Getreidesorten der Jahresernte

 
20-l-EWG Normal-Getreideprober               ¼-l- und 1-l-Getreideprober der Bauart 1938

Literaturhinweise:

  • Eichordnung (EO), Anlage 11, Meßgeräte zur Bewertung von Getreide und Ölsaaten
    - ¼-l- und 1-l Prober der Bauart 1938, "Amtlichen Tafeln"-
  • OIML Recommendations R15, Instruments for measuring the hectolitre mass of cererals, 1974
  • Europäische Richtlinie 71/347/EWG, 12. Okt. 1971, zur Angleichung der Rechtsvorschriften der
    Mitgliedstaaten über die Messung der Schüttdichte von Getreide, Anhang I.
    Stichworte: EWG Schüttdichte, Anschluß einzelstaatlicher 20-l-Normalgeräte

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