CN101688805A - 测力装置的状况的监测和/或确定方法以及测力装置 - Google Patents

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CN101688805A CN200880009485A CN200880009485A CN101688805A CN 101688805 A CN101688805 A CN 101688805A CN 200880009485 A CN200880009485 A CN 200880009485A CN 200880009485 A CN200880009485 A CN 200880009485A CN 101688805 A CN101688805 A CN 101688805A
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Abstract

公开了一种测力装置(100)的状况的监测和/或确定方法，其中所述测力装置包括至少一个壳体(20)，其封闭内部空间(80)；以及至少一个测力单元(10)，其中所述测力单元在所述至少一个壳体(20)的内部空间(80)内安装，所述内部空间(80)充满与外部大气气体不同的气体，并且所述气体成分的至少一个参数(90)在所述壳体(20)的内部空间(80)中和/或在所述壳体(20)上设置的至少一个传感器(50)被测量。

Description

测力装置的状况的监测和/或确定方法以及测力装置
技术领域
本发明涉及监测或确定测力装置的状况的方法，其中测力装置包括至少一个具有内部空间的壳体，在所述内部空间内安装至少一个测力单元。本发明还涉及适于实现该方法的测力装置。
背景技术
术语“测力单元”意味着一种测量转换器(测量传感器)，该测量转换器将例如表现为输入量的力转换成作为输出量的电信号。具体地讲，被构造为称重单元的测力单元用于将由称重物体所施加的重力电-力转换成电信号。
在某些情况中，在非常恶劣的环境中使用多种测力装置、具体地讲诸如天平的重量测量仪器、热解重量仪器、用于重量水确定的测量仪器、用于罐设施和反应器皿的称重模块、填充与包装机内的称重模块和多模块系统、以及还有扭矩-加速度-测量装置，并且因此，采取了高效的措施以保护它们免受破坏。这种保护措施包括适于操作环境的壳体，其中所述壳体必须满足与灰尘、水分等的渗入有关的要求，例如正如根据欧洲典型标准EN 60529的所谓的侵入性保护规则所规定的那样。
该壳体包括一内部空间，在所述内部空间内设置敏感部件，例如电-力测量转换器、传感器和用于信号处理电路的电子器件；并且在所述内部空间内还设置诸如传力装置或杠杆机构的感力装置。在产生与外力相反的反作用力的测力装置中，例如就像在基于电磁力补偿原理的测力装置中那样，产生力的装置及其反馈控制装置大体上也在壳体的内部空间内设置，这是因为这些部件对于外界干扰是非常敏感的。
此外，在最后所述类型的测力装置的情况中，在于内部空间内设置的电力测量转换器上作用的外力以及反作用力通过壳体壁内的传动件(passage)被传递，其中所述传动件在某些情况中可以被构造为膜片。该功能大体上通过一力传递装置被实现，例如一杆，然而所述杆应该尽可能少地被所述壳体妨碍。
用于称重模块、所谓的罐或反应器皿称重模块的高性能测力单元例如在不锈钢壳体内被安装，其中所述不锈钢壳体通过气密性钎焊部被封闭。在这种壳体内被封闭的测力单元没有问题地操作，只要壳体将测力单元与对称重信号造成有害影响的环境因素隔离。如果在壳体内存在泄漏点，则测力单元在大多数情况中将不会立刻被破坏；实际上，破坏逐渐地出现并且通常仅仅在晚期才被注意到。如果测量装置被安装在具有高度自动化的工业系统中，则测量装置的失效可以导致系统的长停机时间或者可以造成次品。
