CN100362326C - 监控天平工作状况的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于监控一重量测量仪器，尤其是一天平的工作状况的设备，其带有一称重元件，带有一个包括有一信号处理设备(17)、一存储设备(19)以及一定时时钟(20)的电子称重电路布置(15)，其还带有一输出单元(21，22，44)以及至少一个与该信号处理设备(17)相连接从而相通讯的电子式倾斜度传感器(13)。该信号处理设备(17)包括将一个表示天平工作状况的量由该至少一个电子式倾斜度传感器(13)的一个信号来确定的装置。该信号处理设备(17)还包括将一个与时间相关的量分派给表示天平工作状况的量的装置，以及将所得到的类似向量的数值组传送至该存储设备(19)并存储于其中从而类似向量的数值组对于传送至一输出单元(21，22，44)而言随时可用的装置。

Description

监控天平工作状况的设备

技术领域

本发明涉及一种监控一重量测量仪器(特别是一天平)的工作状况的设备。该创造性监控设备所建议的天平具有一称重元件和一带有信号处理设备、存储设备和定时时钟的电子称重电路布置、一输出单元以及至少一个与该信号处理设备相连接从而相通讯的电子式倾斜度传感器。

背景技术

天平及其它重量测量仪器，例如用于含湿量重量分析的仪器或热解重量分析仪，构成了一类在其使用地点装配时必须达到非常特别的要求的仪器。装配在例如一实验室中的天平必须定位成使得天平称重元件的负载接受器在重力方向上精确地找平。如果找平偏离了重力场的方向，天平上进行称重的结果就会减少一个表示倾斜角余弦的系数，即称重元件的负载接受器的找平偏离重力方向的角度。在一个精密装配的天平中，这个相同的角度也表示称重元件的底座面与水平方向的偏离。负载接受器与重力方向完全找平的位置也称为天平的基准位置。对于需经法定确认的天平，因而经常需要提供一调平设备和一倾斜度传感器，例如一个由一优选地由玻璃制成且部分地填充有液体以留出一气泡的容器所构成的水准仪。该调平设备优选地通过一种布置结合入天平的支承脚中，在该布置中，利用高度调节螺钉可使至少两个支承脚的各自高度可变化。

现有技术的已知水平包括不同的倾斜度测量设备，这些倾斜度测量设备以电子的方式记录天平在其安装位置的倾斜角度。例如，DE 32 34 372 A1描述了不同类型的电子式倾斜度测量设备，例如一种带有一光学传感器的水准仪、一种电容式倾斜度测量设备，或一装备有一应变仪以确定其与垂直位置的偏离的振动体。这种类型的一种电子式倾斜度测量设备的测量信号用于校正与倾斜度有关的称重误差并且因此用于确保正确的称重结果，即使是天平没有与重力方向精确地调平，尤其是在天平的倾斜度取决于放置在天平上的称重负载的情况下。

JP 61 108927 A2中公开了一种带有电子式倾斜度测量设备的天平，其中该倾斜度测量设备由部分地填充有一种导电流体并留出一气泡的容器构成。天平的倾斜位置通过电阻的变化而测得，并且如果发现天平偏离水平位置太远就触发一个声音报警。

FR 2 639 111 A1中所描述的用于天平的倾斜度监控设备能有选择地检测相对于水平的x和y方向失衡的位置。这种倾斜度监控设备具有至少一倾斜度传感器、一带有用于给该倾斜监控设备供电的电源的电路、还有一当超过给定的倾斜限度时使***称重功能受阻的继电器开关。作为一可选的可能性，可以阻住称重结果的显示或者称重结果向***仪器的传送。另外，还可以用发光二极管指示天平的失衡情况以及倾斜度的方向。

特别地在与产品质量相关的称重过程中，在开始实际称重工序之前检查水准仪以确定天平进行了正确的调平是一个必要的工序。然而，这条规则在实际中并没有一直得到遵守。如果天平的使用者随时注意到天平不再处于基准位置，他就面对着偏离是否适当的问题，即，实际位置偏离了基准位置多大程度以及偏离已经出现了多久。随后，必须估计潜在后果的程度。

即使当失衡情况超过给定限度时在天平中触发报警，但是对于天平的使用者而言，多久以前天平偏离了其基准位置以及是什么导致了失衡情况也不是足够地清楚。然而，所谓的GLP(GoodLaboratory Practice，良好的实验室经验)指导方针确定了称重结果可靠性的可追溯证据。因此必须知道测量结果在什么时刻不再可靠。并不是一直需要天平相对于电子检测出的失衡情况而对称重结果进行自动校正，因为偏离调平位置的恶劣程度在有些情况下远远超出可调节误差的限度。

