Wissen aus dem Bereich der mechanischen Kalibrierung

Die Verfahren zur Messung von Druck sind nach den zugrundeliegenden physikalischen Prinzipien unterscheidbar. Hierbei wird zwischen unmittelbar und mittelbaren Druckmessgeräten unterschieden. Ein unmittelbares Druckmessgerät bezieht sich direkt auf die Definition der physikalischen Größe Druck, hierzu zählen z.B. Kolbenmanometer und Flüssigkeitsmanometer. Mittelbare Druckmessgeräte machen sich sekundäre physikalische Effekte zunutze und leiten den Druck hierdurch ab, d.h. sie messen Größen, wie z.B. mechanische oder elektrische, die in einem eindeutigen Zusammenhang zum Druck stehen. Hierzu zählen z.B. Druckmessgeräte mit federelastischen Messgliedern (Rohrfeder-Manometer, Plattenfeder-Manometer, usw.) und Drucksensoren.

Druck Kalibrierung

Grundlegend unterscheidet man zwischen federelastischen und elektronischen Druckmessgeräten. Druckmesser mit federelastischen Messgliedern verbinden eine hohe messtechnische Güte, einfache Bedienbarkeit, Robustheit und Anpassungsfähigkeit mit den Vorteilen einer industriellen und kostengünstigen Herstellung. Bei federelastischen Messgliedern entfallen aufwendige elektrische oder pneumatische Versorgungen. Unter elektronischen Druckmessgeräten oder auch Druckaufnehmern versteht man eine weitverbreitete Form von Drucksensorelementen. Ein Drucksensor ist ein Messelement, welches die physikalische Messgröße Druck in eine elektrische Größe umwandelt.

Häufig verwendete Sensor-Methoden sind folgende:

• Dünnfilm-Dehnungsmess-Streifen
• Keramischer Dickschichtsensor
• Piezoresistives Sensorelement
• Piezoelektrisches Sensorelement
• Kapazitive Sensoren

Werfen Sie einen Blick in die themenspezifische Fibel:

Druck-Fibel

Absolutdruck (p abs)

• gemessener Druck über absolut Null
• Referenz: ideales Vakuum
• Messdruck immer größer als Referenzdruck

Relativdruck (p rel)

• Bei der Relativdruckmessung wird die Differenz zum herrschenden Umgebungsdruck gemessen.
• Dieser ist abhängig von diversen Parametern (z.B. Abstand zum Meeresspiegel)
• Relativ zu diesem wird von positivem und negativem Überdruck gesprochen

positiver Überdruck (gauge)

• gemessener Druck über dem barometrischen Tages-Luftdruck
• Referenz: Umgebungsdruck
• Messdruck immer größer als Referenzdruck

negativer Überdruck (Vakuum)

• gemessener Druck unter dem barometrischen Tages-Luftdruck
• Referenz: Umgebungsdruck
• Messdruck immer kleiner als Referenzdruck

Differenzdruck (Δ p)

• gemessener Druck über oder unter einem beliebigen Referenzdruck
• Messdruck kleiner oder größer als Referenzdruck

Die Kalibrierung von Druckmessgeräten kann nach verschiedenen Abläufen durchgeführt werden. Welcher Ablauf durchgeführt wird, hängt hierbei von der Klassengenauigkeit des zu kalibrierenden Messgerätes ab. Vor der Messung einer Messreihe ist eine Vorbelastung durchzuführen, um sicherzustellen, dass das komplette Leitungssystem dicht ist. Hierbei wird Druck auf den Messbereichsendwert des Gerätes beaufschlagt, nach einer Haltezeit von ca. 30 Sekunden kann der Druck wieder vollständig abgelassen werden. Bei instabilem Druck ist zuerst die Dichtigkeit des Leitungssystem zu gewährleisten, ist der Druck stabil kann mit der Kalibrierung begonnen werden. Dazu werden mehrere Messpunkte (die gleichmäßig über den Messbereich verteilt sind) zuerst von unten nach oben (im Aufwärtsgang) und danach auch von oben nach unten (im Abwärtsgang) angefahren. Die Haltezeiten, Messpunkte und die Anzahl der Vorbelastungen hängt hierbei vom gewählten Kalibrierablauf (A / B / C) ab.