高性能测力单元也可应用于用于卡车规模的称重模块。大体上，这种称重系统具有多个称重平台，每个称重平台通过四个称重模块被支承。这些模块大体上是户外使用的并因此尤其暴露于变化的环境条件。另外，这种暴露造成了这样直接的危险性，即这些称重模块由于不正确的操作可能在性能方面受到妨碍而无法正常起作用，这种不正确的操作例如为不自主的、疏忽的或错误的不正常的或侵犯性的动作。
取决于环境状况，测力装置并不必必须是被气密性封装的。在工业环境中也可以使用这样的不复杂的且不昂贵的壳体，该壳体具有无接触通道，其形式例如为专利公开文献DE 10149606C2中所公开的迷宫式挡板。同样，如果正常规模的壳体适应环境状况，则该壳体也将满足目的。然而，在操作错误的情况中，可能出现的是例如液体可以渗透到壳体的内部中，因而壳体的内部空间中的相对湿度可以增加到一定程度，从而使得测力单元或信号处理电路的电子器件出现腐蚀。
在多数情况中，测力装置被长距离运输并在使用之前被中间存储。如果这些装置在运输与存储的过程中暴露于不合适的环境状况，则可能发生的是在壳体的内部中将出现冷凝物，而这种冷凝物可严重地影响测量性能。
取决于测力装置所封闭在其中的壳体，为了完成测力单元的检测，涉及到大量的工作或者甚至是不可能实现的。在系统中所使用的测力装置的周期性检查实现起来是复杂的和昂贵的。
专利公开文献EP 1347277B1中所公开的测力单元附加地装备有温度传感器。测力单元的模拟信号借助一第一转换电路被转换，并且由温度传感器所产生的模拟信号借助于第二转换电路被转换成两级、脉宽调制信号。这些信号通过连接器引线被传输至处理器模块，在那里，这些信号通过补偿数据被进一步处理，其中所述补偿数据从存储器模块被调用。由于利用温度传感器信号处理测力单元信号，所以称重单元的温度漂移被校正。尽管称重信号的这种处理提供了对于周围环境在称重信号上的影响的合适的补偿，但是通过它无法确定称重单元的正确的状况。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种监测和/或确定在壳体内设置的测力单元的状况的简单与节约成本的方法。
该目的通过具有在独立方法权利要求与独立装置权利要求中所提到的特征的方法与测力装置实现。本发明的有利的其它改型实施例在附加的从属权利要求中提出。
公开了一种监测和/或确定测力装置的状况的方法，在其中，测力装置包括至少一个封闭内部空间的壳体以及至少一个测力单元，其中所述测力单元在所述至少一个壳体的内部空间内安装，所述内部空间充满可与外部大气(环境)的气体区别开的气体；所述内部空间内的气体组分的至少一个参数或参数变化被测量，并且基于所述测量，形成至少一个相应的传感器信号。
例如由于泄漏或者操作所导致的壳体中的开口大体上造成了内部空间中的气体与壳体周围外部大气的气体之间的增强的大气交换。这种交换由于从内部空间逃出的气体和/或从环境大气进入的气体而出现。取决于气体内外的状况和组分以及开口的尺寸，该气体交换大致快速实现。
因此，因为在气体组分与壳体的整体性之间大体上存在直接的联系，所以这提供了一种简单的方式，以实现监测和/或确定壳体的状况以及测力装置的状况的目标。
壳体的内部空间中的气体组分可进一步影响测力装置的使用寿命。例如，高含氧量或侵蚀性蒸汽成分可以加速氧化过程、测力装置的腐蚀或老化。通过测量气体组分，因此可以预测测力装置的使用寿命。
此外，测力单元的状况可以不仅从以气体组分为特征的参数本身确定，还可以从该参数的变化确定。一方面，这避免了必须应付取决于气体组分的参数的绝对值的传感器信号，同时另一方面允许在例如由于通过壳体密封件的气体交换所造成的气体组分的缓慢变化与例如可由于腐蚀或由于与壳体的改装造成的气体组分的快速变化之间更加明显地区别。
