專利名稱：適應(yīng)性修正測力裝置的漂移現(xiàn)象的方法以及測力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分別如權(quán)利要求1和12的前序部分中所述的修正電子測力裝置、特別是秤中的漂移現(xiàn)象的方法和適合于執(zhí)行本方法的測力裝置、特別是秤。
背景技術(shù)：
在電子測力裝置中，具體地說在秤中，存在各種必須滿足關(guān)于機(jī)械特性的嚴(yán)格要求的構(gòu)成元件。例如，對于秤的精確度特別重要的是具有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、聯(lián)接元件和樞軸轉(zhuǎn)動元件的負(fù)載傳感元件，或具有附屬傳感器件例如與測量電橋電路連接的應(yīng)變計(jì)的力/位移傳感器。在力/位移傳感器中，力與位移之間關(guān)系的線性度非常重要，其目的是獲得可重復(fù)的彈性特性。如參考文獻(xiàn)[1]，EP0945717A1中所述，需要滯彈性、蠕變行為和(機(jī)械)滯后盡可能小。另外，需要元件耐腐蝕，并且優(yōu)選的是非磁性。
盡管在與秤精確度相關(guān)的特性方面已經(jīng)獲得很大改進(jìn)，但是不期望的漂移現(xiàn)象(drift phenomena)仍然是一個要考慮的問題，具體地說就是所謂的蠕變行為，即在測量時間間隔內(nèi)測量結(jié)果中的變化。
例如，除了蠕變和滯后之外，決定測量準(zhǔn)確度的秤的其它特性，即線性度、偏心負(fù)載錯誤的消除、可重復(fù)性、溫度穩(wěn)定性、瞬時振蕩的建立時間和分辨率在參考文獻(xiàn)[2]，Mettler ToledoGmbH于2001年1月出版的公司出版物“Bauen Sie Ihre Qualitt aufsolidem Grund！(在堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上建立自己的質(zhì)量)”中得到說明。
在參考文獻(xiàn)[3]，Mettler Toledo GmbH于2001年4月出版的“Wgefibel(稱重入門)”中說明了秤中的測量準(zhǔn)確度的決定因素。如該參考文獻(xiàn)中所述，秤的準(zhǔn)確度決定于物理影響因素，例如熱效應(yīng)、水分吸收或水分釋放、與環(huán)境的靜電或磁相互作用。因此重要的是，選擇設(shè)置秤的位置從而避免不令人期望的物理影響。此外，秤的操作，例如水平調(diào)節(jié)和操作秤的正確程序，漂移防護(hù)元件的布置，稱重容器的適當(dāng)選擇以及負(fù)載在稱重盤上的定位對于測量準(zhǔn)確度非常重要。因此，這里說明的影響因素和效應(yīng)決定秤的狀態(tài)，即測量準(zhǔn)確度所依賴的狀態(tài)。
這些影響測量準(zhǔn)確度的外部影響因素中的一些、或由秤的特性和行為導(dǎo)致的測量偏差可以通過調(diào)節(jié)技術(shù)得到補(bǔ)充。然而，存在一些例如由振動或者在缺少氣流屏蔽的情況下由氣流導(dǎo)致的不利的秤狀態(tài)，此時不能修正影響因素或所產(chǎn)生的測量錯誤。
在參考文獻(xiàn)[4]，US 4691290中公開了一種秤，其中通過補(bǔ)償漂移相關(guān)成分修正由蠕變導(dǎo)致的漂移現(xiàn)象。在該秤所使用的方法中，確定測量負(fù)載的表達(dá)式和蠕變的狀態(tài)并彼此結(jié)合，以便于獲得對應(yīng)于外加負(fù)載的測量值，其中與蠕變相關(guān)的錯誤成分得到補(bǔ)償。
此外，根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]，作為時間、被測負(fù)載以及在緊靠前的時間確定的蠕變狀態(tài)的函數(shù)確定蠕變狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，以便于考慮先前影響秤的因素。
該秤中的蠕變狀態(tài)是基于在秤的初始調(diào)節(jié)中確定和存儲的常數(shù)進(jìn)行計(jì)算的。根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]，這些常數(shù)需要針對每個秤單獨(dú)確定，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下在不同的秤之間存在變化。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，盡管存在用于改進(jìn)秤漂移行為的上述措施，但是仍然有可能出現(xiàn)不令人期望的漂移現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明具有如下目的即，提供一種改進(jìn)的方法用于修正電子測力裝置、特別是秤中的漂移現(xiàn)象，并且提供一種根據(jù)所述改進(jìn)的方法工作的測力裝置、特別是秤。
這里分別通過具有權(quán)利要求1和12中所述特征的方法和測力裝置到達(dá)上述目的。在其它權(quán)利要求中提出了本發(fā)明的有利實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明的方法用于修正漂移現(xiàn)象，所述漂移現(xiàn)象由外部影響因素和/或由包括測量傳感器的電子測力裝置、特別是秤的設(shè)備特性和行為引起，其中測量傳感器產(chǎn)生代表外加負(fù)載的量值的測量信號，并且經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將該測量信號傳輸?shù)交谔幚砥鞯臄?shù)字信號處理單元，所述數(shù)字信號處理單元具有補(bǔ)償漂移偏差的能力，并且出于該目的其能夠訪問存儲于存儲單元中的漂移參數(shù)，所述漂移參數(shù)為計(jì)算時間依賴型修正值并且修正測量信號的漂移錯誤提供基礎(chǔ)。
