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Die PTB auf der INTERKAMA 1995

16.10.1995

Düsseldorf 30.10. bis 4.11.1995, Halle 6, Stand 7, Tel.: 0211/4540606

In diesem Jahr wird die 13. INTERKAMA vom 30. Oktober bis zum 4. November in Düsseldorf veranstaltet. Die im 3-Jahresturnus stattfindende Messe gilt als die Internationale Fachmesse für Meß- und Automatisierungstechnik. Nahezu die gesamte meßtechnische Industrie der Welt wird auf dieser Messe die aktuellsten Ergebnisse ihrer Arbeit vorstellen. Bereits zum neuntenmal wird auch die Sonderausstellung "Technologiemarkt Angewandte Forschung" ihren traditionellen Platz auf der INTERKAMA haben, um dem Dialog zwischen Wissenschaft und Praxis eine entsprechende Plattform zu bieten. Ziel des Technologiemarktes ist es, Kontakte zwischen Wissenschaftlern und Praktikern herzustellen bzw. zu vertiefen sowie den Wissenstransfer zwischen Wissenschaft und Praxis in beide Richtungen zu verstärken.
Auch die PTB wird erneut den "Technologiemarkt Angewandte Forschung" nutzen, sich zu präsentieren. Mitarbeiter der PTB werden auf dem Messestand Informationen zu Aufgaben und Organisation der PTB und des Deutschen Kalibrierdienstes (DKD) anbieten und zur Beantwortung von Fragen zu den Themen Akkreditierung, Anerkennung von Kalibrierungen, Prüfungen und Zertifizierungen sowie für Gespräche über technische Probleme der Meßmittelüberwachung zur Verfügung stehen. Als Beispiele für Forschungsergebnisse jüngster Zeit werden folgende Exponate vorgestellt:

Berührungsloses Laser-Doppler-Längenmeßgerät

Die Länge bewegter bahn-, band- und kabelförmiger Materialien bestimmen Industrie, Handel und Gewerbe mit Hilfe spezieller Längenmeßmaschinen, bei denen die Meßguterfassung z. Z. noch mechanisch erfolgt. Unter Verwendung eines kompakten Diodenlasers und mit Anwendung moderner elektronischer Signalverarbeitung wurde in der PTB ein mobiles Laser-Doppler-Längenmeßgerät entwickelt, das die Nachteile der mechanischen Abtastung vermeidet und verringerte Meßunsicherheit (bis +/- 0,1 %) aufweist. Die Abtastung des Meßgutes erfolgt optisch ohne jegliche Beeinflussung der Meßgutoberfläche. Das Gerät verwendet die Differenz-Doppler-Technik und ist bei Meßgutgeschwindigkeiten von 0,17 m/s bis zu 6,3 m/s einsetzbar.

Transportables Lambda-Meter zum Kalibrieren von Laserwellenlängen

Die rasche Entwicklung von Dioden-, Festkörper- und Farbstofflasern in den letzten Jahrzehnten und deren umfassender Einsatz in der Interferometrie und Spektroskopie machte es notwendig, Geräte für Wellenlängenmessungen mit einer relativ kleinen Meßunsicherheit aufzubauen. Solche Geräte werden mit Namen wie Lambda-Meter, Wave-Meter oder Sigma-Meter benannt. Zur wirtschaftlichen und schnellen Kalibrierung von Laserwellenlängen ist es sinnvoll, ein kompaktes Lambda-Meter (Verfahrstrecke ca. 12 cm) aufzubauen, so daß es nicht nur im Labor, sondern auch extern in der Fertigungsmeßtechnik als transportables Gerät einsetzbar ist.
Ein transportables, rechnergesteuertes Wellenlängenmeßgerät, das auf dem Interferenzprinzip beruht, wurde in der PTB entwickelt. Das Gerät ermöglicht das Kalibrieren von Laserwellenlängen zwischen 600 nm und 900 nm mit einem Rb-stabilisierten Diodenlaser als Referenz (780,24383 nm +/- 6 x 10-6 nm). Das Lambda-Meter hat eine Zählauflösung von l/800 und eine relative Meßunsicherheit von 1 x 10-7. Eine schnelle und justierfehlerfreie Einkopplung des unbekannten Lasers wird über Glasfaserkopplung erreicht.

Laser-Doppler-Velocimeter (LDV) mit abstimmbaren Laserdioden zur Geschwindigkeitsmessung mit Vorzeichenbestimmung

Vorgestellt wird ein neues Sensorkonzept zur Messung des Betrags und Vorzeichens von Geschwindigkeitskomponenten in Strömungen. Die Verwendung von jeweils einer abstimmbaren Monomode-Laserdiode zur Erzeugung der einzelnen LDV-Sendestrahlen erlaubt durch die Vervielfachung der Laserleistung im Meßvolumen, die Nutzung resultierender Schwebungsfrequenzen, als Frequenzshift für die Vorzeichenbestimmung und den Einsatz von Quadratursignalverarbeitungstechniken die Realisierung eines kompakten und leistungsfähigen LDV-Systems mit folgenden Vorteilen gegenüber konventionellen Systemen:

  • Erfassung auch kleiner Streupartikel

  • Einsparung konventioneller LDV-Komponenten (Strahlteiler und Akustooptik zur Frequenzshifterzeugung)

  • Erweiterung des Dynamikbereichs, insbesondere für Geschwindigkeitsmessungen nahe Null, ohne die sonst notwendige Shiftfrequenzanpassung

  • Einsatz neuer LDV-Signalverarbeitungstechniken, z. B. Quadraturdemodulation/Phasenwinkelauswertung.

