專利名稱：重量傳感器的校準(zhǔn)方法、用于使用該方法的重量傳感器以及電子稱重設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子稱重設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其但非排他性地涉及在廚房中使用的或者可以作為體重秤使用的家用秤的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在家用秤領(lǐng)域中，如本申請(qǐng)人的申請(qǐng)W02008/009794所述，電子稱重設(shè)備通常包括用于收納待稱重負(fù)載的托盤和用于放置在支撐物上的底座，該支撐物例如在體重計(jì)的情況下是地面或者對(duì)于廚用秤是桌面或柜面。電子稱重設(shè)備還包括至少一個(gè)且通常在三個(gè)和四個(gè)之間的重量傳感器，該重量傳感器插設(shè)在托盤和底座之間并與電子測(cè)量單元電連接， 該電子測(cè)量單元適合于根據(jù)由傳感器提供的信息確定施加在托盤上的負(fù)載的質(zhì)量或重量的值。電子測(cè)量單元包括顯示器，該顯示器允許測(cè)量設(shè)備的使用者讀取測(cè)量值。EP0153121公開了一種重量傳感器的校準(zhǔn)方法，該重量傳感器包括加長(zhǎng)形式的檢驗(yàn)體，該檢驗(yàn)體配備有四個(gè)用于測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的電阻應(yīng)變計(jì)。該方法包括以下步驟空載測(cè)量四個(gè)應(yīng)變計(jì)各自的電阻值；然后對(duì)重量傳感器施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載；然后在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下， 通過惠斯登全橋測(cè)量4個(gè)應(yīng)變計(jì)各自的電阻值；以及使用這些測(cè)量結(jié)果，確定每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻值隨施加重量而變化的定律系數(shù)。電阻測(cè)量是通過經(jīng)由惠斯登橋測(cè)量電壓來進(jìn)行， 因此不可能對(duì)每個(gè)電阻進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量。與上述文獻(xiàn)類似，EP(^95067描述了根據(jù)所施加的不同標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載，經(jīng)過惠斯登全橋測(cè)量力傳感器的4個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻值。電阻測(cè)量是通過經(jīng)由惠斯登橋測(cè)量電壓來進(jìn)行，因此不可能對(duì)每個(gè)電阻進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量。最后，US20030030451公開了一種從電容器測(cè)量電阻的方法，其中測(cè)量取決于所述電容器的充放電時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中使用的傳感器不同于在上述文獻(xiàn)中的傳感器。事實(shí)上，本發(fā)明的傳感器通常是帶有電阻應(yīng)變計(jì)的傳感器類型并且往往包括僅配備有兩個(gè)或三個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的加長(zhǎng)檢驗(yàn)體，這些電阻應(yīng)變計(jì)適合于沿著該檢驗(yàn)體的縱向軸線測(cè)量檢驗(yàn)體的變形。應(yīng)變計(jì)則與連接裝置相連，以便限定與電子測(cè)量單元連接的惠斯登半橋(不是全橋)。使用帶有用作惠斯登半橋的兩個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的重量傳感器，由于對(duì)托盤上的負(fù)載位置的測(cè)量靈敏度而不得不在秤組裝后對(duì)秤進(jìn)行校準(zhǔn)。事實(shí)上，由該負(fù)載施加的力矩根據(jù)該負(fù)載位置而不同。而且，負(fù)載位置容易引發(fā)位于托盤的四個(gè)角的重量傳感器的檢驗(yàn)體的某種扭曲，這會(huì)影響測(cè)量質(zhì)量。不過，目前在安裝線(Iigne)結(jié)束時(shí)針對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行校準(zhǔn)。該校準(zhǔn)是全自動(dòng)化的，但使生產(chǎn)速度減慢。
