測力裝置的狀況的監測和/或確定方法以及測力裝置的製作方法
2023-10-27 13:09:02 2
專利名稱：測力裝置的狀況的監測和/或確定方法以及測力裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及監測或確定測力裝置的狀況的方法，其中測力裝置包 括至少一個具有內部空間的殼體，在所述內部空間內安裝至少一個測 力單元。本發明還涉及適於實現該方法的測力裝置。
背景技術：
術語"測力單元"意味著一種測量轉換器(測量傳感器)，該測量 轉換器將例如表現為輸入量的力轉換成作為輸出量的電信號。具體地 講，被構造為稱重單元的測力單元用於將由稱重物體所施加的重力電-力轉換成電信號。
在某些情況中，在非常惡劣的環境中使用多種測力裝置、具體地 講諸如天平的重量測量儀器、熱解重量儀器、用於重量水確定的測量 儀器、用於罐設施和反應器皿的稱重模塊、填充與包裝機內的稱重模 塊和多模塊系統、以及還有扭矩-加速度-測量裝置，並且因此，採取了 高效的措施以保護它們免受破壞。這種保護措施包括適於操作環境的 殼體，其中所述殼體必須滿足與灰塵、水分等的滲入有關的要求，例
如正如根據歐洲典型標準EN 60529的所謂的侵入性保護規則所規定 的那樣。
該殼體包括一內部空間，在所述內部空間內設置敏感部件，例如 電-力測量轉換器、傳感器和用於信號處理電路的電子器件；並且在所 述內部空間內還設置諸如傳力裝置或槓桿機構的感力裝置。在產生與 外力相反的反作用力的測力裝置中，例如就像在基於電磁力補償原理 的測力裝置中那樣，產生力的裝置及其反饋控制裝置大體上也在殼體 的內部空間內設置，這是因為這些部件對於外界幹擾是非常敏感的。
此外，在最後所述類型的測力裝置的情況中，在於內部空間內設 置的電力測量轉換器上作用的外力以及反作用力通過殼體壁內的傳動件(passage)被傳遞，其中所述傳動件在某些情況中可以被構造為膜 片。該功能大體上通過一力傳遞裝置被實現，例如一桿，然而所述杆 應該儘可能少地被所述殼體妨礙。
用於稱重模塊、所謂的罐或反應器皿稱重模塊的高性能測力單元 例如在不鏽鋼殼體內被安裝，其中所述不鏽鋼殼體通過氣密性釺焊部 被封閉。在這種殼體內被封閉的測力單元沒有問題地操作，只要殼體 將測力單元與對稱重信號造成有害影響的環境因素隔離。如果在殼體 內存在洩漏點，則測力單元在大多數情況中將不會立刻被破壞；實際
上，破壞逐漸地出現並且通常僅僅在晚期才被注意到。如果測量裝置 被安裝在具有高度自動化的工業系統中，則測量裝置的失效可以導致 系統的長停機時間或者可以造成次品。
高性能測力單元也可應用於用於卡車規模的稱重模塊。大體上， 這種稱重系統具有多個稱重平臺，每個稱重平臺通過四個稱重模塊被 支承。這些模塊大體上是戶外使用的並因此尤其暴露於變化的環境條 件。另外，這種暴露造成了這樣直接的危險性，即這些稱重模塊由於 不正確的操作可能在性能方面受到妨礙而無法正常起作用，這種不正 確的操作例如為不自主的、疏忽的或錯誤的不正常的或侵犯性的動作。
取決於環境狀況，測力裝置並不必必須是被氣密性封裝的。在工 業環境中也可以使用這樣的不複雜的且不昂貴的殼體，該殼體具有無
接觸通道，其形式例如為專利公開文獻DE 10149606C2中所公開的迷 宮式擋板。同樣，如果正常規模的殼體適應環境狀況，則該殼體也將 滿足目的。然而，在操作錯誤的情況中，可能出現的是例如液體可以 滲透到殼體的內部中，因而殼體的內部空間中的相對溼度可以增加到 一定程度，從而使得測力單元或信號處理電路的電子器件出現腐蝕。
在多數情況中，測力裝置被長距離運輸並在使用之前被中間存儲。 如果這些裝置在運輸與存儲的過程中暴露於不合適的環境狀況，則可 能發生的是在殼體的內部中將出現冷凝物，而這種冷凝物可嚴重地影 響測量性能。
取決於測力裝置所封閉在其中的殼體，為了完成測力單元的檢測， 涉及到大量的工作或者甚至是不可能實現的。在系統中所使用的測力
8裝置的周期性檢查實現起來是複雜的和昂貴的。
專利公開文獻EP 1347277B1中所公開的測力單元附加地裝備有 溫度傳感器。測力單元的模擬信號藉助一第一轉換電路被轉換，並且 由溫度傳感器所產生的模擬信號藉助於第二轉換電路被轉換成兩級、 脈寬調製信號。這些信號通過連接器引線被傳輸至處理器模塊，在那 裡，這些信號通過補償數據被進一步處理，其中所述補償數據從存儲 器模塊被調用。由於利用溫度傳感器信號處理測力單元信號，所以稱 重單元的溫度漂移被校正。儘管稱重信號的這種處理提供了對於周圍 環境在稱重信號上的影響的合適的補償，但是通過它無法確定稱重單 元的正確的狀況。
發明內容
因此，本發明旨在提供一種監測和/或確定在殼體內設置的測力單 元的狀況的簡單與節約成本的方法。
該目的通過具有在獨立方法權利要求與獨立裝置權利要求中所提 到的特徵的方法與測力裝置實現。本發明的有利的其它改型實施例在 附加的從屬權利要求中提出。
公開了一種監測和/或確定測力裝置的狀況的方法，在其中，測力 裝置包括至少一個封閉內部空間的殼體以及至少一個測力單元，其中 所述測力單元在所述至少一個殼體的內部空間內安裝，所述內部空間 充滿可與外部大氣(環境)的氣體區別開的氣體；所述內部空間內的 氣體組分的至少一個參數或參數變化被測量，並且基於所述測量，形 成至少一個相應的傳感器信號。
例如由於洩漏或者操作所導致的殼體中的開口大體上造成了內部 空間中的氣體與殼體周圍外部大氣的氣體之間的增強的大氣交換。這 種交換由於從內部空間逃出的氣體和/或從環境大氣進入的氣體而出 現。取決於氣體內外的狀況和組分以及開口的尺寸，該氣體交換大致 快速實現。