本发明的优选实施例包括一处理步骤，在该处理步骤中，传感器信号被存储在一存储器单元内和/或被传输至一计算单元和/或一输出装置。通过将信号存储在内存中，测力装置的状况在传输中断的过程中也可以被监测。存储的值在这种情况中可以在随后的时间(例如在维护、维修或法庭检查的情况中)被检索，并被传输至一计算单元和/或一输出装置以便进行处理。
通过将传感器信号或存储的值传输至一计算单元和/或一输出装置，可以避免测力装置的劳动密集型和消耗成本的手工检修。
如果气体组分的参数还影响测力装置的称重信号，则与内部空间的大气的测量的参数相应的传感器信号可以通过附加的传感器被送至计算单元，在那里所述传感器信号可以与可用范围的上极限值和/或下极限值对比。如果可用范围的这些极限值中的一个极限值被越过，则传感器信号或计算单元的输出信号传输至一输出装置。
当然，气体组分的参数还可以连续地、周期性地和/或随机地被确定。
各传感器信号的连续记录具有这样的优点，即传感器的整个信号历史数据是可用的，这提供了关于测力单元的气体组分的参数的强度和持续时间的信息，从而信号历史数据可以被用于确定状况和/或计算剩余的操作寿命。
在上下文中“随机”确定意味着，记录或产生信号的触发指令并不根据固定时间序列给出，而是例如由随机发生器或由使用者初始化。这种初始化可以使得记录各个信号或在预确定的时间段内周期性地记录信号。
在本发明的另一实施例中，传感器信号和/或在处理步骤中产生的信号与至少一个阈值对比。在满足至少一个判别标准之后，至少一个相应的事件被记录并被传输至一存储器单元和/或一计算单元和/或一输出装置。所存储或传输的数据容量因而可被减小至最小。这些事件优选标有测力装置和/或传感器的全球唯一的标识并且标有地理位置的标识。
在此所用的术语“计算单元”包含所有信号处理元件，例如模拟电路、数字电路、集成电路、处理器、计算机等，由传感器所产生的传感器信号与已经在传感器内或在计算单元内存储或设定的值比较。这些值、尤其可用范围的最大值、阈值和极限值可以来自于规定守则例如国家或国际标准，它们通过对比测量被确定，或者它们可由测力装置的使用者建立。
最大值和阈值在大多数情况中取决于测力装置的结构，并且大体上由制造者确定，还有可能由使用者确定。阈值体现了针对特定症状的极限值，如果该极限值被超过的话，可导致测力装置的永久损害，然而这种永久损害将基本上不会使得测力装置不可使用。如果测力装置在极限值已经被超过之后被再次校准，则变化可以被补偿。超过阈值的情况反复出现可以造成测力装置的逐步的破坏，直至达到不再借助于校准而被补偿的状况。该状况由最大值体现并表示。当然，如果壳体的内部空间中的气体组分非常显著地改变或者如果诸如震动冲击的其它外部因素导致测力装置的破坏，则最大值可通过一次时间事件(one-time event)被达到。
除了最大值和阈值以外，存在限定针对内部空间内的大气的特征值的变化范围的极限值，其中测力单元可在所述内部空间内操作，而并不会违反针对测力装置的测量结果的可容许的误差极限。它们以合适的形式被存储在计算单元内。如果需要的话，测力装置还可包括多个计算单元，例如针对每个安装的传感器的单独的专用计算单元。
术语“输出装置”被用于所有传输、发信号和报警系统，所述系统适于实现以下功能，即表示气体组分的参数的传感器信号或通过诸如声音、光、振动、电信号、电磁脉冲、数字输出等的合适的措施表示计算单元的输出信号；或将它们传输至其它装置、例如附加的输出装置、导引计算机系统、终端等。因此，输出装置还可以是转发器或发射器，其例如将传感器信号和/或输出信号发送至一便携装置。借助于输出装置，警报可以发至使用者，事件记录可以发送至存储器单元，或者甚至可以想到的是例如通过互联网连接器直接报告使用者或其服务设施。