根據(jù)本發(fā)明，程序例程以規(guī)則或隨機(jī)的時間間隔自動進(jìn)行或由使用者起動，其中基于存儲于存儲單元中的優(yōu)化程序自動確定漂移參數(shù)的新的優(yōu)化值并通過處理器和信號處理單元將其存儲于存儲單元中。
在電子秤的漂移現(xiàn)象的研究中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些現(xiàn)象并非唯一依賴于環(huán)境變化影響和針對上述秤構(gòu)成元件一次測量的漂移行為。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)在秤中的漂移現(xiàn)象還顯示出對上述構(gòu)成元件的漂移行為變化的很大依賴性，所述漂移行為變化在操作秤的過程中在很長時間內(nèi)發(fā)生。不是容忍漂移現(xiàn)象的存在，或者通過將秤送回工廠來消除漂移現(xiàn)象，在根據(jù)本發(fā)明的秤中將適應(yīng)性修正經(jīng)過秤的初始調(diào)節(jié)和運(yùn)輸之后慢慢出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象。
優(yōu)選的是，通過使用當(dāng)前存儲的漂移參數(shù)值以及當(dāng)前和/或先前存儲的測量數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)和/或校準(zhǔn)數(shù)據(jù)確定漂移參數(shù)的新值。
在本發(fā)明的第一個實(shí)施例中，在當(dāng)前時間記錄測量信號的未修正或僅僅部分修正的幅值時間曲線或成對的幅值/時間值的對應(yīng)表，即測量信號的時間分布。如果秤處于合適的操作狀態(tài)中，使用者就可以起動根據(jù)本發(fā)明的方法并且隨后接受由漂移參數(shù)的新值替代先前值，所述新值基于當(dāng)前記錄的信號分布由優(yōu)化程序進(jìn)行優(yōu)化。例如，可以或者由使用者或者自動將校準(zhǔn)重量設(shè)置在秤上，并且可以記錄稱重信號的時間分布，本方法將要基于所述時間分布進(jìn)行。另外有可能，在已經(jīng)進(jìn)行負(fù)載測量之后，優(yōu)化程序通過信號表明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)漂移并且秤處于適于執(zhí)行優(yōu)化的狀態(tài)中。使用者可以通過確認(rèn)秤的狀態(tài)適合于執(zhí)行優(yōu)化并且將要執(zhí)行優(yōu)化方法來響應(yīng)該信號。于是，優(yōu)化程序與使用者之間的任務(wù)劃分或者可以以期望的方式固定或者可以靈活選擇。如果要精確優(yōu)化漂移參數(shù)的量值，這對使用者是一個重?fù)?dān)，這可以通過下面要說明的措施避免。
在本發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施例中，在秤的正常工作過程中進(jìn)行測量時、在測試過程中和/或校準(zhǔn)過程中，記錄測量信號的未修正或僅僅部分修正的幅值時間曲線或成對的幅值/時間值的對應(yīng)表，即測量信號的時間分布。優(yōu)選的是，將信號分布的數(shù)據(jù)與其相應(yīng)的時間信息(日期和/或時間)一起存儲。關(guān)于將要修正的漂移現(xiàn)象，現(xiàn)在還不應(yīng)該處理待存儲的模擬的或已經(jīng)數(shù)字化的信號分布，因此將在后面時刻優(yōu)化漂移參數(shù)。然而，有可能并且有意義的是，在其它方面，例如通過對信號濾波來處理信號分布。如果將要補(bǔ)償基于蠕變效應(yīng)的漂移現(xiàn)象的漂移參數(shù)，那么優(yōu)選的是，處理應(yīng)該包括，例如滯后效應(yīng)、線性度偏差、由使用者的干擾引起的效應(yīng)或者溫度效應(yīng)的補(bǔ)償。于是，由蠕變效應(yīng)引起的漂移偏差更加明顯，因此漂移參數(shù)的效應(yīng)，具體地說，漂移參數(shù)值的逐步(步進(jìn)式)變化可以看得更清楚，并且可以更好并且更快地進(jìn)行優(yōu)化過程。
因?yàn)槌拥钠铺匦詢H僅緩慢變化，僅僅以適當(dāng)較大的時間間隔執(zhí)行本發(fā)明的方法就很有意義。例如，可以以n(例如，n＝2)個月的間隔定時執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。也可以由使用者根據(jù)需要起動本方法。在優(yōu)選實(shí)施例中，確定當(dāng)前出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象的量值并且與對應(yīng)閾值相比較，隨之如果發(fā)現(xiàn)超過閾值就執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