Röntgeninterferometer für Präzisionsmeßverfahren

Hochreine Siliziumkristalle haben eine fast ideale Gitterstruktur, in der die Netzebenen extrem gleichmäßige Abstände von ca. 0,1 nm haben. Mit Hilfe neu entwickelter Röntgeninterferometer läßt sich diese feine Längenskala auf Prüflinge übertragen. Die Interferometer werden zur Kalibrierung von Längen- und Winkelmeßgeräten für die Ultrapräzisionsmeßtechnik, deren Auflösung im Subnanometer- und Subnanoradbereich liegt, eingesetzt. Die Kombination eines Röntgeninterferometers und eines optischen Interferometers erlaubt es, Längenmeßgeräte über eine Verschiebung im Millimeterbereich mit einer Auflösung im Subnanometerbereich zu kalibrieren. Eine Kalibriereinrichtung, die nach diesem Prinzip arbeitet, wird vorgestellt.

EPSI - Ein einheitliches Automatisierungkonzept für vernetzte Meßsysteme

Eine unverzichtbare PTB-Aufgabe im Bereich der digitalen Meßdatenverarbeitung ist die Qualitätssicherung bei der Meßdatenübertragung. Sicherer Datentransport, hoher Datendurchsatz, kurze Reaktionszeiten und Rückwirkungsfreiheit auf angeschlossene Geräte sind von größter Bedeutung für die Einheitendarstellung, Prüfanlagen und wissenschaftlichen Versuchseinrichtungen der PTB.
Im Rahmen eines Drittmittelforschungsvorhabens wurde ein Konzept zur Vernetzung von Tankstellenkomponenten entwickelt, getestet und in die Praxis umgesetzt. Der Aufbau eines Qualitätssicherungssystems für das sogenannte EPSI-Konzept (European Petrol Station Interface) wurde aktiv unterstützt. Angestrebt wird eine Vereinfachung bei der Bauartzulassung und die Überführung von EPSI in die nationale und internationale Normung.
EPSI beschreibt die Vernetzung von Tankstellengeräten mit einem modernen seriellen genormten Feldbussystem und den Übergang auf andere Kommunikationsebenen (LAN). Es werden genormte Kommunikationsmechanismen zur Festlegung der Anwenderfunktion genutzt. Besondere Schwerpunkte sind die Geräteerkennung durch eine Steuerung, die Konfiguration und die flexible Anpassung an spezielle Umgebungsbedingungen. Es werden der Werdegang und die prinzipielle Wirkungsweise von EPSI, einzelne Komponenten als reale Geräte oder Simulatoren und Test- und Inbetriebnahmehilfen vorgestellt. Diese Geräte stellen eine EPSI-Modelltankstelle dar. Der Besucher soll damit in die Lage versetzt werden, sich schnell einen kompletten Überblick über die entwickelte Lösung zu verschaffen. Die Übertragung wesentlicher Gedanken in andere technische Umgebungen ist einfach und damit kostengünstig möglich.

Prüfung von Betriebsmitteln auf Explosionsschutz

Die PTB ist eine der benannten Prüfstellen in Europa für den Explosionsschutz. Seit mehreren Jahrzehnten ist sie hinsichtlich der Anzahl der ausgestellten Prüfbescheinigungen - auch weltweit - führend. Bedingt durch neuere Entwicklungen, z. B. die immer kürzeren Entwicklungszeiten bei elektronischen Geräten der Meß- und Regelungstechnik und den wichtigen Faktor "time to market", betreibt die PTB verschiedene Maßnahmen, um ihre Dienstleistungsqualität bei der Prüfung und Zertifizierung zu erhöhen:

  • Bedarfsgerechte Personalkapazität unter Einbeziehung speziell eingearbeiteter Fachleute externer Institutionen

  • Moderne Laborausstattung für die Prüfaufgaben

  • Computergestützte Ermittlung von Zündgrenzparametern der Eigensicherheit

  • Schriftlich festgelegte Normeninterpretationen und Prüfregeln (die auch den Antragstellern zugänglich gemacht werden) für wichtige Gerätegruppen

  • Optional in englischer Sprache ausgestellte Konformitätsbeschreibungen

  • Qualitätssicherung (EN 45 000).

Die in Kürze in Kraft tretende neue Europäische EX-Richtlinie ATEX 100a (94/9/EG) erfordert durch eine Reihe von Neuerungen eine Anpassung der Tätigkeit als Prüf- und Zertifizierstelle. So umfaßt die neue Richtlinie nicht nur elektrische Zündquellen und Betriebsmittel, sondern darüber hinaus auch mechanische Betriebsmittel, insbesondere für Zone 0 und Zündquellen, wie optische Strahlung, Ultraschall, ionisierende Strahlung usw.
Die PTB kann hier traditionell durch Grundsatzuntersuchungen zu Explosions- und Entzündungsvorgängen wichtige Ergebnisse einbringen. So sind neben der Untersuchung optischer Strahlung als Zündquelle z. Z. Fragen der Zündung durch Wechselströme sowie unter erhöhten Drücken und Temperaturen in Bearbeitung. Weitere Untersuchungen haben die Eigensicherheit von Feldbussystemen zum Thema.