所有传感器可以是有源系统，该系统自动地检测变化并且存储传感器信号或记录的事件和/或将信号或事件记录提供给计算单元和/或输出装置。然而，还可以使用无源传感器，在这种情况中，传感器信号或存储的值通过计算单元被周期性地询问。以这种方式所获取的数据已经允许剩余操作寿命的粗计算，这是通过对于阈值或最大值的每次违反从预限定的操作寿命减去预限定的量而实现的。通过连续地记录传感器信号，类似于信号的时间分布、并由于同时记录的时间段，可以非常精确地计算剩余的操作寿命。
称重单元壳体内的至少一个传感器的本发明的结构因而允许确定称重单元的当前的状况，并且如果多个阈值中的任一阈值被超过，则还允许计算剩余的操作寿命。为了完成该功能，由传感器所确定的传感器信号在计算单元内与至少一个阈值对比，并且在阈值已经被超过之后：
a)相应的暴露导致的负荷(load exposure)被记录；
b)相应的暴露导致的负荷被记录，并且所有暴露导致的负荷之和被计算；或者
c)相应的暴露导致的负荷被记录，所有暴露导致的负荷之和被计算，通过与可容许的暴露导致的负荷的最大值进行对比，可容许的剩余暴露导致的负荷或剩余操作寿命被计算。
暴露导致的负荷之和和/或剩余操作寿命可以借助于输出装置从计算单元或存储器单元被调用，或者计算单元每次在相应的暴露导致的负荷被记录时自动地将该信息以输出信号的形式传输至输出装置。该输出信号可以触发不同的动作，例如警报或校准，或者该输出信号可中断测力装置的测量过程。
本质上，传感器在壳体内安装的部位是无关的。传感器可安设至称重单元壳体的内部或称重单元本身，例如，所述传感器还可结合在信号处理装置的电路板内。甚至可想到的是，将传感器安置在称重单元壳体的外侧，如果在内部空间与传感器之间存在合适的连接从而具有足够精度地记录气体成分的相应的参数。例如，如果在内部空间与传感器之间存在足够的气体交换，则传感器可连接至壳体的外侧。
在特别优选的实施例中，测力单元的所有暴露导致的负荷之和通过以下时间分布或时间段的积分被确定：
a)至少一个传感器的传感器信号的整个时间分布；或
b)在阈值已经被越过之后至少一个传感器的传感器信号的时间分布；或
c)至少一个传感器的传感器信号超过阈值的时间段。
积分的结果被存储，并且在最大值已经被超过之后，测力装置的状况或超过最大值的情况被存储和/或被传输至输出装置。
输送至输出装置的传感器信号或计算单元的输出信号可例如通过警报系统或报告系统触发不同的动作，例如发出报警；和/或可以中断测力装置的测量过程。还可以想到的是，操作读取指示被取消，否则这将表明测力装置已经准备好操作。
在另一改型实施例中，至少一个传感器信号或输出信号还可以触发测力单元的自动校准过程，或者可以请求由使用者或制造者完成的人工校准。
在方法的另一优选改型方式中，至少一个传感器通过以下方式被验证，即至少周期性地检查传输至计算单元的传感器的传感器信号，其中，这种检查包括将计算单元内的传感器信号与存储在计算单元内或由计算单元产生的验证值和验证误差值对比。如果验证值和/或验证误差值发现被违反，则差错被记录并被传输至输出装置。验证值取决于所使用的传感器，并且在大多数情况下由传感器的制造者提供。例如，如果在测力装置操作的过程中传感器发出不可与物理实际兼容的传感器信号，则这通过计算单元内传感器信号的验证而被识别出。此外，验证值和验证误差值还可以基于之前的传感器信号或借助于附加的传感器的传感器信号被建立和/或被调整。
在特别优选的其它改型中，至少一个传感器信号在工厂在测力装置的运输之前被确定，该传感器信号在计算单元内被处理并被存储为基准值。至少在测力单元的输送之后，至少一个传感器信号通过与该基准信号相关的传感器被确定，该传感器信号被表示为传感器测量值，并且传感器测量值与基准值对比。该过程可用于检查是否测力装置已经被打开。