因此，顯然需要完善該校準(zhǔn)步驟，以便通過補(bǔ)償這些傳感器對(duì)其可能承受的機(jī)械力矩的變化的靈敏度，從計(jì)量學(xué)角度使這些傳感器更耐用。所有這些旨在一種在生產(chǎn)中盡可能最短的校準(zhǔn)步驟。為了達(dá)到該目的，本發(fā)明涉及一種重量傳感器的校準(zhǔn)方法，重量傳感器包括加長(zhǎng)形式的檢驗(yàn)體，檢驗(yàn)體僅配備有兩個(gè)或三個(gè)用于測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的電阻應(yīng)變計(jì)，該方法的特征在于，該方法包括以下步驟根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間空載測(cè)量傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值；對(duì)重量傳感器施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載；在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值；以及根據(jù)在空載和標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下的電阻的測(cè)量結(jié)果，確定每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻值隨施加重量而變化的定律的系數(shù)和/或根據(jù)每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值確定重量的定律的系數(shù)。通過確定經(jīng)過應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間來測(cè)量每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻，是根據(jù)由專利EP1251357、US2003030451和US6690183所述的方法來實(shí)現(xiàn)的，該方法以下也稱為TDC測(cè)量。公知的是，該TDC測(cè)量允許具有更大的測(cè)量靈敏度。然而使用這種針對(duì)半橋的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來以歐姆值形式對(duì)兩個(gè)或三個(gè)應(yīng)變計(jì)的極小變化進(jìn)行分析，以便獲得力矩是全新的方式。事實(shí)上已經(jīng)證實(shí)，不再需要使用集成了在電子處理部上偏移的基準(zhǔn)半橋的惠斯登全橋電路。使用該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來測(cè)量在具有2個(gè)或3個(gè)應(yīng)變計(jì)的傳感器中的電阻是創(chuàng)新的， 因?yàn)閮H針對(duì)半橋而不是全橋進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)檠h(huán)時(shí)間極快，因?yàn)樵跍y(cè)量電容器的充放電循環(huán)的更迭中，能夠處理一個(gè)半橋的兩個(gè)應(yīng)變計(jì)，這允許消除偏差。使用該系統(tǒng)允許直接獲得 (acceder)歐姆值，以便知道每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻變化，而無需經(jīng)過電壓測(cè)量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法包括以下步驟在重量傳感器的已知第一點(diǎn)處第一次施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載；在第一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值；在重量傳感器的已知第二點(diǎn)處第二次施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載；以及在第二點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值。在傳感器的兩個(gè)點(diǎn)處的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的兩次施加允許確定R = a+bP+cPx類型的線性變化定律的系數(shù)a、b、c，其中R是被測(cè)量的電阻，χ是P的施加點(diǎn)在一個(gè)軸線(例如檢驗(yàn)體的縱向軸線)上的投影位置。P是待測(cè)量的力，PX是由力P沿著軸線X產(chǎn)生的力矩。因此， 能夠獲得良好的測(cè)量精度并消除軸向誤差。測(cè)量精度只會(huì)更好。根據(jù)該實(shí)施方式的一個(gè)變型例，根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法還包括以下步驟在重量傳感器的已知第三點(diǎn)處第三次施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載；以及在第三點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值。
使用在傳感器的補(bǔ)充兩個(gè)點(diǎn)處的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的三次施加，即集成了空載測(cè)量步驟的共計(jì)四次測(cè)量，允許確定傳感器的扭曲對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，特別是與沿著不平行于縱向軸線的方向測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的第三電阻應(yīng)變計(jì)相關(guān)聯(lián)的線性變化的定律系數(shù)。與該第三電阻應(yīng)變計(jì)相關(guān)聯(lián)的變化定律則可以是R = a+bP+cPx+dPy類型，其中R是被測(cè)量的電阻，Y 是P的施加點(diǎn)沿著相交于縱向軸線Δ (例如垂直于軸線Δ)的軸線的投影。因此，能夠獲得良好的測(cè)量精度并同時(shí)消除軸向誤差和由檢驗(yàn)體的扭曲引起的誤差。根據(jù)旨在便于使用校準(zhǔn)方法的本發(fā)明的一個(gè)特征，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)的每次施加在與重量傳感器所包含的識(shí)別裝置相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)處進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，該方法包括記錄與被校準(zhǔn)的傳感器相關(guān)的確定系數(shù)的步
