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Entwicklung eines automatischen Messplatzes für die DMS-Trennteilerkalibrierung

04.12.2023

Die Kalibrierung von Brückennormalen für die Dehnungsmessstreifen (DMS)-Messtechnik erfordert erweiterte Unsicherheiten von 10 nV/V bei Nennwerten von z.B. 2 mV/V, was einem Spannungsverhältnis von 1/500 entspricht. Um diese Unsicherheiten zu erreichen, werden zwei kaskadierte Induktivteiler verwendet, wobei der eingesetzte Kalibriertrennteiler etwa 50 % des Gesamtunsicherheit im Unsicherheitsbudget beiträgt.

 

Aus diesem Grunde kommt der Kalibrierung dieses Kalibriertrennteilers und der Sicherstellung seiner störungsfreien Funktion besondere Bedeutung zu. Um dieses sicher und mit geringem Arbeitsaufwand zu gewährleisten, wurde in der PTB ein vollautomatisierter Messplatz für die Trennteilerkalibrierung entwickelt, in dem zwei schrittmotorgesteuerte 8-dekadische induktive Spannungsteiler verwendet werden. Die Automatisierung des Messplatzes ermöglicht eine automatische Kalibrierung und Überprüfung eines Trennteilers im Frequenzbereich von 225 Hz bis 9,6 kHz.

In Bild 1 ist der automatisierte Brückennormal-Kalibriermessplatz dargestellt. Der Normalteiler TN1 ist ein schrittmotorgesteuerter 8-dekadischer Spannungsteiler des Typs Sullivan F9200. Der Kalibriertrennteiler TN2 (hier der Typ KT24A) trägt aufgrund seiner Unsicherheit etwa 50 % zur Gesamtmessunsicherheit bei der Brückennormal-kalibrierung bei. Er wird mit dem neu entwickelten automatischen Trennteilermessplatz kalibriert, dessen Aufbauplan in Bild 2 gezeigt ist.

 

 Schematischer Aufbau des Brückennormal-Kalibriermessplatzes

Bild 1: Schematischer Aufbau des Brückennormal-Kalibriermessplatzes.

 

 

Schematischer Aufbau des Messplatzes für die Trennteilerkalibrierung

Bild 2: Schematischer Aufbau des Messplatzes für die Trennteilerkalibrierung (TT).

 

Die beiden zur Kalibrierung des Trennteiler TT verwendeten Normalteiler TTN1 und TTN2 sind wiederum zwei schrittmotorgesteuerte Teiler des Typs Sullivan F9200, wobei der zweite, kürzlich automatisierte Teiler (sichtbar im Vordergrund in Bild 3), nun für Kalibrierungen in der PTB eingesetzt wird.


Mit diesem Aufbau kann der Trennteiler in erdsymmetrischer Anschlussart kalibriert werden, also unter den gleichen Erdungsbedingungen, unter denen er dann bei den Brückennormalkalibrierungen eingesetzt wird (vgl. Bild 1). Die anderen gezeigten Komponenten wie der Isolationstrennteiler TI und der Lock-In Verstärker (LIV) sind Standardkomponenten und werden auch im Kalibriermessplatz der PTB für Brückennormale verwendet.

 

Automatisierter Messplatz für DMS-Trennteilerkalibrierungen

Bild 3: Automatisierter Messplatz für DMS-Trennteilerkalibrierungen.

 

 

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