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Kraftstöße dynamisch kalibrierbar

Eine in der PTB entwickelte und gebaute Kraftstoß-Normal-Messeinrichtung ermöglicht es erstmals, stoßförmig belastete Kraftaufnehmer dynamisch zu kalibrieren. Die Beschleunigung zweier stoßender Massen wird dabei mit Hilfe von Laser-Doppler-Interferometern bestimmt.

Die neue Kraftstoß- Normal-Messeinrichtung. Zwischen den beiden Massekörpern ist der Kraftaufnehmer angebracht.

Obwohl die dynamische Kraftmessung in vielen Bereichen der Industrie immer wichtiger wird (zum Beispiel bei Crashtests), ist es nach wie vor übliche Praxis, auch dynamisch eingesetzte Kraftaufnehmer nur statisch zu kalibrieren. Folglich sind die wirklichen Messunsicherheiten nicht genau bekannt.

Als Ergänzung zur etablierten statischen Kalibrierung hat die PTB eine Kraftstoß-Normal-Mess-einrichtung entwickelt, die die Messgröße Kraft über das Prinzip der Trägheit beschleunigter Massen darstellt. Hierbei wird die Kraft durch Messung von Masse und Beschleunigung auf die SI-Basiseinheiten rückgeführt.

Die Einrichtung verwendet zwei über lineare Luftlager reibungsarm geführte, quaderförmige Massekörper von etwa 10 kg, die mit einem dazwischen montierten Kraftaufnehmer zur Kollision gebracht werden. Die Geschwindigkeit der Massekörper wird mittels Laser-Doppler-Interferometer (Vibrometer) berührungslos gemessen. Numerisches Differenzieren führt dann auf die gesuchte zeitabhängige Beschleunigung.

Die neue Kalibriereinrichtung für stoßförmige Kräfte bis 20 kN wird derzeit in Betrieb genommen. In ersten Tests konnte eine Reproduzierbarkeit der Kraftamplitude von etwa 0,1 % ermittelt werden. Damit bietet sich erstmals die Möglichkeit, das dynamische Verhalten von Kraftaufnehmern unter gut bekannten Stoßbeanspruchungen zu untersuchen.

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