馬聚ο本發(fā)明還涉及一種重量傳感器，該重量傳感器更具體地適合于使用根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法。該重量傳感器包括加長(zhǎng)形式的檢驗(yàn)體，其僅(exclusivement)配備有兩個(gè)或三個(gè)用于測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的電阻應(yīng)變計(jì)；以及使每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)與電子測(cè)量單元電連接的裝置。根據(jù)本發(fā)明，該重量傳感器的特征在于，該重量傳感器包括在旨在確定每個(gè)應(yīng)變計(jì)的特性的傳感器的校準(zhǔn)過程的范圍內(nèi)對(duì)施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的至少一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別的裝置。根據(jù)本發(fā)明的更具體的一個(gè)特征，檢驗(yàn)體可以配備有至少兩個(gè)用于測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的電阻應(yīng)變計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，重量傳感器包括對(duì)施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的兩個(gè)不同點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別的識(shí)別裝置。根據(jù)本發(fā)明，施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)的識(shí)別裝置可以以任何合適方式實(shí)現(xiàn)，例如以圖形標(biāo)記或者三維標(biāo)記或者還可以是該兩者的組合的形式來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，識(shí)別裝置針對(duì)每個(gè)施加點(diǎn)包括至少一個(gè)腔或者具有配置在傳感器主體之內(nèi)或之上的圖形標(biāo)記。這種腔和/或任何圖形標(biāo)記和/或任何其它類型標(biāo)記則是特別適合的， 該腔允許例如收納施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的部件的端部。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，傳感器包括至少一個(gè)沿著與檢驗(yàn)體的縱向軸線平行的測(cè)量方向測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的電阻應(yīng)變計(jì)。根據(jù)該實(shí)施方式的一個(gè)變型例，重量傳感器包括至少兩個(gè)沿著與檢驗(yàn)體的縱向軸線平行的測(cè)量方向測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的電阻應(yīng)變計(jì)。根據(jù)本實(shí)施方式的另一變型例，重量傳感器包括至少一個(gè)沿著與檢驗(yàn)體的縱向軸線不平行的第二測(cè)量方向測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的電阻應(yīng)變計(jì)。沿著第二方向測(cè)量檢驗(yàn)體的變形允許校正可能會(huì)由檢驗(yàn)體的扭曲引起的誤差。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，重量傳感器包括提供由根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法確定的測(cè)量系數(shù)的裝置。這些系數(shù)則被記錄在稱重設(shè)備的內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)，允許測(cè)量誤差的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。本發(fā)明還涉及一種電子稱重設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個(gè)測(cè)量托盤；至少一個(gè)底座；電子測(cè)量單元；以及
