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Neuer Kalibrierplatz für die dynamische Kalibrierung von Brückenverstärkern

16.10.2018

Die dynamische Kalibrierung von Brückenverstärkern ist eine wichtige Voraussetzung um Kraft-, Druck- und Drehmomentaufnehmer ebenfalls dynamisch charakterisieren zu können. Ein neuer Kalibrierplatz, der auf einem in der PTB entwickelten dynamischen Brückennormal aufbaut, ermöglicht diese dynamischen Kalibrierungen mit Spannungssignalen bis zu einem Frequenzbereich von 10 kHz.

Der Kalibrierplatz der Arbeitsgruppe 1.73 Stoßdynamik nutzt ein in der PTB in der Arbeitsgruppe 2.12 Abtastverfahren und Verhältnismessungen entwickeltes und kalibriertes dynamisches Brückennormal [1]. Das Brückennormal simuliert die Brückenverstimmung eines entsprechenden Aufnehmers, indem es in Abhängigkeit der Versorgungsspannung des Verstärkers eine entsprechende dynamische Brückenspannung generiert.

Für die Kalibrierung werden das Referenzsignal des Brückennormals und das Ausgangssignal des untersuchten Verstärkers gleichzeitig erfasst. Dies erfolgt mittels einer genauen Signalerfassungskarte, deren dynamische Eigenschaften zuvor ebenfalls bestimmt wurden.

Das dynamische Brückennormal wurde zuvor in der Arbeitsgruppe 2.12 dynamisch kalibriert. Somit sind die Eigenschaften des Signals des Referenzausgangs und des Ausgangs für den Brückenverstärker bekannt.

An Hand der erfassten Signale kann der Betrag der Übertragungsfunktion des untersuchten Brückenverstärkers aus dem Ausgangssignal des Verstärkers allein bestimmt werden, für die Bestimmung der Phase der Übertragungsfunktion wird zusätzlich das Referenzsignal herangezogen. Die Bestimmung der Übertragungsfunktion erfolgt mittels diskreter Fouriertransformation.

Erste, vielversprechende Messungen wurden bereits durchgeführt [2]. Derzeit werden die Messunsicherheitseinflüsse abgeschätzt [3]. Nach umfänglichen Probemessungen wird dann die Messunsicherheit für den Kalibrierplatz bestimmt werden.

 

 

Bild 1: Kalibrierplatz mit einem typischen Brückenverstärker wie er für dynamische Messungen genutzt wird (oben), dem dynamischen Brückennormal (mitte) und der Messdatenerfassungselektronik (unten).

Literatur:

[1] M.F. Beug, H. Moser, G. Ramm: Dynamic Bridge Standard for Strain Gauge Bridge Amplifier Calibration, Proc. of CPEM, Seite 568-569, Washington, D.C., U.S.A., DOI: Opens external link in new window10.1109/CPEM.2012.6251056

[2] L. Klaus, F. Beug and Th. Bruns: A new calibration set-up for the dynamic calibration of bridge amplifiers from DC up to 10 kHz, Proc. of IMEKO TC3, TC5 and TC22 International Conference 2017, Helsinki, Finnland: Opens external link in new windowhttp://www.imeko.org/publications/tc3-2017/IMEKO-TC3-2017-011.pdf

[3] L. Klaus, F. Beug and Th. Bruns: Calibration set-up for the dynamic calibration of bridge amplifiers from DC up to 10 kHz, Acta IMEKO, 2018, in press.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Leonard Klaus, FB 1.7, AG 1.73, E-Mail: Opens window for sending emailleonard.klaus(at)ptb.de