Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) definiert zurzeit die Basiseinheit Kelvin neu. Die Institution greift dafür u.a. auf den Referenzformtester MarForm MFU 110 WP von Mahr zurück. Aufgrund der taktilen und optischen Messgenauigkeit dieser Technologie konnte das von der PTB angestrebte Ziel sogar deutlich exakter erreicht werden.

Die Einheit Kelvin als Basiseinheit der thermodynamischen Temperatur wird derzeit an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig neu definiert. Ziel ist dabei eine Präzisionsbestimmung der Boltzmann-Konstante k, dem Konversionsfaktor zwischen thermischer und mechanischer Energie. Für die Präzisions-Bestimmung von k benötigt die PTB definierte Heliumabsolutdrücke. Diese sollen mithilfe einer Druckwaage realisiert werden, deren wesentliche Komponenten Kolben-Zylinder-Systeme sind. Für die Berechnung des Drucks muss die Geometrie von Kolben und Zylinder bei Umgebungsdruck genau bekannt sein. Für die Formmessungen setzt die PTB den Referenz-Formtester „MarForm MFU 110 WP“ von Mahr ein mit einer Messgenauigkeit, die in den Nanometerbereich hineinreicht. Dieses hochpräzise Referenzgerät stellt die Weltspitze für taktile Abstands- und Durchmesserbestimmungen im Messbereich bis zu 180 mm dar. Es ist ausgestattet mit einem taktilen und optischen Sensorsystem.

Ein erster Ansatz für die Berechnung der Messunsicherheit der generierten 3D-Geometriedaten zeigte, dass die dimensionellen 3D-Standardmessunsicherheiten nur 7 nm (Kolben) bzw. 15 nm (Zylinder) betragen. Daraus resultiert eine relative Messunsicherheit für die Querschnittsfläche von 0,7 x 10-6. Diese Teilaufgabe des Boltzmann-Projektes ist nur durch die hohe Messgenauigkeit des Mahr-Messsystems erreicht worden.

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    Messung des Kolbens eines Kolbenmanometers am Mahr-Messplatz "MarForm MFU 110 WP" bei der PTB (Bildquelle: Otto Jusko, PTB)

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