至少三個(gè)力傳感器，所述力傳感器包括兩個(gè)或三個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)，這些電阻應(yīng)變計(jì)插設(shè)在測(cè)量托盤和底座之間并配備有用于將應(yīng)變計(jì)與電子測(cè)量單元電連接的裝置。根據(jù)本發(fā)明，該電子稱重設(shè)備的特征在于，每個(gè)力傳感器由根據(jù)本發(fā)明的重量傳感器構(gòu)成，并且，電子測(cè)量單元適合于根據(jù)經(jīng)過應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值；以及根據(jù)所確定的電阻值確定施加在測(cè)量托盤上的負(fù)載的值。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，電子測(cè)量單元適合于獨(dú)立于其它應(yīng)變計(jì)的電阻來測(cè)量每個(gè)傳感器的每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，電子測(cè)量單元包括至少一個(gè)存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元適合于記錄在根據(jù)本發(fā)明的方法的范圍內(nèi)確定的每個(gè)重量傳感器的每個(gè)應(yīng)變計(jì)的測(cè)量系數(shù)。當(dāng)然，可以使根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用、重量傳感器以及電子稱重設(shè)備的不同實(shí)施特征、實(shí)施方式和實(shí)施變型例通過在它們彼此兼容或非排他性的情況下的各種組合彼此相關(guān)聯(lián)。


另外，從以下參照附圖進(jìn)行的說明可以了解本發(fā)明的各種其它特征，這些附圖示出電子稱重設(shè)備、重量傳感器以及用于使用根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的裝置的非限定性的實(shí)施方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明的電子稱重設(shè)備的分解立體示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的重量傳感器的立體示意圖。圖3和圖4是示出圖2所示的重量傳感器的根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法的兩個(gè)步驟的立體示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的重量傳感器的一個(gè)實(shí)施變型例的立體示意圖。圖6是應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的同一傳感器的2個(gè)應(yīng)變計(jì)的測(cè)量電路的示意圖。
具體實(shí)施例方式例如如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的電子稱重設(shè)備包括至少一個(gè)測(cè)量托盤1和至少一個(gè)底座2。根據(jù)所示例子，電子稱重設(shè)備僅包括一個(gè)托盤1和一個(gè)底座2，該托盤1和底座 2限定殼體，在該殼體的內(nèi)部設(shè)置有電子測(cè)量單元3和四個(gè)力傳感器4，該四個(gè)力傳感器4 中的僅三個(gè)在圖1中可見。這些力傳感器4通過連接裝置5 (例如電線)與電子測(cè)量單元 3連接。在該情況下，每個(gè)力傳感器4由重量傳感器形成，如圖2所示，該重量傳感器包括大致平行六面體形狀的加長(zhǎng)檢驗(yàn)體(corps d’6preuVe)10，該檢驗(yàn)體10沿著縱向軸線Δ延伸。該檢驗(yàn)體10在其每個(gè)端部通過用于施加待測(cè)量的力的基座11延長(zhǎng)。每個(gè)基座11具有大致U形形狀，其心部(Sme ) 12與檢驗(yàn)體10連成一體，并且分支13在檢驗(yàn)體10的兩側(cè)延伸并且平行于檢驗(yàn)體10。檢驗(yàn)體10在其一個(gè)面上(這里是其上面)包括至少一個(gè)、根據(jù)所示例子是兩個(gè)用于沿著與縱向軸線Δ平行的方向測(cè)量檢驗(yàn)體10的變形的電阻應(yīng)變計(jì) (jauge extensometrique resistive，電阻變形計(jì))14、15。傳感器4還包括用于使每個(gè)應(yīng)變計(jì)14、15與電子測(cè)量單元3電連接的裝置。在該情況下，該連接裝置一方面包括用于使每個(gè)應(yīng)變計(jì)14、15的極與接地觸點(diǎn)17連接的接地線16，另一方面包括兩個(gè)極觸點(diǎn)18、19， 該兩個(gè)極觸點(diǎn)18、19各自通過相應(yīng)的線20、21與每個(gè)應(yīng)變計(jì)14、15的不同于接地極M的極22、23連接。連接裝置的布線相當(dāng)于惠斯登半橋的布線。應(yīng)該注意，該電子稱重設(shè)備及其重量傳感器的一般實(shí)施方式對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的，特別是在申請(qǐng)W02008/009794 中作了闡述，使得無需在此對(duì)其作更詳盡地描述。然而，根據(jù)本發(fā)明的電子稱重設(shè)備與上述申請(qǐng)W02008/009794中所述的電子稱重設(shè)備的不同在于，測(cè)量托盤1的負(fù)載確定不是通過測(cè)量惠斯登半橋的電阻變化來實(shí)現(xiàn)，而是通過直接測(cè)量每個(gè)傳感器4的每個(gè)應(yīng)變計(jì)14、15的電阻來實(shí)現(xiàn)。因此，電子測(cè)量單元3 適合于按照由專利EP1251357和US6690183所述的TDC測(cè)量方法，根據(jù)通過所述應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間來測(cè)量每個(gè)傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)14、15的電阻。