為了優(yōu)化漂移參數(shù)的值，例如，從存儲單元中取出至少一些先前記錄的信號分布，并且將其順序輸入數(shù)字信號處理單元中，在該數(shù)字信號處理單元中基于漂移參數(shù)的新值進(jìn)行漂移現(xiàn)象的修正，隨之評估修正的信號分布并且將漂移參數(shù)的優(yōu)化值存儲在存儲器中。根據(jù)本發(fā)明的方法的該變化形式特別有利，因?yàn)榭梢钥焖俨⒕_地確定漂移參數(shù)的優(yōu)化值，并且不涉及使用者。所需要的只是足夠的計(jì)算能力以及，例如電子或磁存儲介質(zhì)中的存儲空間。還可以在沒有進(jìn)行其它應(yīng)用的時間段上執(zhí)行本方法。此外，如果操作者想要使用秤進(jìn)行測量，可以終止或中斷本方法。
從漂移參數(shù)的當(dāng)前值開始，通過使這些參數(shù)逐步(步進(jìn)式)變化來評估信號的時間分布，并且可能在將測量結(jié)果平均之后，然后針對每個步驟計(jì)算反映修正好壞的測試值。換句話說，在認(rèn)為實(shí)際的范圍內(nèi)以很小的步幅改變漂移參數(shù)的值，隨之采用合適的漂移參數(shù)處理每個評估步驟的未修正的信號分布，并且將其轉(zhuǎn)變?yōu)樾拚男盘柗植?，然后進(jìn)行評估。隨后將每個評估步驟中確定的測試值彼此進(jìn)行比較，隨之，將漂移參數(shù)的值與最佳測試值一起存儲在存儲器中作為漂移參數(shù)的新的當(dāng)前值。
如果記錄的信號分布是基于秤的非干擾行為和穩(wěn)定的測量狀態(tài)，通過這些措施進(jìn)行的漂移參數(shù)的優(yōu)化將會很成功。然而，如果采用受干擾影響的信號分布執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，通過運(yùn)用本方法不會實(shí)現(xiàn)改善。
因此，在本發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施例中，確定因?yàn)橥鈦碛绊懚霈F(xiàn)的秤狀態(tài)中的特征和/或已記錄信號分布中的特征，隨之基于秤狀態(tài)和/或信號分布中的特征，關(guān)于其合適性評估信號分布，并且基于另外的考慮放棄不適合于優(yōu)化漂移參數(shù)的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選的是，基于另外的考慮放棄的數(shù)據(jù)包括a)與秤正常工作模式的偏離被記錄的時刻相關(guān)的數(shù)據(jù)，b)與外來干擾被記錄的時間段相關(guān)的數(shù)據(jù)，所述外來干擾包括例如機(jī)械振動、增大的大氣濕度、線路電源中的不規(guī)則性、由或者依賴于或者獨(dú)立于負(fù)載或測量物體的氣流引起的干擾、或者與溫度相關(guān)的干擾，c)所記錄的可能是由測量過程中的水分釋放或吸收引起的負(fù)載變化的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可能是基于負(fù)載施加和除去過程中的非對稱漂移分布來確定，和/或d)所記錄的由先前測量應(yīng)用導(dǎo)致的干擾的數(shù)據(jù)。
在更優(yōu)選的實(shí)施例中，在秤的整個工作時間上記錄未補(bǔ)償漂移值的至少一個時間分布，并且更新與未補(bǔ)償漂移值相關(guān)的補(bǔ)償值的時間分布并且相應(yīng)地用于漂移現(xiàn)象的修正。例如，可以通過補(bǔ)償值的分布的外推確定另外的補(bǔ)償成分，并且用作最后執(zhí)行的優(yōu)化之后的補(bǔ)充參考數(shù)據(jù)。


下面將結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中圖1是在圖2中作為示例顯示的秤1的框圖，該秤具有數(shù)字信號處理單元13和信號處理器130，基于優(yōu)化程序POPT該秤具有執(zhí)行本發(fā)明的方法或本發(fā)明的各個步驟的能力；圖2顯示了具有象征性表示的影響因素dA、dE、dW、dT、dL的上述秤1，所述影響因素可以單獨(dú)或相結(jié)合引起測量信號msA的信號分布中的干擾；圖3顯示了測量傳感器10，其包括用于其工作而設(shè)置的部件，所述部件適合于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法；圖4顯示了以幾個月的時間間隔記錄的未修正漂移分布；圖5顯示了以幾個月的時間間隔記錄的漂移分布，其中漂移分布通過一次固定設(shè)置的漂移參數(shù)得到修正；圖6顯示了以幾個月的時間間隔記錄的漂移分布，其中漂移分布通過適應(yīng)性更新的漂移參數(shù)得到修正；圖7顯示了在幾個月期間外推的、補(bǔ)償和未補(bǔ)償?shù)钠瞥煞值臅r間分布LU、LC，以及根據(jù)本發(fā)明適應(yīng)的修正值的實(shí)際分布LCR和理想修正值的外推分布，所述漂移成分因?yàn)槭┘迂?fù)載之后五分鐘內(nèi)的蠕變而出現(xiàn)；和圖8顯示了圖2所示秤1，其具有或者自動或者半自動地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的能力。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了在圖2作為示例顯示的秤1的框圖，該秤具有測量傳感器10，例如參考文獻(xiàn)[5]中所述并且在圖3中顯示的測力傳感元件，該測量傳感器包括傳感器體10，該傳感器體通過螺釘1021、1012與稱重盤承載器102并且與安裝部分101連接，而安裝部分轉(zhuǎn)而通過螺釘22與秤1的外殼2連接。應(yīng)變計(jì)經(jīng)由扁帶電纜1011與電路模塊103連接，模塊11、12、13、14、15A布置在該電路模塊上，這些模塊在下面將得到更詳細(xì)的說明并且除其它功能之外用于信號修正。圖2中作為示例顯示的模塊化測力傳感元件具有如參考文獻(xiàn)[5]中所述的特別優(yōu)勢。然而，采用秤的其它設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。