因此，因為在氣體組分與殼體的整體性之間大體上存在直接的聯 系，所以這提供了一種簡單的方式，以實現監測和/或確定殼體的狀況以及測力裝置的狀況的目標。
殼體的內部空間中的氣體組分可進一步影響測力裝置的使用壽 命。例如，高含氧量或侵蝕性蒸汽成分可以加速氧化過程、測力裝置 的腐蝕或老化。通過測量氣體組分，因此可以預測測力裝置的使用壽 命。
此外，測力單元的狀況可以不僅從以氣體組分為特徵的參數本身 確定，還可以從該參數的變化確定。 一方面，這避免了必須應付取決 於氣體組分的參數的絕對值的傳感器信號，同時另一方面允許在例如 由於通過殼體密封件的氣體交換所造成的氣體組分的緩慢變化與例如 可由於腐蝕或由於與殼體的改裝造成的氣體組分的快速變化之間更加 明顯地區別。
本發明的優選實施例包括一處理步驟，在該處理步驟中，傳感器 信號被存儲在一存儲器單元內和/或被傳輸至一計算單元和/或一輸出 裝置。通過將信號存儲在內存中，測力裝置的狀況在傳輸中斷的過程 中也可以被監測。存儲的值在這種情況中可以在隨後的時間(例如在 維護、維修或法庭檢查的情況中)被檢索，並被傳輸至一計算單元和/ 或一輸出裝置以便進行處理。
通過將傳感器信號或存儲的值傳輸至一計算單元和/或一輸出裝 置，可以避免測力裝置的勞動密集型和消耗成本的手工檢修。
如果氣體組分的參數還影響測力裝置的稱重信號，則與內部空間 的大氣的測量的參數相應的傳感器信號可以通過附加的傳感器被送至 計算單元，在那裡所述傳感器信號可以與可用範圍的上極限值和/或下 極限值對比。如果可用範圍的這些極限值中的一個極限值被越過，則 傳感器信號或計算單元的輸出信號傳輸至一輸出裝置。
當然，氣體組分的參數還可以連續地、周期性地和/或隨機地被確定。
各傳感器信號的連續記錄具有這樣的優點，即傳感器的整個信號 歷史數據是可用的，這提供了關於測力單元的氣體組分的參數的強度 和持續時間的信息，從而信號歷史數據可以被用於確定狀況和/或計算 剩餘的操作壽命。在上下文中"隨機"確定意味著，記錄或產生信號的觸發指令並 不根據固定時間序列給出，而是例如由隨機發生器或由使用者初始化。 這種初始化可以使得記錄各個信號或在預確定的時間段內周期性地記 錄信號。
在本發明的另一實施例中，傳感器信號和/或在處理步驟中產生的 信號與至少一個閾值對比。在滿足至少一個判別標準之後，至少一個 相應的事件被記錄並被傳輸至一存儲器單元和/或一計算單元和/或一 輸出裝置。所存儲或傳輸的數據容量因而可被減小至最小。這些事件 優選標有測力裝置和/或傳感器的全球唯一的標識並且標有地理位置 的標識。
在此所用的術語"計算單元"包含所有信號處理元件，例如模擬 電路、數字電路、集成電路、處理器、計算機等，由傳感器所產生的 傳感器信號與已經在傳感器內或在計算單元內存儲或設定的值比較。 這些值、尤其可用範圍的最大值、閾值和極限值可以來自於規定守則 例如國家或國際標準，它們通過對比測量被確定，或者它們可由測力 裝置的使用者建立。
最大值和閾值在大多數情況中取決於測力裝置的結構，並且大體 上由製造者確定，還有可能由使用者確定。閾值體現了針對特定症狀 的極限值，如果該極限值被超過的話，可導致測力裝置的永久損害， 然而這種永久損害將基本上不會使得測力裝置不可使用。如果測力裝 置在極限值已經被超過之後被再次校準，則變化可以被補償。超過閾 值的情況反覆出現可以造成測力裝置的逐步的破壞，直至達到不再借 助於校準而被補償的狀況。該狀況由最大值體現並表示。當然，如果 殼體的內部空間中的氣體組分非常顯著地改變或者如果諸如震動衝擊 的其它外部因素導致測力裝置的破壞，則最大值可通過一次時間事件
(one-time event)被達至U。
除了最大值和閾值以外，存在限定針對內部空間內的大氣的特徵 值的變化範圍的極限值，其中測力單元可在所述內部空間內操作，而 並不會違反針對測力裝置的測量結果的可容許的誤差極限。它們以合 適的形式被存儲在計算單元內。如果需要的話，測力裝置還可包括多個計算單元，例如針對每個安裝的傳感器的單獨的專用計算單元。
術語"輸出裝置"被用於所有傳輸、發信號和報警系統，所述系 統適於實現以下功能，即表示氣體組分的參數的傳感器信號或通過諸 如聲音、光、振動、電信號、電磁脈衝、數字輸出等的合適的措施表 示計算單元的輸出信號；或將它們傳輸至其它裝置、例如附加的輸出 裝置、導引計算機系統、終端等。因此，輸出裝置還可以是轉發器或 發射器，其例如將傳感器信號和/或輸出信號發送至一便攜裝置。藉助 於輸出裝置，警報可以發至使用者，事件記錄可以發送至存儲器單元， 或者甚至可以想到的是例如通過網際網路連接器直接報告使用者或其服 務設施。
所有傳感器可以是有源系統，該系統自動地檢測變化並且存儲傳 感器信號或記錄的事件和/或將信號或事件記錄提供給計算單元和/或 輸出裝置。然而，還可以使用無源傳感器，在這種情況中，傳感器信 號或存儲的值通過計算單元被周期性地詢問。以這種方式所獲取的數 據已經允許剩餘操作壽命的粗計算，這是通過對於閾值或最大值的每 次違反從預限定的操作壽命減去預限定的量而實現的。通過連續地記 錄傳感器信號，類似於信號的時間分布、並由於同時記錄的時間段， 可以非常精確地計算剩餘的操作壽命。
稱重單元殼體內的至少一個傳感器的本發明的結構因而允許確定 稱重單元的當前的狀況，並且如果多個閾值中的任一閾值被超過，則 還允許計算剩餘的操作壽命。為了完成該功能，由傳感器所確定的傳 感器信號在計算單元內與至少一個閾值對比，並且在閾值已經被超過 之後