使用這種TDC測(cè)量方式具有的優(yōu)點(diǎn)是，允許使用現(xiàn)有的帶有安裝在惠斯登半橋上的兩個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的重量傳感器。該安裝在圖6中示出，其中，Py表示施加給配備有兩個(gè)應(yīng)變計(jì)14和15的傳感器的重量，該兩個(gè)應(yīng)變計(jì)14和15形成惠斯登半橋。測(cè)量電容器50通過開關(guān)的控制機(jī)構(gòu)連接以便測(cè)量第一應(yīng)變計(jì)和第二應(yīng)變計(jì)。兩個(gè)應(yīng)變計(jì)14和15的端子與芯片(ASIC) 51連接，該芯片51包括TDC電路、MCU控制單元以及用于存儲(chǔ)測(cè)量值的EEPR0M。 ASIC芯片51與顯示器52連接。補(bǔ)償允許增大測(cè)量精度。事實(shí)上，在該重量測(cè)量方法的范圍內(nèi)，例如特別是通過申請(qǐng)W02008/009794的稱重設(shè)備來實(shí)施時(shí)，構(gòu)成惠斯登半橋的兩個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)相對(duì)于電子測(cè)量單元形成一個(gè)用于檢測(cè)檢驗(yàn)體變形的換能器(transducteur，傳感器)。為了獲得良好的測(cè)量質(zhì)量，有必要在測(cè)量設(shè)備組裝后對(duì)該測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，以便知道被測(cè)量的負(fù)載在托盤上的施加位置的影響并校正軸向誤差。本發(fā)明的發(fā)明人們的功勞是作了以下證明通過電容器內(nèi)放電時(shí)間測(cè)量技術(shù) (Temps de Decharge dans un Condensateur)，即TDC測(cè)量技術(shù)，允許通過將每個(gè)應(yīng)變計(jì)作為獨(dú)立換能器來以相同的傳感器成本獲得更大的測(cè)量精度，而直到目前這些應(yīng)變計(jì)被看作相同的換能器。因此，可以在每個(gè)重量傳感器處校正在兩次測(cè)量之間由施加待測(cè)量負(fù)載的點(diǎn)在軸線Δ上的投影變化引起的軸向誤差。本發(fā)明還提出了消除每個(gè)電子稱重設(shè)備在安裝過程中的校準(zhǔn)，以便在稱重設(shè)備安裝之前對(duì)每個(gè)傳感器進(jìn)行分別校準(zhǔn)。為此，每個(gè)重量傳感器4可以放置在圖3所示的校準(zhǔn)裝置30內(nèi)。根據(jù)該例子，裝置30包括具有縫隙32的測(cè)量頭31，該縫隙32用于收納傳感器4的一個(gè)基座的心部12，而另一個(gè)基座是自由的，使得檢驗(yàn)體10懸伸安裝在測(cè)量頭31上。校準(zhǔn)裝置30還包括接觸頭 33，該接觸頭33用于確保接地觸點(diǎn)17和極18、19與電子校準(zhǔn)單元34電連接，該電子校準(zhǔn)單元34適合于根據(jù)TDC方法測(cè)量重量傳感器4的每個(gè)應(yīng)變計(jì)14、15的電阻。電子校準(zhǔn)單元34還適合于按以下方式使用根據(jù)本發(fā)明的校準(zhǔn)方法。首先，對(duì)每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值進(jìn)行空載測(cè)量，因此獲得值R14(0 ；0)和R15(0 ； 0)。然后，如圖4所示，在重量傳感器4的已知點(diǎn)Pl處對(duì)重量傳感器4施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(charge etalon)C0根據(jù)所示例子，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載由質(zhì)量是已知的組件構(gòu)成，該組件包括主體 38，主體38與鵝頸管形式的鉤39連成一體。鉤39包括在主體38的對(duì)準(zhǔn)時(shí)用于對(duì)重量傳感器4施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載C的重量的懸掛尖端40。為了便于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載C的定位，傳感器4包括施加點(diǎn)Pl的識(shí)別裝置45，該識(shí)別裝置 45根據(jù)所示例子包括腔，該腔布置在傳感器4內(nèi)，并根據(jù)所示例子布置在位于觸點(diǎn)17 19 的對(duì)面的基座11的心部12處。因此，腔45適合于收納負(fù)載C的懸掛尖端40。在該情況下，腔45以及因此相應(yīng)的施加點(diǎn)Pl定位在縱向軸線Δ上。一旦標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載C定位，電子校準(zhǔn)單元34就在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下在點(diǎn)Pl對(duì)每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)14、15的電阻進(jìn)行測(cè)量，并因此獲得值R14 (C ；Pl)和R15 (C ；Pl)。然后，在定位在傳感器的第二點(diǎn)Ρ2的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下進(jìn)行第二次測(cè)量，該第二點(diǎn)通過腔46來識(shí)別，腔46也位于縱向軸線Δ上與腔45隔開一定距離。