Numerische Simulation zur Bestimmung der Messunsicherheit für die Kalibrierung von Massenormalen durch Transferkörper
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Katharina Lehrmann
Katharina Lehrmann erwarb ihren Master in Maschinenbau an der Universität Braunschweig. Seit 2016 ist sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig tätig. Sie bearbeitete ein Projekt zur Entwicklung neuer Massenormale aus natürlichem Silizium und koordinierte den Transfer in die Industrie. Aktuell entwickelt sie Transferkörper zur Korrektur systematischer Effekte bei der Wägung von Massenormalen.
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Frank Härtig
Frank Härtig ist Vizepräsident der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, wo er bis 2020 die Abteilung 1 “Mechanik und Akustik” leitete. Während seiner Tätigkeit befasste er sich unter anderem mit der Realisierung und Weitergabe der Einheit Masse. Er vertritt die PTB in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien, wie dem Consultative Committee for Mass and Related Quantities (CCM). Darüber hinaus ist der President Elect bei der International Measurement Confederation (IMEKO).
Rainer Tutsch studierte Physik an der Universität Düsseldorf und promovierte zum Dr.-Ing. an der RWTH Aachen. Nach einer mehrjährigen Tätigkeit als Oberingenieur am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie, Aachen, arbeitete er als Entwicklungsleiter eines Unternehmens der Messtechnik in München. Seit 2000 leitet er das Institut für Produktionsmesstechnik an der TU Braunschweig. Seine Schwerpunkte sind die geometrische Messtechnik, vorzugsweise mit optischen Sensoren und die Multisensormesstechnik.
Zusammenfassung
Monte Carlo Verfahren eignen sich zur Bestimmung der Fertigungsgenauigkeit und Messunsicherheit für die Kalibrierung von Massenormalen unter Verwendung von Sorptions-, Duplex- und Auftriebskörpern, hier Transferkörper genannt. Bestimmt werden die aufgabenspezifischen Messunsicherheiten für die Messgrößen Masse, Oberfläche und Volumen. Die Eingangsgrößenen der Simulationen ergeben sich aus den vorgegebenen Fertigungstoleranzen sowie aus den Messunsicherheiten der verwendeten Längenmessgeräte. Das entwickelte Modell erlaubt es, die vorgestellten Transferkörper mit einem einheitlichen Ansatz nach den Vorgaben des GUM zu berechnen. Ergebnisse zu Transferkörpern aus Silizium mit einer Nennmasse von 1 kg werden vorgestellt und diskutiert.
Abstract
Monte Carlo methods are appropriate for determining the manufacturing accuracy and measurement uncertainty for the calibration of mass standards using sorption, duplex and buoyancy bodies, referred to as transfer bodies. Systematic influences and their application-specific measurement uncertainty can be calculated for the important parameters mass, surface area and volume. The input variables of the simulations result from the specified manufacturing tolerances as well as from the measurement uncertainties of the coordinate measuring machines employed. The developed model allows to calculate the shown transfer bodies with a uniform approach according to the specifications of GUM. Results for silicon transfer bodies with a nominal mass of 1 kg are presented and discussed.
Über die Autoren
Katharina Lehrmann erwarb ihren Master in Maschinenbau an der Universität Braunschweig. Seit 2016 ist sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig tätig. Sie bearbeitete ein Projekt zur Entwicklung neuer Massenormale aus natürlichem Silizium und koordinierte den Transfer in die Industrie. Aktuell entwickelt sie Transferkörper zur Korrektur systematischer Effekte bei der Wägung von Massenormalen.
Frank Härtig ist Vizepräsident der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, wo er bis 2020 die Abteilung 1 “Mechanik und Akustik” leitete. Während seiner Tätigkeit befasste er sich unter anderem mit der Realisierung und Weitergabe der Einheit Masse. Er vertritt die PTB in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien, wie dem Consultative Committee for Mass and Related Quantities (CCM). Darüber hinaus ist der President Elect bei der International Measurement Confederation (IMEKO).
Rainer Tutsch studierte Physik an der Universität Düsseldorf und promovierte zum Dr.-Ing. an der RWTH Aachen. Nach einer mehrjährigen Tätigkeit als Oberingenieur am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie, Aachen, arbeitete er als Entwicklungsleiter eines Unternehmens der Messtechnik in München. Seit 2000 leitet er das Institut für Produktionsmesstechnik an der TU Braunschweig. Seine Schwerpunkte sind die geometrische Messtechnik, vorzugsweise mit optischen Sensoren und die Multisensormesstechnik.
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- Numerische Simulation zur Bestimmung der Messunsicherheit für die Kalibrierung von Massenormalen durch Transferkörper
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- Optimised calibration programmes for comparators for instrument transformers
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