a) 相應的暴露導致的負荷(load exposure)被記錄；
b) 相應的暴露導致的負荷被記錄，並且所有暴露導致的負荷之和 被計算；或者
c) 相應的暴露導致的負荷被記錄，所有暴露導致的負荷之和被計 算，通過與可容許的暴露導致的負荷的最大值進行對比，可容許的剩 餘暴露導致的負荷或剩餘操作壽命被計算。
暴露導致的負荷之和和/或剩餘操作壽命可以藉助於輸出裝置從計算單元或存儲器單元被調用，或者計算單元每次在相應的暴露導致 的負荷被記錄時自動地將該信息以輸出信號的形式傳輸至輸出裝置。 該輸出信號可以觸發不同的動作，例如警報或校準，或者該輸出信號 可中斷測力裝置的測量過程。
本質上，傳感器在殼體內安裝的部位是無關的。傳感器可安設至 稱重單元殼體的內部或稱重單元本身，例如，所述傳感器還可結合在 信號處理裝置的電路板內。甚至可想到的是，將傳感器安置在稱重單 元殼體的外側，如果在內部空間與傳感器之間存在合適的連接從而具 有足夠精度地記錄氣體成分的相應的參數。例如，如果在內部空間與 傳感器之間存在足夠的氣體交換，則傳感器可連接至殼體的外側。
在特別優選的實施例中，測力單元的所有暴露導致的負荷之和通 過以下時間分布或時間段的積分被確定
a) 至少一個傳感器的傳感器信號的整個時間分布；或
b) 在閾值已經被越過之後至少一個傳感器的傳感器信號的時間
分布；或
c) 至少一個傳感器的傳感器信號超過閾值的時間段。 積分的結果被存儲，並且在最大值已經被超過之後，測力裝置的
狀況或超過最大值的情況被存儲和/或被傳輸至輸出裝置。
輸送至輸出裝置的傳感器信號或計算單元的輸出信號可例如通過
警報系統或報告系統觸發不同的動作，例如發出報警；和/或可以中斷
測力裝置的測量過程。還可以想到的是，操作讀取指示被取消，否則
這將表明測力裝置已經準備好操作。
在另一改型實施例中，至少一個傳感器信號或輸出信號還可以觸
發測力單元的自動校準過程，或者可以請求由使用者或製造者完成的
人工校準。
在方法的另一優選改型方式中，至少一個傳感器通過以下方式被 驗證，即至少周期性地檢查傳輸至計算單元的傳感器的傳感器信號， 其中，這種檢查包括將計算單元內的傳感器信號與存儲在計算單元內 或由計算單元產生的驗證值和驗證誤差值對比。如果驗證值和/或驗證
誤差值發現被違反，則差錯被記錄並被傳輸至輸出裝置。驗證值取決於所使用的傳感器，並且在大多數情況下由傳感器的製造者提供。例 如，如果在測力裝置操作的過程中傳感器發出不可與物理實際兼容的 傳感器信號，則這通過計算單元內傳感器信號的驗證而被識別出。此 外，驗證值和驗證誤差值還可以基於之前的傳感器信號或藉助於附加 的傳感器的傳感器信號被建立和/或被調整。
在特別優選的其它改型中，至少一個傳感器信號在工廠在測力裝 置的運輸之前被確定，該傳感器信號在計算單元內被處理並被存儲為 基準值。至少在測力單元的輸送之後，至少一個傳感器信號通過與該 基準信號相關的傳感器被確定，該傳感器信號被表示為傳感器測量值， 並且傳感器測量值與基準值對比。該過程可用於檢査是否測力裝置已 經被打開。
測力裝置優選包括獨立的電源，尤其是備用電池。這允許中央電 子器件、尤其傳感器的各器件、存儲器單元和計算單元的連續的供電， 從而測力裝置的狀況可以被連續地監測，並且還可以在除了實際操作 以外的時間監測並記錄狀況，例如在運輸、存儲、安裝的過程中，並 還在維修和任何形式的操作過程中。
根據本發明的裝置是一種測力裝置，該測力裝置包括至少一個殼 體，所述殼體包括內部空間，在所述內部空間內安裝至少一個測力單 元，所述內部空間包含與外部大氣(環境)的氣體不同的氣體。在殼 體的內部空間內設置的至少一個傳感器和/或在殼體上設置的至少一 個傳感器用於測量內部空間中所包含的氣體的氣體組分的至少一個參 數和/或參數變化，並基於所述參數或參數變化產生至少一個相應的傳 感器信號。
在優選的實施例中，傳感器信號可傳輸至一處理裝置，尤其傳輸 至一存儲器單元和/或一計算單元和/或一輸出裝置。
在根據本發明的結構中，至少一個傳感器包括觸發元件，其中所 述觸發元件根據作為氣體成分的至少一個參數的函數的可用範圍的至 少一個閾值和/或至少一個極限值起作用。在傳感器具有觸發元件的情 況中，測力裝置還可裝備有至少一個傳感器以及至少一個計算單元和/ 或包含輸出裝置的輸出單元和/或測量轉換器以及實現觸發功能的操作程序，所述操作程序包括作為氣體組分的至少一個參數的函數的可 用範圍的至少一個閾值和/或至少一個極限值，和/或所述操作程序包括 用於調用可用範圍的至少一個閾值和/或極限值和/或來自存儲器模塊 的最大值。具有觸發元件的傳感器和具有操作程序的計算單元的組合 當然也被包括在可實現的範圍。
優選地，由觸發元件引起的傳感器信號被存儲在一存儲器單元內 和/或被傳輸至一計算單元和/或一輸出裝置。觸發元件本身可以以不同 的方式被構造，例如催化觸發器的形式，該催化觸發器在出現特定的 氣體成分時幵啟。當然，觸發元件還可以被構造為利用電子器件的模 擬電路，所述電子器件例如為比較器元件，或者觸發元件被構造為具 有微處理器的數字電路。
由操作程序觸發的計算單元的輸出信號還被構造為傳輸至輸出裝 置和/或附加的計算單元。如果微處理器是測力裝置的計算單元的和/ 或包含輸出裝置的輸出單元的和/或與傳感器相連的測量轉換器的一 部分，則可以完成一操作程序中的進程的程序步驟的一些或多個或所 有，其中所述進程存儲在至少一部分時間與測力裝置連通的至少一個 存儲器單元。
