Kräftemessen in Österreich

  • 22. June 2016

Neue Primärkraftanlage liefert festen Aus­gangs­punkt für Messung großer Kräfte.

Wenn zwei verschiedene Messgeräte unterschiedliche Ergebnisse liefern, welches hat dann recht? Wie in anderen Staaten auch gibt es in Öster­reich eine zentrale Stelle, die für die Metro­logie zuständig ist: das Bundes­amt für Eich- und Vermessungs­wesen BEV. Das Institut für Fertigungs­technik und Hoch­leistungs­laser­technik der TU Wien hat jetzt gemein­sam mit dem BEV eine neue Primär­kraft­anlage geplant, errichtet und erfolg­reich getestet. Sie kann exakt bestimm­bare Kräfte dar­stellen, mit denen man dann Kraft­mess­geräte kali­brieren kann. Die Kraft­anlage kann somit einen festen „abso­luten“ Ausgangs­punkt für andere Kraft­messungen liefern – das ist unver­zicht­bar, weil die Kraft eine Mess­größe ist, die in der Praxis nur relativ gemessen werden kann.

Kraftanlage

Abb.: Die neue Kraft­anlage. (Bild: TUW)

Die neue Anlage besteht aus vier Teilanlagen, die für unter­schiedlich große Kräfte konzi­piert sind. Die größte von ihnen kann Kräfte von bis zu 250.000 Newton dar­stellen. Durch spezielle hydrau­lische Über­setzungen ist eine Erweiterung des Kraft­bereichs sogar auf bis zu fünf Millionen Newton möglich.

Möchte man nun einen Kraftmesssensor kalibrieren, kann man ihn in so einer primären Kraft­anlage mit genau bekannten Kräften belasten. Viele unter­schiedliche Massen können aus­ge­wählt werden, deren Gewicht dann über ein speziell konstru­iertes Gehänge auf den Kraft­mess­sensor ein­wirkt. Dabei muss man berück­sichtigen, dass das Gehänge selbst auch ein Gewicht ausübt – bei der neuen öster­reichischen Anlage wird das durch einen ausge­klügelten Gewichts­aus­gleich gänz­lich kompen­siert. Eine lange Liste möglicher Stör­effekte musste berück­sichtigt werden, etwa die Verbiegung der Balken unter der Belastung, Ver­formungen von Kraft­teilen, nieder­frequente Schwingungen des Gehänges, der Auftrieb, den die Massen in der Luft erfahren und sogar der Einfluss des Mond­zyklus.

Die Kraftmessanlage erreicht eine relative Genauig­keit, die besser ist als 2×10-5. Das entspricht einer maxi­malen Mess­unsicher­heit von zwei Tausendstel von einem Prozent auf die reali­sierte Kraft. Diese Präzision kann in der neuen Anlage über den gesamten Mess­bereich erreicht werden, obwohl die Kraft­anlage nur einen Bruch­teil der Bau­größe ver­gleich­barer Anlagen mit ähn­lichem Mess­bereich auf­weist.

TUW / RK

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