由測量傳感器10經(jīng)由用于處理模擬信號的第一信號處理單元11將代表負(fù)載的模擬測量信號msA傳輸至模數(shù)轉(zhuǎn)換器12，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生數(shù)字化的測量信號msD并且將其傳送到用于處理數(shù)字信號的第二信號處理單元13，其中以下面方式基于漂移參數(shù)P1、P2、…修正數(shù)字化的測量信號msD即，補(bǔ)償漂移現(xiàn)象，具體地說由蠕變導(dǎo)致的信號偏差。為了執(zhí)行該功能，第二信號處理單元13配備有處理器130，優(yōu)選的是信號處理器，并且與存儲單元15，更具體地說15A連接。為了執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法，由信號處理器130執(zhí)行優(yōu)化程序POPT，該程序POPT以及具有漂移參數(shù)P1、P2、…和記錄的信號分布s1、s2、…的列表P1存儲于存儲單元15中。
從第二信號處理單元13將修正的數(shù)字測量信號msDK傳輸?shù)街魈幚砥骰蛑鳈C(jī)處理器16，所述處理器與存儲單元15，15B，與輸入單元19，例如鍵盤，與顯示器18，例如液晶顯示器，與打印機(jī)17，并且與中央計(jì)算機(jī)20連接。在本方法的執(zhí)行中處理器130和16之間的任務(wù)劃分可以任意決定。從原理上講，只嚴(yán)格需要一個一個處理器。因此，存儲單元15的存儲區(qū)域15A、15B或者劃分任務(wù)或者共同使用。例如，信號處理器130可以在主機(jī)處理器16的控制下只執(zhí)行單獨(dú)的處理步驟并且繼續(xù)傳送結(jié)果用于進(jìn)一步處理。
圖1還顯示，描述秤1的狀態(tài)的信號和/或外部影響因素可以經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器12從傳感元件14發(fā)送至信號處理器130并且直接從傳感元件140發(fā)送至主機(jī)處理器16。
圖1還顯示了信號時間分布s1、…、s-n，其中所述信號分布，或者作為時間的函數(shù)，或者作為成對的幅值和時間值以連續(xù)幅值分布的形式，優(yōu)選的是，與其識別時間和/或日期信息一起記錄在存儲單元15；15A，例如所述存儲單元的環(huán)形緩沖區(qū)中。信號分布s1、…、s-n沒有得到修正或者僅僅部分修正，以至于它們提供關(guān)于測量過程和測量裝置的未更改的信息。根據(jù)本發(fā)明，存儲的信號分布s1、…、s-n用于在稍后的時間優(yōu)化秤1，而不是由使用者用于結(jié)果評估，所述結(jié)果評估通常在已經(jīng)完成測量或稱重過程之后立刻平行地進(jìn)行。
應(yīng)該只使用沒有受到圖2中象征性顯示的干擾效應(yīng)dA、dE、dM、dW、dT、dL中一個或多個損害的信號分布s1、…、s-n用于優(yōu)化秤1。例如，電干擾dE記錄在信號分布s2的記錄中；因此信號分布s2不用于優(yōu)化過程并且在某些情況下甚至不存儲在存儲器中。隨每個信號分布s1、…、s-n存儲的時間識別信息提供，例如監(jiān)視老化或者間接檢查信號分布s1、…、s-n的質(zhì)量的可能性。優(yōu)選的是，從存儲單元15中刪除在秤的先前優(yōu)化中已經(jīng)考慮的信號分布s1、…、s-n。如果發(fā)現(xiàn)在信號分布的記錄時間已經(jīng)出現(xiàn)多個其它的干擾，隨后仍然可能拋棄初始可用并且已存儲的信號分布s1、…、s-n。例如，可以從中央計(jì)算機(jī)20將如下警示發(fā)送給安裝在分散位置中的秤在給定日期mm/dd/YYYY，電干擾出現(xiàn)在時間HH:MM與hh:mm之間，由此不利地影響了不同的系統(tǒng)?？赡茉诔?中拋棄落入該時間范圍內(nèi)并且因此而可疑的信號分布s2。
作為示例，圖2顯示了適合于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的秤1的實(shí)施例，其中圖1中所示的部件10、11、…包含在秤1的外殼2中。
圖中象征性顯示了大量影響因素dA、dE、dM、dW、dT和dL(不表示完全列出)，這些因素決定或者至少影響秤1的狀態(tài)和秤1的測量行為，更具體地說，測量的動態(tài)分布。
首先應(yīng)該注意來自使用者的影響因素dA，即在秤1上進(jìn)行的設(shè)置和應(yīng)用，這些決定秤1的當(dāng)前狀態(tài)及其行為。重要的是，例如，使用者選擇用于信號處理的過程參數(shù)、或者用于關(guān)閉稱重隔間的門的開啟。此外重要的是，先前的應(yīng)用或測量的歷史，如參考文獻(xiàn)[4]中所述。