在本發明的一個實施例中，如上所述的操作程序不必駐留在處理 器內，而是在需要時可以從測力裝置外的存儲器單元被調用並被上傳 至相應的處理器。
在本發明的一個實施例中，計算單元和/或包含輸出裝置的輸出單 元通過無線傳輸器或有線傳輸器的方式被連接到至少一個傳感器。
在本發明的有利構造的實施例中，至少一個傳感器具有這樣的結 構，其中，存儲器模塊和/或測量轉換器在所述傳感器內結合。還可以 想到的是，測力裝置包括一存儲器單元，其中該存儲器單元用於存儲 所述傳感器信號和/或在處理步驟中產生的傳感器信號和/或與所述傳 感器和/或在所述處理步驟中產生的傳感器信號有關的事件的記錄。
在本發明的一個實施例中，測力裝置包括至少一個獨立的電源， 尤其是備用電池，其可用於向測力裝置的各電子器件、尤其傳感器、 存儲器單元和計算單元供電。傳感器優選被構造成測量氣體組分的氣體成分中的至少一個的導 熱率。因為這種類型的傳感器可以以成本最小化的結構被製造、尤其 被製造為集成電路，所以該方法提供了針對監測功能的耐用的、成本 節約的和可靠的技術方案，同時僅需要少量的額外空間。
在本發明的其它實施例中，殼體在很大程度上被密封以防受到周 圍大氣(環境)影響。在這方面，內部空間內的氣體與環境大氣的氣 體的交換可以被減小至這樣的程度，即只要殼體是未受損的則濃度變 換仍是在可接受的範圍內，並且僅僅在殼體經受損害或濫用操作之後 氣體組分出現明顯可注意到的變化。
因此，在這種情況的上下文中可以看出密封的內容。儘管不可能 利用迷宮式擋板實現絕對的氣密性密封，但是利用這種類型的密封可 以將氣體交換保持至最小的程度。
作為減小氣體交換的另一因素，內部空間內的氣體壓力基本上與 周圍大氣壓力匹配。在某些情況中，這利用一壓力平衡裝置、尤其隔 膜實現。由於這種高度的平衡，壓力差以及氣體交換的驅動力實際上 被減小至零或可接受的程度。在這種情況中，同樣，殼體上的損害或 濫用操作的影響將由傳感器檢測的氣體組分的無差錯的變化看出。
此外，利用密封的殼體，在從製造者送出之前並在消費者現場安 裝之後針對氣體濃度的傳感器信號可以彼此對比，因而可以確定測力 裝置是否已經在各之間的時間被打開。這方面在經受官方驗證的並體 現了除校準密封以外的其它安全因素的測力裝置的情況中是特別重要
殼體的內部空間優選充滿氣體，在所述氣體中，氣體組分的至少 一個氣體成分的導熱率與測力裝置周圍大氣(環境)的導熱率明顯不 同。在這種情況中所使用的傳感器可以是氣體的導熱率傳感器，該傳 感器適於監測內部空間內氣體組分參數的變化，所述變化是由於殼體 內的洩漏而出現的，和/或所述傳感器周期性地和/或隨機地或連續地產 生與氣體成分的參數相對應的傳感器信號。
氣體組分尤其可包括氬氣成分和氦氣成分。這些氣體具有與空氣 明顯不同的導熱率。同樣，作為惰性氣體，它們提供了抵抗殼體的敏感器件的氧化和/或腐蝕的附加的保護。
除了至少一個傳感器以外，測力裝置可裝備有附加的傳感器，該附加的傳感器在殼體的內部空間內設置或連接至殼體，以便檢測測力單元的電源內的電源線浪湧或者檢測自主式電源的狀況，尤其是檢査備用電池的電平。
同樣除了至少一個傳感器以外，測力裝置可裝備有附加的傳感器，其中所述附加的傳感器位於殼體的內部空間中或連接至殼體，以便確定取決於測力單元的負載循環(周期)的傳感器信號。
然而，除了附加的傳感器以外，基於測力單元的稱重信號，在計算單元內還可以直接確定機械負載循環。
測力裝置的傳感器可以以這樣的方式被構造，即存儲器模塊和/或測量轉換器和/或收發器被結合在每個傳感器中。
通過附圖中所示的實施例的說明將清楚根據本發明的方法以及根據本發明的測力裝置的細節，其中
圖1以剖視圖的方式示意性示出了形式為秤的測力裝置，其具有殼體以及在所述殼體內設置的測力單元，其中所述殼體具有一內部空間，所述內部空間包括至少一個傳感器，所述傳感器用於實現根據本發明的方法；
圖2以剖視圖的方式示意性示出了形式為罐稱重模塊的測力裝置，其具有殼體以及在所述殼體內設置的測力單元，其中所述殼體具有一內部空間，所述內部空間包括兩個傳感器，所述傳感器用於實現根據本發明的方法；所述傳感器藉助於連接裝置連接至一輸出單元，其中所述輸出單元在所述殼體外側設置；
圖3示出了在殼體的內部空間中設置的用於測量氣體成分的傳感器的信號的時間分布曲線，其中曲線3a代表了傳感器信號的時間分布，曲線3b代表了累積的負載暴露，曲線3c代表了基於傳感器信號的時間分布所產生的輸出信號或輸出信息；並且
圖4示出了在殼體的內部空間中設置的用於測量氣體成分的傳感器的信號的時間分布曲線，其中曲線4a代表了傳感器信號的時間分布，曲線4b代表了傳感器信號的變化的時間分布，曲線4c代表了在規定
的極限值被違反時的所記錄的事件。
具體實施例方式
圖1以剖視圖的方式示意性示出了測力裝置100，其具體為秤。測力單元IO包括固定部件11以及負載接收部件12，所述固定部件與所述負載接收部件通過一中間區段13彼此相連。測力單元10在殼體20的內部空間80中設置，並且所述測力單元的固定部件11藉助於支承件21剛性連接至殼體20，其中所述支承件是所述殼體的一固定的部分。負載接收器30 (形式為在殼體20外側設置的稱重盤)藉助於一傳力杆14連接至在所述內部空間內設置的測力單元10的負載接收部件12。藉助於一通道開口 22，傳力杆14穿過殼體20而不與所述殼體接觸。殼體的通道開口 22被構造成儘可能地避免了或至少強烈地減小了灰塵、塵土與水分的滲透。取決於應用的情況，通過將內部空間80在與測力裝置100的周圍環境相比更高的氣壓下設定而實現該目的。