因此獲得值R14(C ;Ρ2)和 R15(C ；P2)。假設(shè)每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻值符合以下類型定律(Ioi)R (ρ ；χ) = a+bp+cpx式中ρ是被施加的負(fù)載χ是負(fù)載施加點(diǎn)在軸線Δ上的投影P. χ是沿著縱向軸線Δ的力P的力矩針對(duì)每個(gè)應(yīng)變計(jì)獲得一組具有三個(gè)未知數(shù)的三個(gè)方程，該方程組由電子校準(zhǔn)單元借助對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的矩陣計(jì)算法則來求解。從知道系數(shù)a、b、c起，能夠總是根據(jù)矩陣計(jì)算法并針對(duì)每個(gè)應(yīng)變計(jì)來計(jì)算根據(jù)每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值確定重量的定律系數(shù)、 以及力矩P. X。在重量傳感器的校準(zhǔn)和電子稱重設(shè)備的安裝之后，測(cè)量系數(shù)的值被記錄在電子測(cè)量單元3的存儲(chǔ)單元49內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)變型例，提出進(jìn)一步改善通過每個(gè)重量傳感器4進(jìn)行的測(cè)量。 為此，如圖5所示，每個(gè)重量傳感器4包括第三電阻應(yīng)變計(jì)50。該第三應(yīng)變計(jì)50適合于沿著第二測(cè)量方向或者不平行于縱向軸線Δ的方向測(cè)量檢驗(yàn)體的變形。第三電阻應(yīng)變計(jì)50 設(shè)置成對(duì)檢驗(yàn)體10的扭曲敏感。重量傳感器4的電連接裝置適合于允許使該第三應(yīng)變計(jì)與電子測(cè)量單元3連接。為此，應(yīng)變計(jì)50的極中的一個(gè)極與接地觸點(diǎn)17連接，而應(yīng)變計(jì)50 的另一個(gè)極與跟極觸點(diǎn)18和19不同的第三極觸點(diǎn)52連接。假設(shè)每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻值符合以下類型定律R (ρ ；χ ；y) = a+bp+cpx+dpy式中ρ是被施加的負(fù)載y是負(fù)載施加點(diǎn)在垂直于軸線Δ的軸線上的投影P. χ是沿著縱向軸線Δ的力P的力矩P. y是沿著垂直于縱向軸線Δ的軸線的力P的力矩針對(duì)施加點(diǎn)Pl和Ρ2在y = 0的情況下，有必要進(jìn)行補(bǔ)充的校準(zhǔn)測(cè)量，針對(duì)該補(bǔ)充的校準(zhǔn)測(cè)量，在點(diǎn)P3處施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載C，該點(diǎn)P3不沿著縱向軸線Δ就位而是與該縱向軸線Δ隔開一定距離。為此，在傳感器4內(nèi)布置與另一個(gè)施加點(diǎn)Ρ3對(duì)應(yīng)的另一個(gè)腔55，該施加點(diǎn)Ρ3在與軸線Δ垂直的軸線Δ’上的投影具有值TO。因此，空載測(cè)量允許獲得空載的第三應(yīng)變計(jì)50的電阻值R50(0 ；0),而在對(duì)點(diǎn)Pl、 P2、P3施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載C期間的三次測(cè)量允許獲得通電的第三應(yīng)變計(jì)的電阻值分別為R50 (C ； PD、R50 (C ；P2)和R50 (C ；P3)。因此，針對(duì)第三應(yīng)變計(jì)50獲得一組具有三個(gè)未知數(shù)的三個(gè)方程。電子校準(zhǔn)單元34求解該方程組，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換(irwersera)，以獲得第三應(yīng)變計(jì)的電阻隨重量以及施加點(diǎn)相對(duì)于檢驗(yàn)體10的縱向軸線Δ的距離而變化的定律的9個(gè)系數(shù)。使用這種具有三個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的重量傳感器允許校正軸向誤差和該傳感器的扭曲"^差ο在上述的校準(zhǔn)過程結(jié)束時(shí)，可以使所確定的系數(shù)與被校準(zhǔn)的每個(gè)重量傳感器在一種記錄的范圍內(nèi)相關(guān)聯(lián)，該記錄屬于一種數(shù)據(jù)庫并使用與所確定的系數(shù)相關(guān)聯(lián)的重量傳感器的識(shí)別碼。還可以考慮將計(jì)算出的系數(shù)值以對(duì)使用者直接明白易懂的方式或借助圖形代碼(例如條形碼或數(shù)據(jù)矩陣(Datamatrix)型代碼)直接登記或記錄在重量傳感器內(nèi)。還能夠?qū)⒃谛?zhǔn)過程中所確定的系數(shù)值記錄在集成于傳感器內(nèi)的電子或磁存儲(chǔ)器60內(nèi)。系數(shù)的標(biāo)記(marquage)和/或存儲(chǔ)器60形成用于提供在校準(zhǔn)時(shí)所確定的系數(shù)的裝置。根據(jù)上述例子，每個(gè)傳感器包括一個(gè)以上的應(yīng)變計(jì)。然而根據(jù)本發(fā)明，可以考慮給每個(gè)傳感器配備一個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)。當(dāng)然，可以對(duì)重量傳感器、電子稱重設(shè)備以及校準(zhǔn)方法在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)進(jìn)行各種其它變更。