另外非常重要的是線路電源的影響因素dE以及來自電領(lǐng)域的干擾，機(jī)械效應(yīng)例如振動，熱效應(yīng)dT，環(huán)境因素dW例如氣流和濕度，以及測量負(fù)載的行為dL和特性。另外最重要的是負(fù)載與環(huán)境之間的相互作用效應(yīng)。例如，稱重負(fù)載可以將水分釋放到環(huán)境中或者從環(huán)境中吸收水分。此外，連續(xù)的熱交換發(fā)生在稱重負(fù)載與環(huán)境之間，由此可能導(dǎo)致不期望的對流氣流。水分的釋放或吸收或者由熱交換導(dǎo)致的對流可能導(dǎo)致顯示重量的錯誤，所述錯誤疊加在由蠕變效應(yīng)導(dǎo)致的漂移上。如果正確地補(bǔ)償秤的與蠕變相關(guān)的漂移，仍然存在由負(fù)載變化導(dǎo)致的漂移成分，對于下面將要說明的優(yōu)化步驟，這不應(yīng)該被認(rèn)為是蠕變。如果一個或多個單位的顯示變化不是由蠕變引起而是由稱重負(fù)載中的變化或其它因素引起，就需要引起注意，并且需要拋棄相關(guān)的信號分布s-x。
因?yàn)槌訝顟B(tài)決定于來自使用者或來自環(huán)境的影響因素，優(yōu)選的是，通過識別和評估一定程度上為秤狀態(tài)所特有的因素，或者通過識別和評估從信號分布s1、…、s-n中提取的特有信號分布特征來進(jìn)行信號分布s1、…、s-n的評估。
優(yōu)選的是，秤的狀態(tài)包括對獲得信號分布的測量應(yīng)用具有影響的所有元素。具體地說，秤的狀態(tài)不僅決定于由使用者進(jìn)行的與操作相關(guān)的設(shè)置，而且決定于放置在秤上的稱重負(fù)載以及環(huán)境。
現(xiàn)在可以從秤狀態(tài)的特征和/或從信號分布的特征確定由測量過程中的蠕變效應(yīng)引起的漂移，幾乎沒有例外。
例如，測量周圍空氣的濕度和溫度。此外，使用者可以輸入例如，指明測量物體為液體的信息?；谶@些特征因素，可以計(jì)算因?yàn)橐后w的蒸發(fā)而導(dǎo)致的可預(yù)見的負(fù)載變化，或者可以考慮有關(guān)危險。
如果測量周圍空氣的溫度和稱重負(fù)載的溫度，就可以預(yù)測由空氣對流導(dǎo)致的漂移，其量值將減小直到溫度相等。
然而，還可以通過信號分布特征的測量獲得相當(dāng)或補(bǔ)充的信息。對于因?yàn)樗轴尫哦霈F(xiàn)的負(fù)載變化，通常觀察到線性漂移，而與蠕變相關(guān)的漂移將趨向于指數(shù)時間分布。
在蠕變的情況下施加和除去負(fù)載時的各個漂移分布通常對稱，而由負(fù)載變化導(dǎo)致的漂移在從秤上取走負(fù)載之后將完全消失。因此，盡管在大多數(shù)情況下，根據(jù)信號分布s更難確定信號分布特征，但是在關(guān)于評價信號分布是否有用方面確定信號分布特征還是特別有價值。
根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在使用存儲的信號分布s1、s3、…優(yōu)化秤1。可以想象，秤1不僅由制造者在秤1的初始調(diào)節(jié)中進(jìn)行優(yōu)化而且由使用者反復(fù)進(jìn)行優(yōu)化。在優(yōu)化過程中，定義漂移參數(shù)P1、P2、…用作修正漂移偏差的基礎(chǔ)。從參考文獻(xiàn)[4]中可以獲知一次選擇靜態(tài)漂移參數(shù)P1、P2、…和修正漂移偏差的思想。根據(jù)本發(fā)明，在使用位置安裝秤1之后反復(fù)重新檢查這些漂移參數(shù)P1、P2、…，并且適應(yīng)秤1特性中的變化。在某些情況下，在開始應(yīng)用之前再次檢查漂移參數(shù)和/或提交給使用者進(jìn)行確認(rèn)。
圖4顯示了秤1的與蠕變相關(guān)的漂移行為中的變化。以幾個月的時間間隔記錄的曲形圖顯示了在將負(fù)載放在秤上之后出現(xiàn)的未修正的漂移分布sx、sy、sz。曲線顯示在15分鐘的時間范圍內(nèi)的顯示中觀察到的數(shù)字或顯示單元中的變化。這顯示了秤1的與蠕變相關(guān)的漂移行為隨著時間而變化。
如果基于初始調(diào)節(jié)中的靜態(tài)漂移參數(shù)P1、P2、…正確補(bǔ)償漂移偏差，這將導(dǎo)致圖5所示的已修正的漂移分布sx、sy、sz。0月時的第一分布sx實(shí)際上顯示沒有漂移。然而，因?yàn)閮x器特性的變化，分別在所示的兩個月和六個月的時間間隔之后，將再次出現(xiàn)不期望的漂移成分，如下面所述，根據(jù)本發(fā)明的方法修正該漂移成分。
例如，根據(jù)本發(fā)明的方法以固定的時間間隔自動起動、在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不期望的漂移偏差之后自動起動、或者由使用者手動起動。
例如，基于存儲的信號分布s1、…、s-n確定當(dāng)前出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象的量值ldACT，并且將該量值與相關(guān)閾值thLD進(jìn)行比較，在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過閾值thLD之后，執(zhí)行優(yōu)化漂移參數(shù)P1、P2、…的方法(參見圖7)。
