Die Referenzdrehmomentaufnehmer TN von HBM sind ebenfalls für internationale Vergleichsmessungen optimiert. Dabei besteht die besondere Herausforderung, dass für Vergleichsmessungen ein monolithisches Design in Schaftform gefordert wird. Schaftsensoren können allerdings nur "offen" und nicht, wie bei der übergroßen Zahl der Aufnehmer auf DMS-Basis, hermetisch gekapselt konstruiert sein. Dies birgt also die besondere Herausforderung, den Aufnehmer dennoch immun gegen Schwankungen der relativen Luftfeuchte gestalten zu müssen. Dies ist trotz der Tatsache einer Klimatisierung der Labore erforderlich, muss der Aufnehmer doch von Labor zu Labor geschickt werden. Die beim Referenzdrehmomentaufnehmer TN zur Anwendung kommende Ausführung zeigt eine so geringe Feuchteabhängigkeit, dass eine "Klimaanpassung" in kürzester Zeit erfolgen kann. Das heißt, dass die Gesamtzeit des Durchlaufs aller Labore inklusive der Transferzeit abgekürzt werden kann, die Ergebnisse aber dennoch eine bestimmte Messunsicherheit bestätigen.
Wie man die Zeit für Vergleichsmessungen verkürzen kann
Selbst wenn man sich dessen kaum bewusst ist, ist die metrologische Rückführbarkeit von großer Bedeutung für unseren Alltag. So ist zum Beispiel der Automobilbau ohne korrekte mechanische Größen undenkbar. Die Rückführbarkeit stellt sicher, dass ein Messergebnis auf einen Standard bezogen werden kann oder in Relation zu diesem steht. Ein rückführbarer Messwert ist dabei durch eine ununterbrochene Kette von Vergleichsmessungen mit bekannter Messunsicherheit auf diesen anerkannten Standard bezogen. Allerdings wird bei jeder dieser fortgesetzten Vergleichsmessungen das Ergebnis des Vergleichs „niederwertiger“. Sorgfältig ausgewählte Messmittel können den Abstand jedoch verringern. Daher müssen derartige Vergleichsmessungen, ob es sich nun um internationale Vergleichsmessungen wie „CIPM key comparisons“ bzw. „RMO key comparisons“ oder um multilaterale oder bilaterale Vergleichsmessungen von akkreditierten Laboratorien handelt, mit größter Sorgfalt durchgeführt werden.
In der Vorbereitung auf eine Vergleichsmessung macht ein langjährig erfahrenes Pilotlabor, welches üblicherweise auch die Vergleichsmessung invitiert hat, im sogenannten „technischen Protokoll“ Vorgaben zu den zu verwendenden Messsystemen. Schließlich muss bei jedem teilnehmenden Labor eine Messunsicherheitsbilanz verfügbar sein, die wiederum von den eingesetzten Messmitteln abhängt. Solche Vergleichsmessungen benötigen naturgemäß eine sehr lange Zeit, nämlich je nach Art zwischen zwei Monaten und einem Jahr. Trotzdem lohnt es sich, zu versuchen diese Zeit zu verkürzen.
Es hat sich gezeigt, dass Aufnehmer, die auf Basis von Dehnungsmessstreifen (DMS) aufgebaut sind, die geringsten Messunsicherheiten für die Messgrößen Kraft und Drehmoment aufweisen. Aus diesem Grund werden sie als Referenzaufnehmer und Transferstandard für Vergleichsmessungen eingesetzt.
TOP-Transfer-Kraftaufnehmer
Als Hersteller von Messtechniklösungen hat sich HBM in einer jahrzehntelangen Entwicklung das notwendige Spezial-Know-how angeeignet, um Referenzmessketten anzubieten. Hervorgehoben werden sollen die Referenzkraftaufnehmer der Serie TOP-Z30A als Vertreter der TOP-Transfer-Kraftaufnehmer, die eigens für internationale Vergleichsmessungen konstruiert wurden. Die TOP-Z30A bietet eine sehr hohe Präzision sowohl für Zug- als auch für Druckkraft und übertrifft die Anforderungen der höchsten Genauigkeitsklasse 00 der internationalen Norm ISO 376:2011 teilweise um bis zu Faktor 10. Zugleich haben die Aufnehmer eine besonders hohe Wiederholpräzision. Die TOP-Z30A gibt es standardmäßig mit TEDS, einer Art elektronischem Datenblatt, das in den Aufnehmer integriert ist. Mit Hilfe der TEDS (Transducer Electronic Data Sheet) können Daten direkt in den Messverstärker eingelesen werden. Wird der Aufnehmer bei einem Ringvergleich von Labor zu Labor geschickt, reduziert sich so der Zeitaufwand bei der Konfiguration der Messkette im jeweiligen Labor erheblich.
Referenzdrehmomentaufnehmer TN
Präzisionsmessverstärker
Da das Signal, welches aus der Wheatstone-Brücke eines DMS-basierten Aufnehmers kommt, sehr klein ist, muss grundsätzlich mit einem Brückenverstärker eine Messkette gebildet werden, um das Ergebnis schließlich anzeigen oder weiterverarbeiten zu können. Die Anforderungen an diese Präzisionsmessverstärker sind noch höher als die Anforderungen an die zugehörigen Aufnehmer.
Der Präzisionsverstärker DMP41 von HBM ist der genaueste Verstärker für auf Dehnungsmessstreifen basierende Messungen weltweit und somit bestens für internationale Vergleichsmessungen geeignet. Er ist das Resultat aus der über vier Jahrzehnte andauernden Weiterentwicklung der DMP-Serie und überzeugt mit einer hervorragenden Langzeitstabilität bei gleichzeitiger Nutzerfreundlichkeit, wie z.B. der Bedienung per Touchscreen. Die zuvor erläuterten Zusammenhänge zur Feuchteempfindlichkeit sind auch für Präzisionsverstärker von Bedeutung: Mit einem immer kleiner werdenden Messunsicherheitsbudget ist der Einfluss der Luftfeuchtigkeit nicht mehr vernachlässigbar. Diese Erkenntnis wurde in die Entwicklung des Gerätes miteinbezogen, so konnte die Feuchteempfindlichkeit des DMP41, verglichen mit dem Vorgängergerät DMP40, um ca. eine weitere Zehnerpotenz verringert werden.
Die Kompetenz von HBM in der Präzisionsmesstechnik
Die im Teaser dieser Seite gezeigte 20 kN-m-Drehmoment-Totgewichtsmaschine von HBM spielte bis 1992/1993 in Deutschland sozusagen die Rolle eines "Nationalen Standards".