RBC – ein hochpräziser Kalibrator für Messbrücken

Der Resistance Bridge Calibrator (RBC) ist der erste hochpräzise Kalibrator für Messbrücken. Seit letztem Jahr (2010) steht er nun auch kommerziell geführten Kalibrierlaboren zur Verfügung. Der RBC ist für all die Kalibrierlabore von Nutzen, die stets ihre Messunsicherheiten verringern wollen.

Altbewährtes neu in den Markt eingeführt
Das nationale Kalibrierlabor von Neuseeland hat unter der Führung von Dr. R. Wide in den 1990iger Jahren den Resistance Bridge Calibrator (RBC) entwickelt. Viele nationale Labore auf der ganzen Welt benutzen nun ebenfalls seit einiger Zeit diesen RBC, um Ihre eigenen internen Messbrücken zu kalibrieren. Des Weiteren setzen sie diese auch ein, um Kalibrierungen im Kundenauftrag durchzuführen. In den letzten Jahren wurden auf vielen internationalen Kongressen immer wieder Untersuchungsberichte und Paper über dieses Kalibrierverfahren veröffentlicht. Unter den folgenden Links können Sie sich einige dieser im Internet veröffentlichten Papers abrufen:

Artikel von Rod White (englisch):

Doch zunächst stand diese Technologie eben ausschließlich der wissenschaftlichen Welt zur Verfügung. Das hat sich im Laufe des Jahres 2010 geändert. Da mittlerweile immer mehr industrielle Kalibrierlaboratorien sehr kleine Messunsicherheiten benötigen, ist in den letzten Jahren ein kommerzieller Markt für Brückenkalibriergeräte entstanden. So hat das nationale Kalibrierlabor von Neuseeland sich dieses Kalibrierverfahren patentieren lassen. Das führte dazu, dass es Lizenzverhandlungen zwischen der Firma ISOTECH aus England und Rod Wide, dem Leiter des nationalen Kalibrierlaboratoriums in Neuseeland, gegeben hat. Auf Grund eines abgeschlossenen Lizenzvertrages können diese RBC’s nun kommerziell erworben werden. Das ist eine gute Entwicklung für die Kalibrierlaboratorien.

Hintergrund
Die wichtigste Voraussetzung für ein Temperaturkalibrierlabor ist das Vertrauen in die verwendeten Normale. Bei der Temperaturdarstellung können die Temperaturfixpunkte der ITS-90 als Normale dienen. Neben diesen Naturkonstanten der ITS-90 wird aber auch immer ein Messgerät benötigt, um die entsprechende Thermospannung oder den Widerstand des zu kalibrierenden Thermometers auszumessen.
Bei High-End-Kalibrierungen geschieht das durch so genannte Widerstandsmessbrücken. Diese Messbrücken werden von primären und sekundären Kalibrierlaboratorien eingesetzt. Sie haben eine Messunsicherheit von < 1 mK. Da Messbrücken mit extrem geringen Messunsicherheiten jedoch nicht an Naturkonstanten kalibriert werden können, stellen sie einen hohen Unsicherheitsfaktor einer Kalibrierung dar.
Bei High-End Messbrücken, wie z.B. der MicroK, der ASL F700 und ASL F900 sowie den MI-Brücken, muss neben dem Absolutwert auch die so genannte Linearität kalibriert werden. Üblicherweise wird diese Kalibrierung mit Hilfe von temperierten Tinsley-Referenzwiderständen durchgeführt. Problematisch dabei ist, dass das Widerstandsverhältnis zum Testen der Linearität mit 1:1 bis 1:4 begrenzt ist und somit für eine komplette Kalibrierung eigentlich nicht ausreicht.

Die Funktionsweise des RBC´s
Dieser Kalibrator besteht im Grunde genommen aus einem Widerstandsnetzwerk. Mit diesem Widerstandsnetzwerk können bis zu 35 verschiedene Widerstandsverhältnisse zur Verfügung gestellt werden, die sich hervorragend zum Kalibrieren von Messbrücken eignen. Mit diesen 35 Widerstandsverhältnissen kann eine Messbrücke an bis zu 70 unterschiedlichen Messungen kalibriert werden. Die Messunsicherheit dieser Kalibrierung liegt bei < 0,1 ppm bei 100Ω Nennwiderstand (das gilt für DC- und AC-Messungen bis zu einer Frequenz von 400 Hz).

Firma Klasmeier testet den RBC
Da auch wir unsere Messbrücke rückführen müssen, haben wir uns einen RBC bestellt. Wir erhoffen uns damit, dass wir mit diesem Gerät unsere Brücken nicht mehr direkt auf die PTB, sondern auf einen RBC rückführen können. Das würde eine Menge Ressourcen sparen und die Sicherheit in unser Kalibrierlabor weiter erhöhen.

In weiteren Blogeinträgen werde ich berichten, wie praktikabel der RBC im Laboralltag ist und welche Messunsicherheiten sich mit diesem neuen Kalibrierverfahren tatsächlich erreichen lassen.