Gesamtliste der Publikationen

Eine Entwicklungsrichtung zur Reduzierung der Meßunsicherheit von Präzisionsmeßgeräten ist die Minimierung von Querempfindlichkeiten der Meßgeräte auf Störgrößen. Zu den Störgrößen zählen alle auf ein Meßgerät wirkenden Einflüsse außer der eigentlichen Meßgröße. Eine wesentliche Rolle spielen die drei Klimagrößen Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck. Stand der Technik ist, daß ein Großteil der heutigen Präzisionsmeßgeräte über eine weitgehende Störgrößenunterdrückung verfügt. Besonders das Gebiet der Reduzierung der Feuchteabhängigkeit bietet jedoch noch erhebliches Potential zur weiteren Verringerung der Meßunsicherheit. Die vorliegende Arbeit stellt eine systematische Vorgehensweise zur Erzielung eines feuchteunabhängigen Meßgerätes vor. Ausgehend von den Ursachen der Feuchteabhängigkeit werden Methoden zur Reduzierung der Feuchteabhängigkeit abgeleitet. Diese Methoden lassen sich in zwei Kategorien einteilen: 1. Minimierung des für die Feuchteabhängigkeit verantwortlichen Feuchtetransportes. 2. Kompensation der Feuchteabhängigkeit auf der Basis mathematischer Methoden. Der Feuchtetransport läßt sich durch die Konstanthaltung der relativen Feuchte im Meßgerät, z.B. durch Feuchtepufferung, fast vollständig unterbinden. Weiterhin kann das Eindringen von Feuchtigkeit in Bauteile durch konstruktive Maßnahmen wie Kapselung, Versiegelung und Abdichtung reduziert werden. Unter einer Vielzahl von Varianten zur Modellierung des Verhaltens von Systemen sind sogenannte Polynommodelle zur mathematischen Feuchtekompensation besonders gut geeignet. Durch diese Modelle ist es möglich, die statische und die dynamische Feuchteabhängigkeit gemeinsam zu beschreiben. Wesentlichen Einfluß auf die Güte einer mathematischen Kompensation hat neben der Modellstruktur auch die Darstellungsvariante der Feuchte (relative Feuchte, absolute Feuchte, Dampfdruck, Taupunkttemperatur und ähnliche). Zur Ermittlung der Feuchteabhängigkeit von Präzisionsmeßgeräten sind experimentelle Untersuchungen erforderlich. Da zwischen Temperatur- und Feuchteabhängigkeit Wechselwirkungen bestehen, müssen die zeitlichen Verläufe von Lufttemperatur und Luftfeuchte orthogonal sein. Nur unter dieser Voraussetzung können aus den Experimenten statistisch gesicherte Aussagen zur Temperatur-und Feuchteabhängigkeit getroffen werden.

An the Institute of Process Measurement and Sensor Technology of Technische Universität Ilmenau, a three-dimensional nanopositioning and nanomeasuring machine (NPM-Machine) has been developed. The Abbe offset-free design provides extra-ordinary accuracy. In the entire positioning and measuring range of 25 mm x 25 mm x 5 mm the interferometric length measurement system reaches a resolution of 0,1 nm and an uncertainty of 5 - 10 nm. The article gives basic information on this nanopositioning and measuring machine, explains its mode of operation and represents measurement results.