為了優(yōu)化漂移參數(shù)P1、P2、…的值，至少從存儲單元15中取出先前記錄的各個信號分布s1、s3、…，并且將其順序輸入信號處理單元13中，在該信號處理單元中基于漂移參數(shù)P1、P2、…的新值進(jìn)行漂移現(xiàn)象的修正，隨之評估修正的信號分布s1、s3、…并且將漂移參數(shù)P1、P2的優(yōu)化值存儲在存儲器中。例如，從存儲單元15中取出如圖4中所示六個月之后記錄的未修正的信號分布，并且將其輸入信號處理單元13，在該信號處理單元中基于當(dāng)前的漂移參數(shù)P1、P2、…執(zhí)行修正方法。從圖5所示分布開始，通過改變漂移參數(shù)P1、P2、…使信號分布變化，直到發(fā)現(xiàn)最佳分布。例如，從漂移參數(shù)的當(dāng)前值開始對信號分布s1、…、s-n進(jìn)行逐步(步進(jìn)式)檢查，其中，可能在將測量結(jié)果平均之后，對于每個檢查步驟計(jì)算測試值，作為對已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的修正的好壞的衡量。隨后將針對每個檢查步驟確定的測試值彼此進(jìn)行比較，隨之，將與最佳測試值相關(guān)的漂移參數(shù)P1、P2、…的值存儲在存儲器中作為新的當(dāng)前值。
圖6顯示了通過單獨(dú)適應(yīng)的漂移參數(shù)P1、P2、…實(shí)際完成修正之后對應(yīng)于圖4所示信號分布的信號分布sx、sy、sz。
為了補(bǔ)充前面說明部分，現(xiàn)在將以不同的視角進(jìn)一步討論根據(jù)本發(fā)明的方法。曲線LU表示未補(bǔ)償?shù)呐c蠕變相關(guān)的漂移行為，或者更具體地說，在將負(fù)載放在秤上之后五分鐘內(nèi)出現(xiàn)的漂移值經(jīng)過幾個月的變化。通過順序測量和測量值的插值記錄曲線LU。
曲線LCR顯示基于漂移參數(shù)P1、P2、…的適應(yīng)性調(diào)節(jié)值以兩個月的間隔適應(yīng)的補(bǔ)償值的逐步(步進(jìn)式)變化。鋸齒形曲線LC顯示基于補(bǔ)償值LCR在間隔CI1、CI2、…內(nèi)的特定時刻最佳修正的秤1的與蠕變相關(guān)的漂移行為。
另外還顯示了如本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中提供的閾值thLD，該閾值對應(yīng)于最大容許漂移偏差，當(dāng)已經(jīng)超過該閾值時，表示執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果，在任何情況下一旦有必要就執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法并且盡可能晚地執(zhí)行。
另外在圖7所示曲形圖中還顯示了通過插值和外推而確定的曲線LCI，該曲線給出了理想補(bǔ)償值的近似。該曲線的外推部分可以用于優(yōu)化鋸齒形曲線LC并因此用于進(jìn)一步優(yōu)化秤1的漂移行為。
圖8以設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)顯示了圖2所示秤1，其適合于自動或半自動地執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。
使用者已經(jīng)將負(fù)載5放在秤1的稱重盤21上并且放在那里很長的時間。顯示器18，例如液晶顯示屏顯示在時間段t內(nèi)記錄的信號分布s-n，從該信號分布可以判斷漂移的存在。
在具有至少一個自動起動的校準(zhǔn)重量的秤中，也可以不借助于使用者來進(jìn)行上述過程。
使用者現(xiàn)在可以通過鍵盤19輸入秤處于適合于執(zhí)行優(yōu)化方法的狀態(tài)下。進(jìn)一步按下按鍵，使用者可以開始優(yōu)化方法，并且稍后再次按下按鍵，接受修正參數(shù)P1、P2、…的優(yōu)化值。
如果自動將調(diào)節(jié)重量放在秤上，另外還存在可選的可能性，即優(yōu)化程序自動探測漂移并且自動開始優(yōu)化方法，隨之或者自動或者僅僅在使用者已經(jīng)確認(rèn)用優(yōu)化值代替先前的參數(shù)值之后存儲漂移參數(shù)P1、P2、…的優(yōu)化值。
于是，可以基于當(dāng)前記錄的信號分布s-n采用圖8所示的秤1優(yōu)化漂移參數(shù)P1、P2、…的值。作為選擇，秤1還可以設(shè)計(jì)為通過先前記錄的信號分布s1、…、s-n自動優(yōu)化漂移參數(shù)P1、P2、…的值。優(yōu)選的是，使用者還具有如下可能性將要存儲和稍后使用的每個信號分布s確認(rèn)秤的狀態(tài)適合(參見按鍵或輸入?yún)^(qū)<狀態(tài)OK>)，開始優(yōu)化方法(參見按鍵或輸入?yún)^(qū)<優(yōu)化>)以及接受漂移參數(shù)P1、P2、…的優(yōu)化值作為對先前參數(shù)的替代(參見按鍵或輸入?yún)^(qū)<接受>)。
在優(yōu)選實(shí)施例中說明和顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的測力裝置1。以秤1的形式說明了測力裝置。然而，本發(fā)明還可以用于其它測力裝置，例如重量測量裝置、稱重模塊、負(fù)載傳感元件和在某些情況可能構(gòu)成秤部件的力傳感元件。本方法可以以很多方式使用并且不限于明確列出的可能導(dǎo)致漂移現(xiàn)象的因素。當(dāng)然，本發(fā)明也不限于漂移參數(shù)P1、P2、…的特定選擇、構(gòu)成、群組和應(yīng)用。
對于信號分布s1、…、s-n的存儲，可以使用各種集中式或分散式的存儲介質(zhì)布置，例如具有用于讀寫的磁或光學(xué)裝置的記錄設(shè)備以及靜態(tài)或動態(tài)半導(dǎo)體存儲器。