Möglichkeiten der Druckkalibrierung: Zur Kalibrierung von Druckmessgeräten werden vorzugsweise folgende Messsysteme verwendet:

• Druckwaagen (Kolbenmanometer)
• Quarzwendelmanometer
• Druckkalibratoren und -controller

In unserem Drucklabor unterscheiden wir die Kalibrierung nach zwei Referenzen: Druckwaagen und Druckregler. Druckregler verfügen über eine hohe Genauigkeit, sind automatisierbar, regeln selbständig die geforderten Drücke und eignen sich somit hervorragend für die Kalibrierung Ihrer Gebrauchsnormale. Für Ihre Bezugsnormale greifen wir auf das aufwändigere Verfahren, der Kalibrierung mittels Druckwaagen, zurück. Eine Druckwaage macht sich die physikalische Eigenschaft von Druck zu nutze. Hierbei wird mit Hilfe einer Massescheibe und eines Kolben-Zylindersystems der notwendige Druck erzeugt. Mit diesem bewährten Verfahren können die notwendigen Genauigkeiten zur Kalibrierung von Bezugsnormalen erreicht werden.  

Druck-Kalibrierung

Für die Kalibrierung von Drehmomentschlüssel kommen größtenteils Automatische und Handbetriebene Messplätze zum Einsatz. Hierbei rotiert der Drehmomentaufnehmer und leitet somit die gewünschten Momente in das Schraubwerkzeug ein. Normative Vorgabe ist hierbei, dass dies, je nach Prüfmittel, an drei unterschiedlichen Stufen durchzuführen ist und jeweils fünf Mal wiederholt werden muss. Die aktuell gültige Norm DIN EN ISO6789:2017 definiert die Prüfstufen klar und deckt den kompletten Messbereich des Prüfmittels ab. Das Vorgehen zur Kalibrierung von Drehmomentaufnehmern weicht hiervon ab. Drehmomentaufnehmer werden kontinuierlich kalibriert, um z. B. Einflüsse durch Kurzzeitkriechen auszuschließen.

Bei der Kalibrierung von Drehwinkel wird zwischen direkt und indirekt messenden Systemen unterschieden. Direkt messende Systeme messen den Drehwinkel über z. B. einen Glasmaßstab. Diese Sensoren werden möglichst Querkraft- und spannungsfrei in der Kalibriereinrichtung verbaut und stufenweise die einzelnen Messreihen abgefahren. Indirekt messende Systeme sind meist in Form eines Gyroskops in Drehmomentschlüsseln verbaut. Zur Kalibrierung muss zusätzlich zum Drehwinkel auch ein Drehmoment anliegen und während der Messung aufrecht erhalten bleiben.  

Die Kraftmessung findet in einer für Kalibrierung optimierten Materialprüfmaschine statt, welche die nötige Steifigkeit und auch Rechtwinkligkeit vorweist. Zug- sowie Druckkräfte können stufenweise über Spindeln steigend und fallend angefahren und gehalten werden. Eine hohe Flexibilität bei der Auswahl der Messpunkte zeichnet diese Kalibrierung aus.

Kraft Kalibrierung

TEDS steht für "Transducer Electronic Data Sheet“. Ein TED ist ein elektronisches Datenblatt, dass in Sensoren oder Messwandlern verwendet wird. TEDS unterliegen dem IEEE 1451 Standard. Auf dem TED werden die wichtigsten Informationen, wie zum Beispiel Herstellerinformationen, Modellnummern, Messbereiche und auch Kalibrierdaten gespeichert. Diese Daten können dann von einem Messsystem automatisch ausgelesen und identifiziert werden.

Ja, wir bei Testo Industrial Services sind in der Lage, TEDS innerhalb mehrerer Messgrößen wie z.B. Druck, Beschleunigung und Akustik zu beschreiben und können wesentliche Daten wie beispielsweise die Empfindlichkeit (der Kennwert) und das Rekalibrierdatum auf dem TED speichern. Denn Sensordaten können sich verändern, umso wichtiger ist es nach der Kalibrierung die wesentlichen Informationen aktuell zu halten, damit Ihr Sensor nach der Kalibrierung wieder einsatzfähig ist.

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