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Messung der Testmassen für das MICROSCOPE Experiment

Kategorien:
  • Grundlagen der Metrologie
01.12.2010

 

 

Für das europäische Weltraumexperiment „MICROSCOPE“ zum Test der Äquivalenz von träger und schwerer Masse wurden in der PTB hochpräzise Testmassen in der Form von Hohlzylindern mit seitlichen Abflachungen hergestellt und mit einem kalibrierten 3D-Koordinatenmessgerät gemessen. Hergestellt wurden diese Testmassen aus Platin-Rhodium und Titan. Die messtechnische Herausforderung lag hierbei in der zuverlässigen Ermittlung der geometrischen Gestalt gegen sehr kleine Toleranzforderungen im Bereich von <= 1,5 µm für Maß, Form und Lage der Grenzflächen an den Testmassen. Die zuverlässige Prüfung der Testmassen bedingte entsprechend kleine Messunsicherheiten, die mittels einer in der PTB entwickelten Simulationssoftware („Virtuelles Koordinatenmessgerät“) für jedes einzelne Prüfmerkmal ermittelt wurden. Die gerätespezifischen Unsicherheitsbeiträge der Führungsachsen und des Tastsystems des Koordinatenmessgerätes sowie weitere Einflüsse konnten hierbei sehr detailliert berücksichtigt werden. Für die Erfüllung der sehr anspruchsvollen Genauigkeitsanforderung sind zusätzlich Vergleichsmessungen an hochgenauen 2D-Messeinrichtungen und Normalen durchgeführt worden, um die erzielten Messunsicherheiten zu verifizieren.

Es wurde eine Vielzahl unterschiedlicher Prüfmerkmale gemessen. U. a. ist der Durchmesser der Hohlzylinder mit der erweiterten Messunsicherheit von ± 0,5 µm für k=2 bestimmt worden. Für andere Messgrößen, wie die Abweichung von der Zylinderform, lag die Messunsicherheit bei ± 1,1 µm beziehungsweise bei ± 0,9 µm für die Koaxialität von Innen- und Außenzylinder.

Abb. 1: Testzylinder für das MICROSCOPE-Projekt in Seitenansicht (links) und Durchsicht (rechts)

 

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