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1.一種修正電子測力裝置(1)、特別是秤中的漂移現(xiàn)象的方法，所述測力裝置(1)包括測量傳感器(10)，通過所述測量傳感器形成代表施加于所述測力裝置上的負(fù)載的測量信號(ms)，所述測量信號被傳輸?shù)叫盘柼幚韱卧?13)，所述信號處理單元由至少一個處理器(130；16)支持并且用于處理數(shù)字信號，所述信號處理單元(13)可補(bǔ)償漂移偏差，并且為此所述信號處理單元通過處理器(130；16)訪問存儲于存儲單元(15；15A；15B)中并且作為時間依賴型修正值的計(jì)算基礎(chǔ)的漂移參數(shù)(P1、P2、…)，其中通過所述修正值修正測量信號(ms)的漂移錯誤，其特征在于，通過處理器(130；16)和信號處理單元(13)，并且在存儲于存儲單元(15；15A；15B)中的優(yōu)化程序(POPT)的控制下，以自動控制或由使用者選擇的時間間隔(CI1，CI2)，根據(jù)預(yù)先存儲或者在當(dāng)前時間存儲的至少一個未修正或僅僅部分修正的幅值分布，或是根據(jù)測量信號的對應(yīng)的成對幅值/時間值，或是根據(jù)信號分布，自動確定漂移參數(shù)(P1、P2、…)的新的優(yōu)化值，并且將漂移參數(shù)(P1、P2、…)的所述新的優(yōu)化值存儲于存儲單元(15；15A；15B)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用先前或當(dāng)前時間存儲的測量數(shù)據(jù)，并且使用測試數(shù)據(jù)和/或校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，優(yōu)選基于漂移參數(shù)(P1、P2、…)的當(dāng)前值，確定漂移參數(shù)(P1、P2、…)的新值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述測力裝置的正常工作過程中進(jìn)行測量時、在測試過程中和/或校準(zhǔn)過程中，存儲測量信號(ms)的未修正或僅僅部分修正的幅值時間曲線或成對的幅值/時間值，即測量信號的時間分布(s1、…、s-n)，所述時間分布帶有或不帶有相應(yīng)的時間信息，優(yōu)選在施加負(fù)載時以及除去負(fù)載時記錄所述測量信號的時間分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，a)基于已存儲的信號分布(s1、…、s-n)確定當(dāng)前出現(xiàn)的漂移現(xiàn)象的量值(ldACT)，并且將所述量值與相應(yīng)閾值(thLD)進(jìn)行比較，在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過閾值(thLD)之后，執(zhí)行優(yōu)化漂移參數(shù)(P1、P2、…)的方法；b)由使用者起動或者通過時間控制功能自動起動修正漂移現(xiàn)象的方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，從存儲單元(15；15A；15B)中至少取出單個的信號分布(s1、…、s-n)，并且將所述信號分布順序傳輸?shù)叫盘柼幚韱卧?13)中，在所述信號處理單元中基于漂移參數(shù)(P1、P2、…)的新值進(jìn)行漂移現(xiàn)象的修正，隨之評估修正的信號分布(s1、…、s-n)并且將漂移參數(shù)(P1、P2、…)的優(yōu)化值存儲在存儲器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的方法，其特征在于，從漂移參數(shù)(P1、P2、…)的當(dāng)前值開始對信號分布(s1、…、s-n)進(jìn)行逐步檢查，并且，可能在確定測量結(jié)果的平均值之后，對于每個檢查步驟計(jì)算測試值，所述測試值對應(yīng)于修正的好壞，隨之存儲與最佳測試值相關(guān)的漂移參數(shù)(P1、P2、…)的值作為漂移參數(shù)(P1、P2、…)的新的當(dāng)前值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6之一所述的方法，其特征在于，確定因?yàn)樽饔糜谒鰷y力裝置上的因素而出現(xiàn)的所述測力裝置的特征，和/或根據(jù)信號分布(s1、…、s-n)確定特有信號分布特征，基于所述特征選擇適合于優(yōu)化漂移參數(shù)(P1、P2、…)的數(shù)據(jù)并且基于另外的考慮放棄不適合的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，考慮使用者已經(jīng)接受的數(shù)據(jù)，和/或不另外考慮如下數(shù)據(jù)a)包括與測力裝置(1)正常工作模式的偏離被記錄的時刻相關(guān)的時間信息的數(shù)據(jù)，b)與外來干擾被記錄的時間段相關(guān)的數(shù)據(jù)，所述外來干擾包括例如機(jī)械振動、大氣濕度、線路電源中的不規(guī)則性、由或者依賴于或者獨(dú)立于負(fù)載或測量物體的氣流引起的干擾、或者與溫度相關(guān)的干擾，c)所記錄的可能是由測量過程中的水分釋放或吸收引起的負(fù)載變化的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可能是基于負(fù)載施加和除去過程中的非對稱漂