发明内容

因此本发明的目的是给重量测量仪器，尤其是天平的使用者提供一种监控概念，该监控概念提供了有关测量仪器或天平相对于其调平位置的工作状况的不间断信息。

这个任务是通过如权利要求1的技术特征所表达的概念解决的。在一种用于监控一重量测量仪器，尤其一天平的工作状况的设备中，该天平包括一称重元件以及一具有信号处理设备、存储设备和定时时钟的电子称重电路布置，其还包括一输出单元以及至少一个与该信号处理设备相连接从而相通讯的电子式倾斜度传感器，该信号处理设备包括有将一个表示天平工作状况的量由该至少一个电子式倾斜度传感器的一个信号来确定的装置。另外，该信号处理设备还包括有将一个与时间相关的量分派给表示天平工作状况的量的装置，以及将所得到的类似向量的数值组传送至该存储设备并存储于其中从而类似向量的数值组对于传送至一输出单元而言随时可用的装置。

天平的倾斜状态应当被当作测量过程中一个相关的运行参数并且应当保持为响应于一电子请求随时可用。这个要求通过这种创造性概念的具有一个相对于天平的倾斜位置具体地记录工作状况的电子式倾斜度传感器的天平而达到。使用者接收到有关天平工作状况的直接反馈以及一个可记录且一直保持可用并可在后续任何时刻都可重新获得的结果。

通过前述布置，一个描述天平当前工作状况的作为时间函数的量可由输出单元作为一连续运行的数据集合或者只是作为输出单元每一更新周期的当前值而传送。然而，优选地，表征工作状况的量作为时间函数存储在存储设备中的一个历史文件中，由此这些数据在后续任何时刻都可重新获得以使得例如可以用打印机打印出一硬拷贝。

一个有关工作状况的记录历史和数据输出，尤其是倾斜角度值的优点在于可以及时地追溯称重结果的可靠性。

在本发明的一个优选具体实施例中，该至少一个电子式倾斜度传感器的信号被询问并且一个表示天平工作状况的量以规则的时间间隔进行存储，更具体地说，以规则的长度可修正的时间间隔进行存储。如果该天平装备有一校准设备，该倾斜信号的一个询问以及一个表征天平工作状况的量的存储在每次自动校准过程之后进行。还希望天平每次打开时进行该量的一个更新值的确定和存储。

在这种创造性概念的一个优选的进一步发展的具体实施例中，该信号处理设备包括用于给表示天平工作状况的一个量指定限度，尤其是报警限度和/或干涉限度的装置。该限度与该表示量一起被传送至输出单元，该输出单元传送这些数据的一个输出。这些限度值可由输入单元来改变。在达到一限度，例如报警限度时，由该输出单元发出一声音和/或光学报警信号。在达到一干涉限度时，称重结果的表示会改变其外观，即，天平的显示屏会切换至非活动性表示或者对于一彩色显示器，结果的表示会改变颜色。作为一个可选的可能性，可阻止任何进一步的称重。一个限度值还可以定义成使得当达到该限度时进行自动校准。

本发明的另一个进一步发展的具体实施例可装备有一个可以例如由一马达驱动的调平设备以在达到一限度值时自动校正失衡情况从而使重量测量仪器恢复至其基准位置的调平设备。

在这种创造性设备的一个尤其优选的具体实施例中，输出单元具有一调平导向器的可视显示屏，该调平导向器指导使用者将重量测量仪器调节至其基准位置。该调平导向器可以，例如，指示哪个调平单元需要调整并指示出调整的旋转方向。