權(quán)利要求
1.一種重量傳感器的校準(zhǔn)方法，所述重量傳感器(4)包括加長(zhǎng)形式的檢驗(yàn)體 (10)，所述檢驗(yàn)體(10)僅配備有兩個(gè)或三個(gè)用于測(cè)量所述檢驗(yàn)體(10)的變形的電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)，所述方法的特征在于，所述方法包括以下步驟根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的所述應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間空載測(cè)量所述傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)的電阻值； 對(duì)所述重量傳感器(4)施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)；在所述標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的所述應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量所述傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)的電阻值；以及根據(jù)在空載和標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)下的電阻的測(cè)量結(jié)果，確定每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻值隨施加重量而變化的定律的系數(shù)和/或根據(jù)每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)的電阻值確定重量的定律的系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 在所述重量傳感器的已知第一點(diǎn)(Pl)處第一次施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)；在所述第一點(diǎn)(Pl)的所述標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的所述應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量所述傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)的電阻值； 在所述重量傳感器(4)的已知第二點(diǎn)(P》處第二次施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)；以及在所述第二點(diǎn)(P》的所述標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的所述應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量所述傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)的電阻值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 在所述重量傳感器(4)的已知第三點(diǎn)(P； )處第三次施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)；以及在所述第三點(diǎn)(P； )的所述標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的所述應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量所述傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)的電阻值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)的每次施加在與所述重量傳感器(4)所包含的識(shí)別裝置05，46，5幻相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)(Pl，P2)處進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述方法包括記錄與被校準(zhǔn)的傳感器(4)相關(guān)的確定系數(shù)的步驟。
6.一種重量傳感器G)，包括加長(zhǎng)形式的檢驗(yàn)體(10)，其僅配備有兩個(gè)或三個(gè)用于測(cè)量所述檢驗(yàn)體(10)的變形的電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)；以及使每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)(14，15，50)與電子測(cè)量單元電連接的裝置(17，18，19，52)， 其特征在于，所述重量傳感器(4)包括在旨在確定每個(gè)應(yīng)變計(jì)(14，15，50)的特性的所述傳感器的校準(zhǔn)過程的范圍內(nèi)對(duì)施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)的至少一個(gè)點(diǎn)(P1，P2，P3)進(jìn)行識(shí)別的識(shí)別裝置(45,46,55).