测力装置优选包括独立的电源，尤其是备用电池。这允许中央电子器件、尤其传感器的各器件、存储器单元和计算单元的连续的供电，从而测力装置的状况可以被连续地监测，并且还可以在除了实际操作以外的时间监测并记录状况，例如在运输、存储、安装的过程中，并还在维修和任何形式的操作过程中。
根据本发明的装置是一种测力装置，该测力装置包括至少一个壳体，所述壳体包括内部空间，在所述内部空间内安装至少一个测力单元，所述内部空间包含与外部大气(环境)的气体不同的气体。在壳体的内部空间内设置的至少一个传感器和/或在壳体上设置的至少一个传感器用于测量内部空间中所包含的气体的气体组分的至少一个参数和/或参数变化，并基于所述参数或参数变化产生至少一个相应的传感器信号。
在优选的实施例中，传感器信号可传输至一处理装置，尤其传输至一存储器单元和/或一计算单元和/或一输出装置。
在根据本发明的结构中，至少一个传感器包括触发元件，其中所述触发元件根据作为气体成分的至少一个参数的函数的可用范围的至少一个阈值和/或至少一个极限值起作用。在传感器具有触发元件的情况中，测力装置还可装备有至少一个传感器以及至少一个计算单元和/或包含输出装置的输出单元和/或测量转换器以及实现触发功能的操作程序，所述操作程序包括作为气体组分的至少一个参数的函数的可用范围的至少一个阈值和/或至少一个极限值，和/或所述操作程序包括用于调用可用范围的至少一个阈值和/或极限值和/或来自存储器模块的最大值。具有触发元件的传感器和具有操作程序的计算单元的组合当然也被包括在可实现的范围。
优选地，由触发元件引起的传感器信号被存储在一存储器单元内和/或被传输至一计算单元和/或一输出装置。触发元件本身可以以不同的方式被构造，例如催化触发器的形式，该催化触发器在出现特定的气体成分时开启。当然，触发元件还可以被构造为利用电子器件的模拟电路，所述电子器件例如为比较器元件，或者触发元件被构造为具有微处理器的数字电路。
由操作程序触发的计算单元的输出信号还被构造为传输至输出装置和/或附加的计算单元。如果微处理器是测力装置的计算单元的和/或包含输出装置的输出单元的和/或与传感器相连的测量转换器的一部分，则可以完成一操作程序中的进程的程序步骤的一些或多个或所有，其中所述进程存储在至少一部分时间与测力装置连通的至少一个存储器单元。
在本发明的一个实施例中，如上所述的操作程序不必驻留在处理器内，而是在需要时可以从测力装置外的存储器单元被调用并被上传至相应的处理器。
在本发明的一个实施例中，计算单元和/或包含输出装置的输出单元通过无线传输器或有线传输器的方式被连接到至少一个传感器。
在本发明的有利构造的实施例中，至少一个传感器具有这样的结构，其中，存储器模块和/或测量转换器在所述传感器内结合。还可以想到的是，测力装置包括一存储器单元，其中该存储器单元用于存储所述传感器信号和/或在处理步骤中产生的传感器信号和/或与所述传感器和/或在所述处理步骤中产生的传感器信号有关的事件的记录。
在本发明的一个实施例中，测力装置包括至少一个独立的电源，尤其是备用电池，其可用于向测力装置的各电子器件、尤其传感器、存储器单元和计算单元供电。
传感器优选被构造成测量气体组分的气体成分中的至少一个的导热率。因为这种类型的传感器可以以成本最小化的结构被制造、尤其被制造为集成电路，所以该方法提供了针对监测功能的耐用的、成本节约的和可靠的技术方案，同时仅需要少量的额外空间。
在本发明的其它实施例中，壳体在很大程度上被密封以防受到周围大气(环境)影响。在这方面，内部空间内的气体与环境大气的气体的交换可以被减小至这样的程度，即只要壳体是未受损的则浓度变换仍是在可接受的范围内，并且仅仅在壳体经受损害或滥用操作之后气体组分出现明显可注意到的变化。