此外，至少一個傳感器50在所述內部空間內設置，所述傳感器記錄內部空間的氣體組分90的至少一個參數，並確定相應的傳感器信號Sc。該傳感器信號Sc為了進一步處理藉助於一計算單元連接器51被傳輸至一計算單元60和/或藉助於一輸出裝置連接器52被傳輸至一輸出裝置70。計算單元60包括存儲器單元64以及附加的獨立供電單元66，其中在與電源線隔離的過程中，所述附加的獨立供電單元可向傳感器50、存儲器單元64和計算單元60供電。計算單元60藉助於計算單元/輸出裝置連接器62連接至輸出裝置70並將由計算單元60所產生的輸出信號Scx傳輸至輸出裝置70。如果殼體20利用透聲或透明壁被合適地製造以允許可以看到或聽到輸出信號，則所述輸出裝置可以直接設置在殼體20的外側上或者與所述殼體20隔開，或者還可以安裝在所述殼體內部。具體針對待傳輸的信息或警報而調整的標誌性與報警信號可以提高信息對於人的印象。可想到的是使用例如由交說明書第13/19頁
通符號可知的通常己知的象形文字或者針對對應的報警消息具體產生的符號。報警或信息的不同程度的重要性可以通過改變可聽的輸出信
號的音量或音調而被表示。圖1的實施例中的每個連接器51、 52、 62
可以是諸如信號電纜、總線系統等的電纜連接器或者無線連接器。
各種不同類型的傳感器可以適用於測量氣體組分90的傳感器50。例如，可以從局部壓力或從導電性來確定氣體組分。還可以想到的是光譜方法。
用於測量導熱率的傳感器已經證明是特別有利的。例如，由SilsensSA， Neuchatel Switzerland製造的"Micro Thermal Conductivity Sensor
MTCS"特別適於用在測力裝置中。這種類型的傳感器可以用於具有兩個以上成分的混合氣體，甚至其中一個所感興趣的成分具有與其它成分的導熱率明顯不同的導熱率。這些氣體混合物指的是準二元混合物(quasi-binary mixture )。
只要氣體組分90的參數改變或超過由製造者所規定的允許值，則結果被記錄和/或存儲在存儲器單元64中，和/或傳感器信號Sc或輸出信號Scx被傳輸至輸出裝置70，在那裡，所述信號被合適地指示。這種指示可包括可聽的警報、諸如閃光的光學指示或在顯示器上表示的報警或信息消息。
圖2示出了測力裝置200，其形式為罐稱重模塊，其中所述罐稱重模塊根據本發明的方法被監測。罐稱重模塊尤其被用在工業系統中，以對盆、罐、反應器皿等中的物品進行稱重。在正常的狀態中，對於每個待稱重的容器而言，多個稱重模塊在容器230的足部與基座231之間設置。因而，容器的每個足部安坐在測力裝置200上。為了確定容器和/或其中物質的重量，由測力裝置200所產生的稱重信號Su:必須被疊加，這是因為這些信號代表了對於部分質量的各自的稱重信號Su:。為此原因，形式為稱重模塊的測力裝置200通常缺少輸出裝置。容器的各個測力裝置200的稱重信號SLc例如被傳輸至形式為導引計算機(lead computer)的計算單元206，在那裡，各信號被處理並出現在輸出裝置207上，其中所述輸出裝置在所述導引計算機內結合，大多數情況下作為概要系統顯示面板的一部分。測力裝置200包括測力單元210，其中所述測力單元通過一殼體220被包封。殼體220大體上與測力單元210被釺焊在一起並與測力裝置200的周圍環境密封隔離。在實現測量的操作中，測力單元210和殼體220被彈性壓縮。殼體的彈性阻力對於稱重信號SLc的影響可以部分地被補償，並且稱重模塊相對於測量範圍的滯後可忽略。內部空間290內的氣體組分的各參數藉助於兩個傳感器250和251被檢測和/或測量。例如，第一傳感器可用於測量氬氣的導熱率，並且第二傳感器可用於測量氧氣的導熱率。這些傳感器250、 251通過物理連接器252和/或無線連接器253、收發器202、測量轉換器203、段耦合器204和總線系統205連接至一計算單元206。測力單元210的稱重信號Slc可通過這些連接器或通過其自己的稱重信號連接器254連接至計算單元206。
圖2中的測力裝置200包括兩個位於殼體280的內部空間中的傳感器251和250。可彼此獨立操作的傳感器250、 251向計算單元206傳輸測量值，該測量值對應於內部空間中的氣體組分290。然而，這些測量值還可以在早期時候就已經被採集、存儲在傳感器250、 251中或存儲在存儲器單元264中並在後期時候傳輸至計算單元206。傳感器250、 251、存儲器單元264以及可能還有附加的電子器件可通過附加的、獨立電源266供電。圖2中的計算單元206例如是處理控制系統的導引計算機。各傳感器自動地將相應的傳感器信號SC1、 Sc2連續地或周期地和/或隨機地或在變化已經出現之後傳輸至計算單元206，這取決於測量裝置200和計算單元206的構造。當然，計算單元206還可以連續地、周期性地或隨機地從傳感器250、 251調用傳感器信號SC1、 SC2。傳感器250、 251檢測內部空間中氣體組分290的參數的變化(SC1=70%、 SC2=25%)，這種變化表明了殼體中的洩漏。因為多個測力裝置200被用於一個容器，所以其它測力裝置200的傳感器信號SC1、 Sc2可被用於驗證對應的一個測力裝置200的信號SC1、 SC2。然而，用於驗證的各值還可以之前被存儲在傳感器250、 251內或存儲在計算單元206內。這些值例如可以來自於出版的表格，這些表格的值已經從其它裝置被建立或者是基於網際網路的數據。例如，專門針對測力裝置使用場合的數據例如氣壓、溫度和輻射的範圍；或者震動的數據是已知的並且可以用於傳感器信號的驗證。如果傳感器信號SC1、 Sc2中
