Kräftemessen in Österreich
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.
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