因此，在这种情况的上下文中可以看出密封的内容。尽管不可能利用迷宫式挡板实现绝对的气密性密封，但是利用这种类型的密封可以将气体交换保持至最小的程度。
作为减小气体交换的另一因素，内部空间内的气体压力基本上与周围大气压力匹配。在某些情况中，这利用一压力平衡装置、尤其隔膜实现。由于这种高度的平衡，压力差以及气体交换的驱动力实际上被减小至零或可接受的程度。在这种情况中，同样，壳体上的损害或滥用操作的影响将由传感器检测的气体组分的无差错的变化看出。
此外，利用密封的壳体，在从制造者送出之前并在消费者现场安装之后针对气体浓度的传感器信号可以彼此对比，因而可以确定测力装置是否已经在各之间的时间被打开。这方面在经受官方验证的并体现了除校准密封以外的其它安全因素的测力装置的情况中是特别重要的。
壳体的内部空间优选充满气体，在所述气体中，气体组分的至少一个气体成分的导热率与测力装置周围大气(环境)的导热率明显不同。在这种情况中所使用的传感器可以是气体的导热率传感器，该传感器适于监测内部空间内气体组分参数的变化，所述变化是由于壳体内的泄漏而出现的，和/或所述传感器周期性地和/或随机地或连续地产生与气体成分的参数相对应的传感器信号。
气体组分尤其可包括氩气成分和氦气成分。这些气体具有与空气明显不同的导热率。同样，作为惰性气体，它们提供了抵抗壳体的敏感器件的氧化和/或腐蚀的附加的保护。
除了至少一个传感器以外，测力装置可装备有附加的传感器，该附加的传感器在壳体的内部空间内设置或连接至壳体，以便检测测力单元的电源内的电源线浪涌或者检测自主式电源的状况，尤其是检查备用电池的电平。
同样除了至少一个传感器以外，测力装置可装备有附加的传感器，其中所述附加的传感器位于壳体的内部空间中或连接至壳体，以便确定取决于测力单元的负载循环(周期)的传感器信号。
然而，除了附加的传感器以外，基于测力单元的称重信号，在计算单元内还可以直接确定机械负载循环。
测力装置的传感器可以以这样的方式被构造，即存储器模块和/或测量转换器和/或收发器被结合在每个传感器中。
附图说明
通过附图中所示的实施例的说明将清楚根据本发明的方法以及根据本发明的测力装置的细节，其中：
图1以剖视图的方式示意性示出了形式为秤的测力装置，其具有壳体以及在所述壳体内设置的测力单元，其中所述壳体具有一内部空间，所述内部空间包括至少一个传感器，所述传感器用于实现根据本发明的方法；
图2以剖视图的方式示意性示出了形式为罐称重模块的测力装置，其具有壳体以及在所述壳体内设置的测力单元，其中所述壳体具有一内部空间，所述内部空间包括两个传感器，所述传感器用于实现根据本发明的方法；所述传感器借助于连接装置连接至一输出单元，其中所述输出单元在所述壳体外侧设置；
图3示出了在壳体的内部空间中设置的用于测量气体成分的传感器的信号的时间分布曲线，其中曲线3a代表了传感器信号的时间分布，曲线3b代表了累积的负载暴露，曲线3c代表了基于传感器信号的时间分布所产生的输出信号或输出信息；并且
图4示出了在壳体的内部空间中设置的用于测量气体成分的传感器的信号的时间分布曲线，其中曲线4a代表了传感器信号的时间分布，曲线4b代表了传感器信号的变化的时间分布，曲线4c代表了在规定的极限值被违反时的所记录的事件。
具体实施方式
