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This publication deals with the practical challenge of describing the impurity influence on the fixed-point temperature of zinc. For this, the sum of individual estimate (SIE) approach is applied to miniaturized fixed-point cells (MFPC) filled with high-purity zinc that can be used in industrial applications. This includes comparative analyses by glow discharge mass spectroscopy as well as mass spectroscopy with inductive coupled plasma to quantify the impurity concentrations in zinc. Furthermore, the element-specific and concentration-dependent temperature deviations are presented for the fixed-point material zinc. For this, binary phase diagrams as well as thermal calculations and experimental data were analysed to extract the relevant sensitivity coefficients. Besides, results from SIE analyses of MFPCs are presented and their uncertainties are compared. On this basis, practical limits of the SIE method are identified and discussed.

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Zusammenfassung Hochpräzise Wägesysteme nach dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation (EMK), wie Massekomparatoren, finden trotz Neudefinition der Einheit Kilogramm weiterhin Anwendung bei der Realisierung sowie Weitergabe einer praktischen Masseskale, indem sie metrologische Massevergleiche anhand des elektrischen Stromes als Zwischengröße ermöglichen. Gleichzeitig haben Quanteninterferometer auf Basis einer supraleitenden Hochgeschwindigkeitselektronik das Potential, kleinste Änderungen des magnetischen Flusses im Femtotesla-Bereich aufzulösen und eröffnen somit einen alternativen Ansatz zum Erfassen kleinster Stromdifferenzen. Die Kombination dieser bislang größtenteils nur für Fundamentalexperimente in der elektrischen Metrologie ausgenutzten quantenelektrischen Effekte mit Systemen der Präzisionskraftmessung ist eine neuartige Ausgangsbasis zur Verbesserung der Messgenauigkeit dieser Referenzsysteme. Insbesondere bietet die Anwendung eines quantenbasierten Analog-zu-Digital-Wandlers ein deutliches Potential zum Erschließen bisher unerreichter Genauigkeiten. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse erster experimenteller Arbeiten zum Nachweis des grundlegenden Funktionsprinzips präsentiert. Darüber hinaus erfolgt eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit sowie des Entwicklungspotentials des vorgestellten quantenbasierten Stromsensors für hochpräzise EMK-Wägesysteme.

ZusammenfassungDie Bestimmung der Prozesszonentemperatur erlangt bei der Regelung und Überwachung des Rührreibschweißprozesses (FSW) eine zunehmende Relevanz. Gegenwärtig erfolgt die Temperaturmessung unter anderem durch Thermografie oder durch die Anwendung werkzeugintegrierter Temperaturfühler (meist Thermoelemente). Da diese nicht direkt an der Schweißstelle angebracht werden können, entstehen Messabweichungen sowie zeitliche Verzögerungen. Diese können auf die unterschiedlichen Wärmeableitungsvorgänge in das Werkzeug, die zu fügenden Werkstoffe und an die Umgebung zurückgeführt werden. Im Beitrag wird ein Verfahren zur direkten Temperaturmessung auf Grundlage des thermoelektrischen Effektes sowie die dabei auftretenden Herausforderungen beschrieben. Mit diesem Verfahren kann eine direkte Temperaturmessung während des Prozesses erfolgen, ohne das Werkzeug mit zusätzlichen Temperaturfühlern zu versehen.