附图说明

在下文中参考附图对本发明进一步进行了描述，附图中示出了一种装备有倾斜度传感器的天平的一个实施例以及一种本发明所规定的利用所建议设备的方法的示意图。在附图中：

图1以三维视图示出了一天平；

图2表示一个透过安装有倾斜度传感器的天平的底板室的视图；

图3表示一方框图，其示出了天平的各个部件在记录天平的工作状况中是怎样一起协同工作的。

图4表示天平的倾斜度传感器以及该倾斜度传感器和信号处理设备之间的通讯的方框图；

图5表示不同模式的在存储设备的历史文件中记录一与时间无关的倾斜值的流程图；

图6表示带有用于手动调平天平的可视导向器的显示屏；和

图7表示图6的可视调节导向器的放大视图。

具体实施方式

图1示出了一个带有天平机架1的天平，该天平包括有一整体连接的显示和操作单元6。天平机架1包含有称重元件(在图中不可见)和相关的电子电路布置。一称重托盘18通过开口于称重室2的底板5中的一通道连接至称重元件。称重室2由一个由一前壁12、两侧板4构成的气流防护板以及一顶部10所封闭，侧板可以由把手3所推动来打开和关闭称重室2。顶部10包括一个同样可通过一把手9移动的顶板8。称重室2还由一后壁11所限定，该后壁是后部机架室7的一部分。

图2示出了天平机架的底板室的一个示意性的简化顶视图。那些对于本发明来说并非必要的部件已经从附图中略去。称重元件14安装在一个固定地连接至机架底板的U形支架装置24上。电子称重电路布置15容纳在一竖立放置的电路板25和一平放在底板室上的电路板26之上。一电子式倾斜度传感器13固定至机架底板16，优选地在称重元件14附近，因为称重元件14是表示对天平失衡位置的敏感反应的元件。可以理解的是，机架底板尽可能地具有一个平的水平表面。倾斜度传感器13还可以安装在电子电路布置15的电路板26上，只要能保证电路板26相对于称重元件14处于一规定的调平。优选地，倾斜度传感器13是一个双向传感器，以使得还能确定倾斜度的方向。天平支在三个脚27、28、29上。对于脚27，在图中只能看到紧固装配。在图2的右半部中示出的两脚28、29装备有一调平设备，也就是装备有用于将天平调节至其基准位置的调节螺钉。附图标记30示出了用于视觉验证天平处于水平位置的水准仪。图2还示出了带有一校验砝码36的校验设备35，该校验砝码36布置为其能放在附着于称重元件的一杆延伸部分38的支座37上。

图3的方框图用于示出天平的各个部件一起工作从而记录工作状况的方式，尤其是对于天平的倾斜度，以及提供倾斜度的当前状况的一个表示。电子式倾斜度传感器13连续地产生一个关于倾斜度的信号。该信号被传送至信号处理设备17，例如响应于一个事件触发询问。如果传感器13为一个双向传感器，或者使用了两个独立传感器作为可选的可能性，该信号作为两数值的一个向量被传送至信号处理设备17。一优选地集成于信号处理设备17中的时钟电路20提供了一分配给倾斜度信号的时间值，并且由时间值和两倾斜度值构成的向量被传送至存储设备19，在存储设备中该向量被存储在一个保留用于存储向量的存储区域23中。在一时序中彼此相随的数值组或向量被存放在所谓的历史文件中。历史文件可以在任何时间由信号处理设备17所调用并且例如作为一个来自于连接到天平的打印机22的打印输出而进行传递。当前的倾斜度信号和/或一个作为时间函数的倾斜度信号也可以在显示和操作单元6的一显示屏21上图形地表示出来。可选地，构成历史文件的数值也可以传送至一个外部处理器和存储***，例如一个实验室信息管理***(LIMS)44。

如图4中示意性地示出，倾斜度传感器13包括一个传感器元件31、由一个模拟滤波和放大元件32构成的电子部件、一个模/数转换器33、以及一个用于处理传感器信号的微处理器34。微处理器34与电子称重电路布置15的信号处理单元17相连以通讯。因此，倾斜度传感器13配置为一个连续地测定当前倾斜度信号的独立单元，随后该倾斜度信号保持为在微处理器34中可用。这样，当前的倾斜度信号能随时从天平的信号处理设备17的处理器中调用。

在图5的流程图中示出了不同模式的询问是怎么一起工作的实施例。在第一个模式中，倾斜信号的询问以规则的时间间隔Δt1发生。间隔的长短可以由使用者设定，例如通过登陆至显示和操作单元6(参见图1和3)。在每一个预设长度由时钟电路20所测量的时间间隔Δt1的末端，信号处理设备执行一个在微处理器34中显示的倾斜度信号的询问，并且该信号与询问时间一起存储在存储设备19的存储区域23里。

还可以出现，信号处理设备17响应于在一时间间隔Δt1的结束之前引起一次询问初始化的事件。这样的事件可以由例如通过一个构建入天平中(参见图2)的校准设备35所进行的一个自动发生的校准所构成。例如如果一个同样构建入天平中的温度传感器39将对由信号处理设备17所记录的温度变化当超出一给定值时进行测量，那么就会进行自动校准。在这种情况下，倾斜度信号与当前时间值一起同样地存储在存储设备19的存储区域23中。随后，测量倾斜度信号下一询问的时间间隔Δt1的时钟电路20被重新归零。