图1以剖视图的方式示意性示出了测力装置100，其具体为秤。测力单元10包括固定部件11以及负载接收部件12，所述固定部件与所述负载接收部件通过一中间区段13彼此相连。测力单元10在壳体20的内部空间80中设置，并且所述测力单元的固定部件11借助于支承件21刚性连接至壳体20，其中所述支承件是所述壳体的一固定的部分。负载接收器30(形式为在壳体20外侧设置的称重盘)借助于一传力杆14连接至在所述内部空间内设置的测力单元10的负载接收部件12。借助于一通道开口22，传力杆14穿过壳体20而不与所述壳体接触。壳体的通道开口22被构造成尽可能地避免了或至少强烈地减小了灰尘、尘土与水分的渗透。取决于应用的情况，通过将内部空间80在与测力装置100的周围环境相比更高的气压下设定而实现该目的。
此外，至少一个传感器50在所述内部空间内设置，所述传感器记录内部空间的气体组分90的至少一个参数，并确定相应的传感器信号Sc。该传感器信号Sc为了进一步处理借助于一计算单元连接器51被传输至一计算单元60和/或借助于一输出装置连接器52被传输至一输出装置70。计算单元60包括存储器单元64以及附加的独立供电单元66，其中在与电源线隔离的过程中，所述附加的独立供电单元可向传感器50、存储器单元64和计算单元60供电。计算单元60借助于计算单元/输出装置连接器62连接至输出装置70并将由计算单元60所产生的输出信号Scx传输至输出装置70。如果壳体20利用透声或透明壁被合适地制造以允许可以看到或听到输出信号，则所述输出装置可以直接设置在壳体20的外侧上或者与所述壳体20隔开，或者还可以安装在所述壳体内部。具体针对待传输的信息或警报而调整的标志性与报警信号可以提高信息对于人的印象。可想到的是使用例如由交通符号可知的通常已知的象形文字或者针对对应的报警消息具体产生的符号。报警或信息的不同程度的重要性可以通过改变可听的输出信号的音量或音调而被表示。图1的实施例中的每个连接器51、52、62可以是诸如信号电缆、总线系统等的电缆连接器或者无线连接器。
各种不同类型的传感器可以适用于测量气体组分90的传感器50。例如，可以从局部压力或从导电性来确定气体组分。还可以想到的是光谱方法。
用于测量导热率的传感器已经证明是特别有利的。例如，由SilsensSA，Neuchatel Switzerland制造的“Micro Thermal Conductivity SensorMTCS”特别适于用在测力装置中。这种类型的传感器可以用于具有两个以上成分的混合气体，甚至其中一个所感兴趣的成分具有与其它成分的导热率明显不同的导热率。这些气体混合物指的是准二元混合物(quasi-binary mixture)。
只要气体组分90的参数改变或超过由制造者所规定的允许值，则结果被记录和/或存储在存储器单元64中，和/或传感器信号Sc或输出信号Scx被传输至输出装置70，在那里，所述信号被合适地指示。这种指示可包括可听的警报、诸如闪光的光学指示或在显示器上表示的报警或信息消息。
图2示出了测力装置200，其形式为罐称重模块，其中所述罐称重模块根据本发明的方法被监测。罐称重模块尤其被用在工业系统中，以对盆、罐、反应器皿等中的物品进行称重。在正常的状态中，对于每个待称重的容器而言，多个称重模块在容器230的足部与基座231之间设置。因而，容器的每个足部安坐在测力装置200上。为了确定容器和/或其中物质的重量，由测力装置200所产生的称重信号SLC必须被叠加，这是因为这些信号代表了对于部分质量的各自的称重信号SLC。为此原因，形式为称重模块的测力装置200通常缺少输出装置。容器的各个测力装置200的称重信号SLC例如被传输至形式为导引计算机(lead computer)的计算单元206，在那里，各信号被处理并出现在输出装置207上，其中所述输出装置在所述导引计算机内结合，大多数情况下作为概要系统显示面板的一部分。
