03.10.2012
Präzisions-Drehmomentaufnehmer, die auf Dehnungsmessstreifen beruhen, können - sofern sie nicht hermetisch gekapselt sind - von der Feuchte der Umgebungsluft beeinflusst werden [1]. Der Feuchtekoeffizient, der diese Eigenschaft beschreibt, konnte bisher nur mit sehr aufwendigen Verfahren gemessen werden. Deshalb waren Messungen dieses Koeffizienten den akkreditierten Kalibrierlaboratorien aus Kostengründen nicht möglich. Da dort jedoch zum Teil feuchteempfindliche Drehmomentaufnehmer als Referenz zum Einsatz kommen, muss der Beitrag von Luftfeuchteeinflüssen zur Messunsicherheit bestimmt werden. Vereinfachte Messmethoden, die dies ermöglichen, wurden in der PTB auf ihre Eignung hin untersucht.
Bisherige Messungen des Feuchtekoeffizienten benötigen an die Messeinrichtungen angepasste und klimageregelte Kammern, die den untersuchten Aufnehmer von der Umgebungsluft abkoppeln [2], [3]. Für die meisten Kalibrierlaboratorien ist der Betrieb solcher Kammern weder finanziell noch personell sinnvoll. Für die Bestimmung des Einflusses der Luftfeuchte auf die Messunsicherheit (Bild 1) behilft man sich deshalb mit Schätzwerten, die aus beispielhaften Untersuchungen der PTB mit geregelten Kammern abgeleitet werden.
Bild 1: Zeitlicher Verlauf der Empfindlichkeit eines Drehmomentaufnehmers mit Dehnungsmessstreifen, der stufenweisen Veränderungen der Feuchte der Umgebungsluft ausgesetzt wurde.
Stark vereinfachte kontinuierliche [4] Messmethoden, die in provisorische Kapselungen ohne Klimaregelung die Aufnehmer bestimmten materialabhängigen Feuchte-Fixpunkten aussetzen, können den Aufwand deutlich reduzieren. In der Arbeitsgruppe „Darstellung Drehmoment“ der PTB konnte nun gezeigt werden, dass solche Methoden für die Zwecke der Kalibrierlaboratorien ausreichende Aussagen liefern. In der vereinfachten Form kann die Bestimmung der Feuchtekoeffizienten in Zukunft durch die betroffenen Labors selbst vorgenommen werden. Dadurch wird sich die empirische Absicherung ihrer Messunsicherheitsbudgets deutlich verbessern lassen.
Für die Hersteller von Drehmomentaufnehmern bieten sich Möglichkeiten, die vereinfachten Verfahren für Untersuchungen zur Verbesserung der Luftfeuchte-Toleranz ihrer Produkte zu nutzen. Weiterhin könnten auch andere Messgrößen, deren Sensoren durch Luftfeuchte beeinflussbar sind, von den Methoden profitieren, indem sie das Prinzip auf ihre Verhältnisse anpassen.
Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden im Rahmen eines Vortrags beim XX IMEKO Weltkongress vorgestellt, der vom 9. bis 14. September 2012 in Busan, Südkorea stattfand. Sie fanden ebenso Eingang in eine Veröffentlichung, die in den Fortschrittsberichten der Tagung enthalten ist und die im Internetauftritt der IMEKO (www.imeko.org) verfügbar gemacht wurde. 
Link
Literatur:
[1] Röske, D., Key comparisons in the field of torque measurement, 19th International Conference on Force, Mass and Torque (IMEKO TC3): "Theory and Application in Laboratories and Industries", 19-23 February 2005, Cairo, Egypt. Link
[2] Röske, D.; Mauersberger, D., On the stability of measuring devices for torque key comparisons, IMEKO XVIII World Congress and IV Brazilian Congress of Metrology, "Metrology for a Sustainable Development", 17-22 September 2006, Rio de Janeiro, Brazil. Link
[3] Röske, D., Final report on the torque key comparison CCM.T-K1: Measurand torque: 0 N · m, 500 N · m, 1000 N · m, Metrologia, 46 (2009), Tech. Suppl., 07006. Link
[4] Brüge, A., Fast Torque Calibrations Using Continuous Procedures, 18th Conference on Force, Mass and Torque, 24-26 September 2002, Celle, Germany.
Ansprechpartner:
Andreas Brüge, FB 1.2, AG 1.22, E-Mail: andreas.bruege@ptb.de