的一部分存儲在計算單元206中以建立一歷史資料庫，則這些歷史數據的分析可用於獲得與測力單元210以及傳感器251、 250的狀態有關的附加的信息。驗證值與驗證誤差值取決於被使用的傳感器，並且在大多數情況中由製造者被包括在貨物中。如果在測力裝置操作的過程中傳感器例如發出從物理狀態看難以置信的傳感器信號SC1、 SC2，則這將通過計算機單元206內傳感器信號SC1、 Sc2的驗證而被發現。此外，還可以基於之前的傳感器信號SC1、 Sc2設定和/或調整驗證值和驗證誤差值。
根據本發明的方法可以藉助於系統的控制裝置的集中的和/或分散的部件實現，例如利用計算單元206禾B/或測量轉換器或收發器202、203，它們出於該目的裝備有必要的操作程序208。傳感器250的狀況例如可以僅僅在計算單元206的輸出裝置207上被顯示或者在測量轉換器或收發器202、 203上被顯示。然而，各任務還可以在處理控制的不同級別之間被劃分。利用合適的措施，本發明的方法因而可以在任何單級或多級系統中以最合理的代價實現。測量轉換器和收發器202、203還可以安裝在一移動設施內，藉助於該移動設施的幫助，傳感器250、 251的各個值可以通過無線連接器253被調用。為了實現該內容，各個傳感器250、 251必須承載識別編碼，其中所述識別編碼對於許多現有技術的應用而言是己知和實際應用的。
圖3示出了時間分布曲線圖，該時間分布曲線圖由圖1的傳感器50的殼體的內部空間中的氣體組分的參數的連續記錄的傳感器信號Sc和基於傳感器信號Sc所產生的輸出信號或輸出信息Ac、 AM、 Ad形成。圖3a中所示的傳感器時間分布曲線在時間h、t3越過了閾值Kc。在由該閾值Kc所體現的極限被超過之後，內部空間中的氣體組分與所規定的條件偏離得如此大以至於測力單元10或信號處理裝置的各部分的腐蝕將影響稱重信號並且測力單元將逐漸地被破壞。閾值Kc的大小一方面取決於測力裝置100的內部空間中的氣體組分，並且另一方面取決於滲透介質的侵蝕度(aggressiveness )，並且可以通過製造者基於不同的情況被指定，例如
氬氣濃度 50 %
氦氣濃度 25 %
氧氣濃度 25 %
氫氣濃度 0.5 ppm
只要閾值Kc沿向下方向在時間t2、 t4、 t7被再次越過，則狀態被 穩定並且測力裝置100的內部空間80中的破壞將不再進一步進行。如 圖3c所示，在閾值Kc沿向下方向被越過時，標定Ac可藉助於輸出裝 置被要求，或者標定可以自動開始。
此外，還可以限定一最大值KCMAX，例如使得在該最大值被超過 時，測力單元IO和電子器件將在一非常短的時間內被破壞。
在各個時間段(t2至tn U至t3; t7至ts;…)內參數值在閾值Kb 與最大值KcMAx之上的歷程被記錄並被累加地疊加為如圖3b所示的暴
露導致的負荷INTYtc。累積的暴露量INTltc與操作壽命的極限值 MAXltc対比，其中所述極限值已經通過實驗被確定，並且基於這種對
比，剩下的操作壽命RLTC1、 RlTC2、 RLTC3被計算。計算的結果被傳輸
至輸出裝置70或者被存儲在計算單元內。
如圖3b所示，甚至可以限定附加的極限值。例如，維護服務極限 値Lmc可以被述及，在該值被超過時，將觸發使得輸出裝置70進行維 護的警報和/或請求AM (圖3c)。此外，在時間t6維護服務極限值LMc 的越過可例如觸發測力單元的測量值的輸出阻斷、秤精度級別的降級 和/或通過網際網路連接器對製造者的自動報警。這種列舉並不意味著是 完整的，這是因為許多其它的動作和輸出布置結構也是可行的。
只要累積的暴露導致的負荷INTltc超過操作壽命極限值MAXltc ， 則相應的信號值AD被傳輸至輸出裝置，以表明測力裝置的潛在的最終 內部破壞。作為一種敏感的測量，信號但Ad阻斷瑜出裝置，因而停止 了測力裝置的進一步使用。
圖4示出了時間分布曲線圖，其由通過殼體的內部空間內設置的 傳感器所檢測的氣體組分的參數的連續記錄的傳感器信號Sc以及在計 算單元內基於該傳感器信號Sc所產生的事件Ec、 Edc的輸出信號或記錄形成。對於一部分時間而言，圖4a中的氣體組分的參數掉入下閾值 Kcl之下，並且對於一部分時間而言，其超過上閾值Kcu。
此外，如圖4a所示，基於傳感器信號Sc的時間分布曲線，可以 通過獲取通過一時間間隔dt分開的兩個信號值之差而確定差值dSc。 可以針對信號曲線Sc的所有區段計算所述差值dSc，並且該差值dSc 同樣可以與下閾值KcL和上閾值Kcu對比。對於dSc的時間曲線同樣 在一部分時間內低於這些閾值而在一部分時間內超過這些閾值，同時 使得記錄相應的事件Edc。虛線代表了對於內部空間內的變化的氣體組 分情況的測量信號的時間分布。這種情況例如在不同的操作環境之間 具有變化時或者在殼體上進行維護工作和操作過程中可以出現。
圖4b示出了整個時間內信號分布Sc的變化。在該曲線的情況中， 同樣，閾值之上和之下的歷程被監測。虛線曲線對應於圖4a中的虛線 曲線。
圖4c示出了所記錄的事件Ec、 EdC、 Ecx和Edcx的記載，其形式 為它們可例如存儲在存儲器單元66、 266中和/或傳輸至計算單元60、 260禾口/或輸出裝置70。在圖4a和4b中，事件Ecx和EdCX對應於實線 所繪製的信號分布，而事件Ec和Edc對應於虛線所繪製的信號分布。