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重量傳感器G)，其特征在于，所述重量傳感器(4)包括對(duì)施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載(C)的兩個(gè)不同點(diǎn)(P1，P2)進(jìn)行識(shí)別的識(shí)別裝置05，46)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的重量傳感器，其特征在于，所述識(shí)別裝置05，46，55)針對(duì)每個(gè)施加點(diǎn)(P1，P2，P;3)包括至少一個(gè)腔或者具有配置在所述傳感器主體之內(nèi)或之上的圖形標(biāo)記。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器包括至少一個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)(14，15)，所述至少一個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)用于沿著與所述檢驗(yàn)體(10)的縱向軸線平行的測(cè)量方向測(cè)量所述檢驗(yàn)體(10)的變形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器包括至少兩個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)，所述至少兩個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)用于沿著與所述檢驗(yàn)體(10)的縱向軸線(Δ)平行的測(cè)量方向測(cè)量所述檢驗(yàn)體(10)的變形。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器包括至少一個(gè)沿著與所述檢驗(yàn)體(10)的縱向軸線(Δ)不平行的第二測(cè)量方向測(cè)量所述檢驗(yàn)體(10) 的變形的電阻應(yīng)變計(jì)(50)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器包括提供由根據(jù)權(quán)利要求5所述的校準(zhǔn)方法確定的測(cè)量系數(shù)的裝置(60)。
13.一種電子稱重設(shè)備，包括至少一個(gè)測(cè)量托盤(1)；至少一個(gè)底座O)；電子測(cè)量單元(3)；以及至少三個(gè)力傳感器G)，所述力傳感器包括兩個(gè)或三個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)，所述電阻應(yīng)變計(jì)插設(shè)在所述測(cè)量托盤和所述底座之間并配備有用于將所述應(yīng)變計(jì)與所述電子測(cè)量單元(3) 電連接的裝置(17，18，19，52)，其特征在于，每個(gè)力傳感器由根據(jù)權(quán)利要求6至12中任一項(xiàng)所述的重量傳感器 (4)構(gòu)成，并且，所述電子測(cè)量單元(3)適合于根據(jù)經(jīng)過所述應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量所述傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值，并適合于根據(jù)所確定的電阻值確定施加在所述測(cè)量托盤上的負(fù)載的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電子稱重設(shè)備，其特征在于，所述電子測(cè)量單元C3)適合于獨(dú)立于其它應(yīng)變計(jì)的電阻來測(cè)量每個(gè)重量傳感器的每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的電子稱重設(shè)備，其特征在于，所述電子測(cè)量單元(3) 包括至少一個(gè)存儲(chǔ)單元G9)，所述存儲(chǔ)單元09)適合于記錄在根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法的范圍內(nèi)確定的每個(gè)重量傳感器的每個(gè)應(yīng)變計(jì)的測(cè)量系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種重量傳感器(4)的校準(zhǔn)方法，該重量傳感器(4)包括加長(zhǎng)形式的檢驗(yàn)體，檢驗(yàn)體僅配備有兩個(gè)或三個(gè)用于測(cè)量檢驗(yàn)體的變形的電阻應(yīng)變計(jì)，該方法包括以下步驟根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間空載測(cè)量傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值；對(duì)重量傳感器(4)施加標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載；在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下，根據(jù)經(jīng)過被測(cè)量的應(yīng)變計(jì)對(duì)已知容量的電容器進(jìn)行充電或放電的時(shí)間測(cè)量傳感器的每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值；以及根據(jù)在空載和標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載下的電阻的測(cè)量結(jié)果，確定每個(gè)應(yīng)變計(jì)的電阻值隨施加重量而變化的定律的系數(shù)和/或根據(jù)每個(gè)電阻應(yīng)變計(jì)的電阻值確定重量的定律的系數(shù)。
文檔編號(hào)G01G21/00GK102313592SQ20111018313
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者伯努瓦·蘭格蘭, 迪迪?！ぐ餐腥f·米翁默 申請(qǐng)人:Seb公司