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Neuer automatisierter Messplatz für die DMS-Brückennormalkalibrierung

09.12.2019

Für die Kalibrierung von Brückennormalen für die Dehnungsmessstreifen (DMS)-Messtechnik wurde in der PTB ein vollautomatisierter Messplatz fertiggestellt und für Kalibrierungen in Betrieb genommen. Der Messplatz basiert auf einem schrittmotorgesteuerten 8-dekadischen induktiven Spannungsteiler sowie einer Schrittmotorsteuerung für Brückennormale des Typs BN100 und weiteren per Rechner steuerbaren Hilfskomponenten. Die Automatisierung erlaubt die Erhöhung der Kalibrierpunktdichte der Brückennormalkalibrierung bei vergleichbarem Kalibrieraufwand und unveränderter Messunsicherheit.

 

 

Der in Bild 1 gezeigte automatisierte Brückennormal-Kalibriermessplatz entspricht schematisch dem des in der PTB seit längerem etablierten Handmessplatzes. Die Kalibrierung des Brückennormal-Spannungsverhältnisses erfolgt über die Kaskadierung eines schrittmotorgesteuerten 8-dekadischen Spannungsteilers TN1 und des Kalibriertrennteilers TN2 (Teil des KT24A, in Bild 2 gezeigt). Zwei alternativ verwendbare Eingänge mit Amphenol- bzw. Sub-D-Anschlussbuchsen erlauben es, mit diesen beiden üblichen Messkabel-Typen ohne Adaptierung arbeiten zu können. Zusätzlich ist der Auskoppeltrafo TA, an dem der Abgleich zwischen dem Brückennormal-Prüfling TX und der Kalibrier-Messeinrichtung detektiert wird, zum Anschluss an den Lock-In-Verstärker (LIV) im KT24A integriert.

 

Schematischer Aufbau Brückennormal-Kalibriermessplatz 

Bild 1: Schematischer Aufbau des Brückennormal-Kalibriermessplatzes.

 

Kalibrierteiler KT24A 

Bild 2: Kalibrierteiler KT24A für den automatisierten Messplatz mit Anschlussmöglichkeiten für Amphenol und Sub-D Messkabel.

 

Für einen vollständig automatisierten Kalibrierablauf mussten neben dem dekadischen Spannungsteiler auch das Brückennormal, der Kurzschlussschalter am Lock-In-Eingang sowie die Frequenz-, Amplituden- und Phasen-Einstellung der Brückenspeisung ferngesteuert werden. Um neben dem bereits rechnersteuerbaren Brückennormal des Typs HBM K148 auch das Präzisionsgerät Typ HBM BN100A fernsteuern zu können, wurde ein Vorsatz mit vier Schrittmotoren entwickelt, der die drei Messbereichs-Drehschalter sowie den Polaritätsumschalter betätigen kann (s. Bild 3). Der Kurzschlussschalter des Lock-In-Verstärkers wurde mit einem Relais realisiert und vermeidet eine Übersteuerung des Lock-In-Eingangs beim Messbereichswechsel.

 

Automatisierter Messplatz Brückennormalkalibrierung

Bild 3: Automatisierter Messplatz für die Brückennormalkalibrierung.

 

Die Einstellung von Messfrequenz, Amplitude und Phase des Kalibriersignals wird über die Programmierung des Lock-In-Oszillators realisiert. Die Programmierung der kompletten Kalibriersequenz erfolgte in LabVIEW.
Die Kalibrierkunden der PTB profitieren damit von dem neuen automatisierten Messplatz, der eine erhöhte Kalibrierpunktdichte bei gleichbleibender Unsicherheit ohne Erhöhung des Kalibrieraufwands ermöglicht.

 

 

 

Veröffentlichung:
M. F. Beug, A. Kölling, and H. Moser, “A new calibration transformer and measurement setup for bridge standard calibrations up to 5 kHz,” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 66, no. 6, pp. 1531–1538, June 2017.