本發明還具有僅僅與操作狀況的確定間接有關的其它優點。例如， 通過至少一個傳感器所產生的合適的傳感器信號還可以被用來校正測 量值，從而避免安裝附加的測量傳感器，這種附加的測量傳感器類型 是根據現有技術例如針對滯後和/或漂移效應補償所使用的。
還可以將暴露導致的負荷的極限值以合適的形式存儲在計算單元 中。例如，可用範圍的以下的極限值在規章標準OIML R60下針對稱
重設備被規定-
氣壓極限 +95 kPa至+105 kPa
對於第II級的溫度極限 +10"至+30" 對於第m級的溫度極限 -1(TC至+4(TC
該可用範圍的極限值限定了針對天氣的值的範圍，在該範圍中， 測力單元可以被操作，而不超過測力裝置的測量結果的容許誤差。
在此所述的實施例並不意味著本發明限於在僅僅一個殼體中具有僅僅一個稱重單元的布置結構。正如本領域技術人員所清楚的那樣， 本發明還可以用於殼體內包括至少兩個稱重模塊的布置結構中。此外， 測量與警告的體系並不限於本發明的技術方案。消息或警報可以實時 地並且在與測量時間隔開的一時間被輸送。
附圖標記列表
210、 10測力單元
11固定部件
12負載接收部件 13中間區段 14傳力杆 220、 20殼體
21基於殼體內的固定支承件 22穿過殼體的通道開口 30負載接收器 250、 251、 50用於測量氣體組分的傳感器 51連至計算單元的連接器 52連至輸出裝置的連接器 260、 60計算單元
62計算單元與輸出裝置之間的連接器 264、 64存儲器 266、 66供電單元 70輸出裝置 280、 80內部空間 290、卯氣體組分的參數 200、 100測力裝置 202收發器 203測量轉換器 204段耦合器 205總線系統206計算單元/導引計算機
207輸出裝置/導引計算機輸出裝置
208操作程序
230容器足部
231基座
252物理連接器
253無線連接器
254稱重信號連接器
權利要求
1.一種測力裝置(100、200)的狀況的監測和/或確定方法，其中所述測力裝置包括至少一個殼體(20、220)，其封閉內部空間(80、280)；以及至少一個測力單元(10、210)，其中所述測力單元在所述至少一個殼體(20、220)的內部空間(80、280)內安裝，其特徵在於，所述內部空間(80、280)充滿可與外部大氣的氣體區分開的氣體，並且所述內部空間(80、280)內的氣體組分(90、290)的至少一個參數或參數變化通過至少一個傳感器(50、250、251)被測量，其中所述傳感器在所述殼體(20、220)的內部空間(80、280)中和/或在所述殼體(20、220)上設置，並且基於所述測量，形成至少一個相應的傳感器信號(SC)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在一處理步驟中， 所述傳感器信號(Sc)被存儲在一存儲器單元(64、 264)內和/或被 傳輸至一計算單元(60、 206、 260)禾卩/或被傳輸至一輸出裝置(70、 207)。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述傳感器信號(Sc) 和/或在所述處理步驟中所產生的傳感器信號(Scx)與至少一個閾值(Kc)對比，並且在滿足至少一個判別標準之後，至少一個相應的事 件(Ec)被記錄並被傳輸至存儲器單元(64、 264)和/或計算單元(60、 206、 260)禾口/或輸出裝置(70)。
4. 根據權利要求1至3任一所述的方法，其特徵在於，所述氣體 組分(90、 290)的參數被連續地或周期性地和/或隨機地測量。
5. 根據權利要求1至4任一所述的方法，其特徵在於，所述傳感 器信號(Sc)在所述計算單元(60、 206、 260)內與至少一個閾值(Kc) 對比，並且在所述閾值(Kc)被超過之後a) 相應的暴露導致的負荷被記錄；b) 相應的暴露導致的負荷被記錄，並且所有暴露導致的負荷之和 (INTltc)被計算；或者c) 相應的暴露導致的負荷被記錄，所有暴露導致的負荷之和(INTuc)被計算，並且通過與可容許的暴露導致的負荷的最大值 (MAXLTC)進行對比，計算可容許的剩餘暴露導致的負荷或剩餘操作 壽命(RLTC)0
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，影響所述測力裝置 (100、 200)的所有暴露導致的負荷之和(INTltc)通過以下時間分布或時間段的積分被確定a) 所述至少一個傳感器的傳感器信號(Sc)的整個時間分布；b) 在一閾值(Kc)已經被越過之後所述至少一個傳感器的傳感器 信號(Sc)的時間分布；或者c) 所述傳感器信號(Sc)在所述閾值(Kc)之上或之下的時間段((t2至t》、(U至t3)、 (t 至t5))，並且其特徵在於，在已經超過最大值(MAXltc)之後，所述測力 裝置(100、 200)的狀態或出現超過所述最大值(MAXl.tc)的事件被 存儲和/或被傳輸至所述輸出裝置。
7. 根據權利要求1至6任一所述的方法，其特徵在於，輸送至所 述輸出裝置(70、 207)的傳感器信號(Sc)或所述計算單元的輸出信 號(Scx)觸發一警報和/或中斷測量過程和/或取消讀取信息。
8. 根據權利要求6或7所述的方法，其特徵在於，所述至少一個 傳感器信號(Sc)或所述計算單元的輸出信號(Scx)啟動所述測力單 元(10、 210)的自動校準過程(Ac)或者請求由使用者或製造者完成 的人工校準(Mc)。