移分布來確定，和/或d)所記錄的由先前測量應(yīng)用導(dǎo)致的干擾的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8之一所述的方法，其特征在于，為負(fù)載施加或者同時為負(fù)載施加和除去而被記錄的未修正或僅僅部分修正的信號分布(sA)由使用者確認(rèn)或者由優(yōu)化程序(POPT)自動確認(rèn)為被使用者接受，并且在使用者或者優(yōu)化程序起動時，基于至少當(dāng)前記錄的、針對所有漂移參數(shù)(P1、P2、…)或者只針對當(dāng)前有關(guān)漂移參數(shù)的信號分布(sA)自動確定新的優(yōu)化值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將使用者確認(rèn)之后的漂移參數(shù)(P1、P2、…)的新值存儲于存儲單元(15；15A；15B)中，用于替代先前的漂移參數(shù)(P1、P2、…)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，在測力裝置(1)的整個工作時間上記錄測力裝置(1)的未補(bǔ)償漂移值的至少一個時間分布(LU)，并且更新與所述未補(bǔ)償漂移值相關(guān)的補(bǔ)償值的時間分布(LCI)，并且相應(yīng)地用于漂移現(xiàn)象的修正。
12.一種測力裝置(1)、特別是秤，所述測力裝置包括測量傳感器(10)，所述測量傳感器用于傳輸代表施加于所述測力裝置上的負(fù)載的測量信號(ms)，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(12)將所述測量信號傳輸?shù)接芍辽僖粋€處理器(130；16)支持的信號處理單元(13)，所述信號處理單元(13)可補(bǔ)償漂移偏差，并且為此所述信號處理單元可以通過處理器(130；16)訪問存儲于存儲單元(15；15A；15B)中并且作為時間依賴型修正值的計(jì)算基礎(chǔ)的漂移參數(shù)(P1、P2、…)，其中通過所述修正值可以修正測量信號(ms)的漂移錯誤，其特征在于，通過處理器(130；16)和信號處理單元(13)，并且在存儲于存儲單元(15；15A；15B)中的優(yōu)化程序(POPT)的控制下，以自動控制或由使用者選擇的時間間隔(CI1，CI2)，根據(jù)預(yù)先存儲或者在當(dāng)前時間存儲的至少一個未修正或僅僅部分修正的幅值分布，或是根據(jù)測量信號的對應(yīng)的成對幅值/時間值，或是根據(jù)信號分布，自動確定漂移參數(shù)(P1、P2、…)的新的優(yōu)化值，并且將漂移參數(shù)(P1、P2、…)的所述新的優(yōu)化值存儲于存儲單元(15；15A；15B)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的測力裝置(1)，其特征在于，優(yōu)化程序(POPT)適合于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的方法。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的測力裝置(1)，其特征在于，存儲單元(15；15A；15B)是具有讀/寫能力的存儲介質(zhì)，所述存儲單元適合于存儲信號分布(s1、…、s-n)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12、13、14之一所述的測力裝置(1)，其特征在于，提供包括至少一個校準(zhǔn)調(diào)節(jié)重量的裝置，通過所述裝置可以校準(zhǔn)測力裝置(1)，并且通過所述裝置可以記錄信號分布(s1)，基于所述信號分布可以由優(yōu)化程序(POPT)記錄新的漂移參數(shù)(P1、P2、…)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12、13、14、15之一所述的測力裝置(1)，其特征在于，提供用于輸入測力裝置(1)狀態(tài)和/或用于起動根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述方法的裝置，和/或提供允許使用者確認(rèn)接受漂移參數(shù)(P1、P2、…)優(yōu)化值的裝置。
全文摘要
一種用于修正出現(xiàn)在電子秤(1)中的漂移現(xiàn)象、特別是蠕變效應(yīng)的方法，秤具有測量傳感器(10)，用于形成代表施加于秤上的負(fù)載的測量信號(ms)，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(12)將測量信號傳輸?shù)接芍辽僖粋€處理器(130；16)支持的信號處理單元(13)，信號處理單元能補(bǔ)償漂移偏差，并且信號處理單元通過處理器訪問存儲于存儲單元(15；15A；15B)中并且作為時間依賴型修正值的計(jì)算基礎(chǔ)的漂移參數(shù)(P1、P2、…)，通過修正值修正測量信號的漂移錯誤。本發(fā)明以自動控制或由使用者選擇的時間間隔(CI1，CI2)，通過處理器和信號處理單元，并且在存儲于存儲單元中的優(yōu)化程序(P
文檔編號G01G23/00GK1884985SQ20061009403
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日
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