天平倾斜状况的询问还可以编程为在天平已经打开之后进行。优选地，该询问在由例如时钟电路20确定的一个几分钟的预热时间Δt2之后进行。在这种情况下，同样，测量倾斜度信号下一询问的时间间隔Δt1的时钟电路20被重新归零。

在倾斜度传感器运行程序的再一个变化例中(附图中没有示出)，微处理器34装备有一比较器单元，该比较器单元比较，例如与倾斜度有关的信号彼此的相邻值并且如果发现相邻值之间的差值超过了一给定量就自动地将当前倾斜度值传送至信号处理单元17。信号处理单元17再次将一个由一连续运行的时钟电路所供应的时钟时间分配给当前倾斜度值，于是这组值存储在存储设备19的存储区域23中。

在上述每一程序变化中，一时间值被分配给与倾斜度有关的信号并且包括该时间值的该数值对或者数值向量记录在电子称重电路布置的存储设备的历史文件中。该历史文件对于根据一输出设备指令的输出是随时可用的，该输出设备可以为一打印机或一显示单元，通过按下一个具体功能键或在显示和操作单元上输入一命令来完成。还可以想到，通过在天平的显示屏上连续地显示一个简单的表示从而可以连续地确定天平的正确运行，例如通过显示字母“OK”。倾斜度传感器13发送至信号处理单元17的数据并非必须是数值对，它们也可以只是表示天平倾斜状况是在给定限度以内还是以外(即是否天平还适于继续工作)的单独信号数据值。

倾斜度的时间相关状态的输出表示也可以与限度值的表示相结合，该限度值可以是所谓的报警限度和/或干涉限度。如果达到了报警限度，天平的使用者就会被提醒：天平有偏离其基准位置的趋势。如果达到了干涉限度，就提醒使用者要通过调平设备恢复天平的基准位置。天平相对于限度值的情况可以在显示屏中由例如三个发光二极管所指示，当天平的倾斜度在误差范围内时亮绿色二极管，当超过报警限度时亮黄色二极管，当已经超过干涉限度时亮红色二极管。后者还可以通过一个声音报警信号，和/或天平显示屏可显示闪烁的重量值或者自己关闭，而通知使用者。

最后所述的情况要求，天平的当前工作状况被记录在历史文件中，如图5所示。这可在一个短时间的延迟间隔Δt3之后发生，这个延迟间隔给使用者进行调平的机会，即，恢复天平的基准位置。在没有使用者的这样干涉时，天平的当前倾斜度会被记录在历史文件中。如果使用者的确采取了行动，程序运行至初始化天平的校准步骤，随后进行一个历史文件中天平的当前倾斜度记录是否达到或超过干涉限度以及是否没有达到或超过限度的询问。在肯定的情况下，即，如果仍然达到或甚至超过干涉限度时，再次触发一个报警并且程序以本文中上述的方式进行。这个程序可以这种相同的周期循环数次。

天平的调平情况也可以在显示屏中以图形的方式示出，其中倾斜度值由一水平或垂直线表示。达到或超过限度值的点可闪烁地示出，或者如果使用的是彩色显示屏，通过在绿色、黄色和红色之间改变颜色而示出。

根据前述概念以图形的方式表示倾斜程度只需一个数字值。作为一个优选的解决方案，倾斜程度计算为倾斜度测量方向上各个分量平方和的平方根。

天平倾斜度值的图形表示尤其可用于对一个已经失去其基准位置的天平进行调平。这个调平过程优选地手动进行，例如通过旋转调节一螺钉机构从而调节天平两脚28、29的各自高度。如图6所示，一气泡水准仪40可通过显示和操作单元6中的像素阵列电子地示出，其使得使用者立即明白天平偏离了基准位置多远。尤其，这个概念提供了水准仪图像40的闪烁模式的另外可能性以当倾斜程度已经达到容许限度，例如报警限度时，发出报警。