9. 根據權利要求1至8任一所述的方法，其特徵在於，所述至少一個傳感器(50、 250、 251)通過至少周期地檢査其傳感器信號(Sc) 而被驗證，其中所述傳感器信號被傳輸至所述計算單元(60、206、260)， 所述檢查包括將所述計算單元(60、 206、 260)內的傳感器信號(Sc) 與存儲在所述計算單元(60、 206、 260)內的驗證值和驗證誤差值對 比，如果發現違反所述驗證值和/或驗證誤差值，則一錯誤被記錄並被 傳輸至所述輸出裝置(70、 207)。
10. 根據權利要求1至9任一所述的方法，其特徵在於，在所述 測力裝置(100、 200)的運輸之前確定至少一個傳感器信號(Sc)，所 述傳感器信號(Sc)作為一基準值被存儲在所述計算單元中，並且至 少在所述測力單元的運輸之後，利用與所述基準值相關的傳感器(50、 250、 251)確定至少一個傳感器信號(Sc)，並且所述後一傳感器信號(Sc)相對於所述基準值被對比。
11. 根據權利要求1至IO任一所述的方法，其特徵在於，所述測 力裝置(100、 200)的電器件、尤其所述傳感器(50、 250、 251)、所 述存儲器單元(64、 264)和所述計算單元(60、 260)通過附加的、 獨立的電源單元(66、 266)、尤其備用電池被供電。
12. 根據權利要求1至11任一所述的方法，其特徵在於，出現在 所述內部空間中的或出現在環境大氣中的至少一個氣體成分的導熱率 被測量，以用作為所述氣體組分(90、 290)的參數。
13. —種測力裝置(100、 200),包括至少一個具有內部空間(80、 280)的殼體(20、 220)以及至少一個在所述內部空間(80、 280)中 安裝的測力單元(10、 210)，其特徵在於，所述內部空間(80、 280) 包括與周圍大氣的氣體不同的氣體，並且至少一個傳感器(50、 250、 251)在所述殼體(20、 220)的內部空間(80、 280)中和/或在所述 殼體(20、 220)上設置，所述傳感器(50、 250、 251)操作成測量所 述內部空間(80、 280)內所包含的氣體的氣體組分(90、 2卯)的至少一個參數和/或參數變化，並產生至少一個基於所述參數和/或參數變化的相應的傳感器信號(Sc)。
14. 根據權利要求13所述的測力裝置(100、 200)，其特徵在於， 所述傳感器信號(Sc)適於傳輸至一處理裝置、尤其傳輸至一存儲器 單元(64、 264)和/或一計算單元(60、 206、 260)禾卩/或一輸出裝置(70、 207)。
15. 根據權利要求14所述的測力裝置(100、 200)，其特徵在於， 所述測力裝置(100、 200)包括一存儲器單元(64、 264)，其中所述 存儲器單元操作成存儲所述傳感器信號(Sc)和/或由所述處理裝置所 產生的傳感器信號(Scx)，禾口/或存儲與所述傳感器信號(Sc)禾口/或由 所述處理裝置所產生的傳感器信號(Scx)有關的至少一個事件(Ec) 的記錄。
16. 根據權利要求13至15任一所述的測力裝置(100、 200)，其 特徵在於，所述計算單元(60、 206)禾口/或包括所述輸出裝置(70、 207)的輸出單元通過無線連接器或有線連接器連接至所述至少一個傳 感器(50、 250、 251)。
17. 根據權利要求13至i6任一所述的測力裝置(100、 200)，其 特徵在於，所述測力裝置(100、 200)包括至少一個獨立的電源(66、 266)，尤其為備用電池，其操作成對所述測力裝置(100、 200)的電 器件、尤其是所述傳感器(50、 250、 251)、所述存儲器單元(64、 264) 和所述計算單元(60、 260)供電。
18. 根據權利要求13至17任一所述的測力裝置(100、 200)，其 特徵在於，所述傳感器(50、 250、 251)操作成測量所述氣體組分(90、 290)的至少一個氣體成分的導熱率。
19. 根據權利要求13至18任一所述的測力裝置(100、 200)，其特徵在於，所述殼體很大程度地被密封以防止周圍大氣影響，例如通過迷宮式擋板或通過氣密性密封件密封。
20. 根據權利要求13至19任一所述的測力裝置(100、 200)，其特徵在於，所述內部空間中的氣體壓力很大程度匹配周圍大氣壓力，如果需要的話這利用壓力平衡裝置、尤其隔膜實現。
21. 根據權利要求13至20任一所述的測力裝置(100、 200)，其特徵在於，所述氣體組分(90、 2卯)的至少一個氣體成分的導熱率與所述測力裝置周圍的大氣的導熱率不同。
22. 根據權利要求13至21任一所述的測力裝置(100、 200)，其特徵在於，所述氣體組分(90、 290)基本上包括氬氣成分與氦氣成分。
全文摘要
公開了一種測力裝置(100)的狀況的監測和/或確定方法，其中所述測力裝置包括至少一個殼體(20)，其封閉內部空間(80)；以及至少一個測力單元(10)，其中所述測力單元在所述至少一個殼體(20)的內部空間(80)內安裝，所述內部空間(80)充滿與外部大氣氣體不同的氣體，並且所述氣體成分的至少一個參數(90)在所述殼體(20)的內部空間(80)中和/或在所述殼體(20)上設置的至少一個傳感器(50)被測量。
文檔編號G01G21/30GK101688805SQ200880009485
公開日2010年3月31日 申請日期2008年3月7日 優先權日2007年3月23日
發明者K·延森, U·洛爾, V·齊巴特 申請人:梅特勒-託利多公開股份有限公司