17.11.2008
Der im Jahre 2005 begonnene internationale Vergleich („Key comparison”) CCM.T-K1 für Drehmomente von 500 N·m und 1 kN·m wurde mit der Abstimmung des Berichts zwischen den Teilnehmern abgeschlossen. Dabei konnten die von den Partnern jeweils angegebenen erweiterten (k = 2) Messunsicherheiten von bestenfalls 2·10-5 bestätigt werden, womit auch gezeigt wäre, dass die Darstellung statischer Drehmomente mit kleinsten Messunsicherheiten beherrscht wird.
Am internationalen Vergleich CCM.T-K1, der im Rahmen des CIPM (Comité International des Poids et Mesures) durchgeführt wurde, nahmen die Staatsinstitute von Brasilien (INMETRO), Japan (NMIJ), Mexiko (CENAM), der Schweiz (METAS), Spanien (CEM), Südkorea (KRISS) und dem Vereinigten Königreich (NPL) sowie die PTB für Deutschland teil. Die Arbeitsgruppe „Darstellung Drehmoment” der PTB war dabei als Pilotlabor für die Organisation und Auswertung zuständig. Es wurden zwei Drehmomentaufnehmer für Messungen zu jedem der Teilnehmer geschickt, um nach jeder Rückkehr wieder in der PTB gemessen zu werden. Der nun vorliegende und mit den Teilnehmern abgestimmte Bericht zeigt, dass die angegebenen erweiterten (k = 2) Messunsicherheiten von bestenfalls 2·10-5 nachgewiesen werden konnten. Das ist insofern ein herausragendes Ergebnis, als dass es sich um den weltweit ersten Vergleich für die Größe Drehmoment handelt, aber auch wegen einiger weiterer Besonderheiten.
So sind Drehmomentaufnehmer – im Unterschied zu Kraft-Transfernormalen – in der Regel offene Systeme, die empfindlicher auf Umweltfaktoren, wie zum Beispiel die Luftfeuchte, reagieren. Dieses Problem konnte für einen der beiden verwendeten Aufnehmer (TT1) nur mit aufwändigen Zusatzmessungen und Korrekturen beherrscht werden. Zum Glück war der zweite Aufnehmer (TB2) hermetisch gekapselt und dementsprechend deutlich stabiler (siehe No matching tab handler could be found for link handler key record:tt_news:1489.).
Eine anderes Merkmal ist der Vergleich von Messeinrichtungen mit unterschiedlichen räumlichen Richtungen des Drehmomentvektors. Fast alle Teilnehmer haben eine Einrichtung mit horizontaler Messachse, da hierbei der technische Aufwand für ein gelagertes Hebel-Masse-System im Rahmen bleibt. Ein Teilnehmer (NPL) hat jedoch die Herausforderung angenommen und eine vertikale Messachse realisiert, wobei mehrere Luftlager zum Einsatz kommen mussten. Das Ergebnis kann sich sehen lassen, denn die Abweichungen zum Referenzwert sind zum Teil geringer als die einiger Einrichtungen mit horizontaler Messachse.
Leider hatte ein Teilnehmer Probleme bei der Messung von Linksdrehmomenten, weshalb die entsprechenden Werte als Ausreißer betrachtet und nicht weiter bewertet wurden. Bei Rechtsdrehmoment waren die entsprechenden Ergebnisse sehr gut. Bild 1 zeigt beispielhaft eines von acht Diagrammen, in denen für die beiden Aufnehmer, die zwei Drehmomentstufen und die Richtungssinne des Moments (Rechts- bzw. Linksdrehmoment) die Abweichungen der korrigierten Ergebnisse der jeweiligen Teilnehmer vom ermittelten Referenzwert sowie die zugehörigen Messunsicherheiten dargestellt sind. Die PTB ist mit „H” bezeichnet.
Der Vergleich hat deutlich gemacht, dass die Darstellung statischer Drehmomente im genannten Bereich mit kleinsten Messunsicherheiten technisch beherrscht wird und als solide Basis für die metrologische Absicherung der Drehmomentmessung im weltweiten Maßstab gelten kann. Eine Veröffentlichung der Ergebnisse in einer Fachzeitschrift ist in Arbeit. Seit diesem Jahr laufen die Messungen zum zweiten Vergleich CCM.T-K2 für Drehmomente von 10 kN·m und 20 kN·m, wobei die Arbeitsgruppe „Darstellung Drehmoment” der PTB wiederum Pilotlabor ist.
Bild 1: Ergebnis der Internationalen Vergleichsmessung für ein Drehmoment von 500 N·m (Key comparison CCM.T-K1). Dargestellt sind die relativen Abweichungen der korrigierten Ergebnisse (Punkte) der Teilnehmer vom Referenzwert (Nulllinie) für den Aufnehmer TB2 und den Drehmomentwert 500 N·m Rechtsdrehmoment. Die Balken sowie das graue Band stellen die jeweils zugeordneten erweiterten Messunsicherheiten (k = 2) dar, PTB = "H".
Ansprechpartner:
D. Röske, FB 1.2, AG 1.22, E-mail: dirk.roeske@ptb.de