电子表示的水准仪图像40可与一调平导向器41相结合，该导向器在天平的水平调节过程中辅助使用者，例如通过指示脚28、29中的哪个需要调节以及需要以何种方式进行旋转以将天平恢复至其基准位置。在图7中，其是图6的调平导向器41的一个详细视图，箭头42指向需要旋转的可调节脚，而弧形箭头43指示用于调节的旋转方向。指示当前所需调节操作的箭头42、43被点亮而其它箭头(用虚线指示)在显示屏中仍保持为不可见。使用这种类型的一个调平导向器41，相对不熟悉的使用者也可以很容易和很迅速地对天平进行调平。

当然，调平导向器也可以以很多不同的方式实现。一个可以例如通过显示和操作单元6中的操作键触发的机动化调平同样在这种创造性的概念范围内。

对于一个历史文件，无需将其专门限制为与天平倾斜度相关的数值。这个文件还可以用于记录天平的其它参数值，例如温度或具体的事件数据，比如，已经进行的一次校准的一条记录。

1天平机架

2称重室               22打印机

3把手                 23存储区域

4侧板                 24 U形支架装置

5底板                 25，26电路板

6显示和操作单元       27，28，29脚

7后部机架室           30水准仪

8顶板                 31传感器元件

9把手                 32模拟过滤和放大单元

10顶部                33模/数转换器

11后壁                34微处理器

12前壁                35校准设备

13倾斜度传感器        36校准砝码

14称重单元            37支承底座

15电子称重电路布置    38杆延伸部分

16机架底板            39温度传感器

17信号处理设备        40电子表示的水准仪

18称重托盘            41调平导向器

19存储设备            42箭头

20时钟电路            43弧形箭头

21显示屏              44实验室信息管理***(LIMS)

Claims (18)

1.一种用于监控一重量测量仪器的工作状况的设备，该重量测量仪器为一天平，其带有一称重元件，带有一个包括有一信号处理设备(17)、一存储设备(19)以及一定时时钟(20)的电子称重电路布置(15)，其还带有一输出单元(21，22，44)以及至少一个与该信号处理设备(17)相连接从而相通讯的电子式倾斜度传感器(13)，其特征在于该信号处理设备(17)包括将一个表示天平工作状况的量由该至少一个电子式倾斜度传感器(13)的一个信号来确定的装置，该信号处理设备(17)还包括将一个与时间相关的量分派给表示天平工作状况的量的装置，并且还包括将所得到的类似向量的数值组传送至该存储设备(19)并存储于其中从而该类似向量的数值组对于传送至一输出单元(21，22，44)而言随时可用的装置。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于该输出单元(21，22，44)包括用于连续传送一个表示天平当前工作状况的量的装置。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于该表示天平工作状况的量作为时间函数存储在存储区域(23)的历史文件中并且随时可用。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于一打印机(22)和/或一显示屏(21)和/或一外部处理器和存储***可连接至该重量测量仪器以产生一个历史文件的输出。

5.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于该至少一个电子式倾斜度传感器(13)信号的一个询问以及一个表示天平工作状况的量的存储以规则的时间间隔发生，更具体地说，以规则的长度可修正的时间间隔发生。

6.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于提供了一校准设备(35)并且该至少一个电子式倾斜度传感器(13)信号的一个询问以及一个表示天平工作状况的量的存储在每次校准测量之后发生。

7.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于在天平每次打开时就进行该至少一个电子式倾斜度传感器(13)信号的一个询问以及一个表示天平工作状况的量的存储。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于该信号处理设备(17)或该倾斜度传感器(13)包括用于给表示天平工作状况的一个量指定限度的装置，其中所述限度与所述表示量一起被传送至该输出单元(21，22，44)，所述限度和表示量在该输出单元作为输出进行传送。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于所述限度为报警限度和/或干涉限度。

10.如权利要求8所述的设备，其特征在于该限度可以通过一输入单元(6)进行修正。

11.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于在达到一报警限度值时由该输出单元(21，22，44)发出一声音和/或光学报警信号。

12.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于在达到一干涉限度时称重结果的表示会变化。

13.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于在达到一干涉限度时阻止任何后续称重。

14.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于提供一个当达到一限度时进行自动校准的校准设备。

15.如权利要求9或10所述的设备，其特征在于提供一个可由一马达驱动并且当达到一限度值时自动校正失衡情况从而使重量测量仪器恢复至其基准位置的调平设备。

16.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于一调平导向器(41)可以可视地显示在该输出单元上，作为一种辅助使用者将重量测量仪器调节至其基准位置的设备。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于该调平导向器(41)指向需要启动的调整单元并指示出调整的旋转方向。

18.带有一种如权利要求1所述设备的天平。

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