测力装置200包括测力单元210，其中所述测力单元通过一壳体220被包封。壳体220大体上与测力单元210被钎焊在一起并与测力装置200的周围环境密封隔离。在实现测量的操作中，测力单元210和壳体220被弹性压缩。壳体的弹性阻力对于称重信号SLC的影响可以部分地被补偿，并且称重模块相对于测量范围的滞后可忽略。内部空间290内的气体组分的各参数借助于两个传感器250和251被检测和/或测量。例如，第一传感器可用于测量氩气的导热率，并且第二传感器可用于测量氧气的导热率。这些传感器250、251通过物理连接器252和/或无线连接器253、收发器202、测量转换器203、段耦合器204和总线系统205连接至一计算单元206。测力单元210的称重信号SLC可通过这些连接器或通过其自己的称重信号连接器254连接至计算单元206。
图2中的测力装置200包括两个位于壳体280的内部空间中的传感器251和250。可彼此独立操作的传感器250、251向计算单元206传输测量值，该测量值对应于内部空间中的气体组分290。然而，这些测量值还可以在早期时候就已经被采集、存储在传感器250、251中或存储在存储器单元264中并在后期时候传输至计算单元206。传感器250、251、存储器单元264以及可能还有附加的电子器件可通过附加的、独立电源266供电。图2中的计算单元206例如是处理控制系统的导引计算机。各传感器自动地将相应的传感器信号SC1、SC2连续地或周期地和/或随机地或在变化已经出现之后传输至计算单元206，这取决于测量装置200和计算单元206的构造。当然，计算单元206还可以连续地、周期性地或随机地从传感器250、251调用传感器信号SC1、SC2。传感器250、251检测内部空间中气体组分290的参数的变化(SC1＝70％、SC2＝25％)，这种变化表明了壳体中的泄漏。因为多个测力装置200被用于一个容器，所以其它测力装置200的传感器信号SC1、SC2可被用于验证对应的一个测力装置200的信号SC1、SC2。然而，用于验证的各值还可以之前被存储在传感器250、251内或存储在计算单元206内。这些值例如可以来自于出版的表格，这些表格的值已经从其它装置被建立或者是基于互联网的数据。例如，专门针对测力装置使用场合的数据例如气压、温度和辐射的范围；或者震动的数据是已知的并且可以用于传感器信号的验证。如果传感器信号SC1、SC2中的一部分存储在计算单元206中以建立一历史数据库，则这些历史数据的分析可用于获得与测力单元210以及传感器251、250的状态有关的附加的信息。验证值与验证误差值取决于被使用的传感器，并且在大多数情况中由制造者被包括在货物中。如果在测力装置操作的过程中传感器例如发出从物理状态看难以置信的传感器信号SC1、SC2，则这将通过计算机单元206内传感器信号SC1、SC2的验证而被发现。此外，还可以基于之前的传感器信号SC1、SC2设定和/或调整验证值和验证误差值。
根据本发明的方法可以借助于系统的控制装置的集中的和/或分散的部件实现，例如利用计算单元206和/或测量转换器或收发器202、203，它们出于该目的装备有必要的操作程序208。传感器250的状况例如可以仅仅在计算单元206的输出装置207上被显示或者在测量转换器或收发器202、203上被显示。然而，各任务还可以在处理控制的不同级别之间被划分。利用合适的措施，本发明的方法因而可以在任何单级或多级系统中以最合理的代价实现。测量转换器和收发器202、203还可以安装在一移动设施内，借助于该移动设施的帮助，传感器250、251的各个值可以通过无线连接器253被调用。为了实现该内容，各个传感器250、251必须承载识别编码，其中所述识别编码对于许多现有技术的应用而言是已知和实际应用的。
图3示出了时间分布曲线图，该时间分布曲线图由图1的传感器50的壳体的内部空间中的气体组分的参数的连续记录的传感器信号Sc和基于传感器信号Sc所产生的输出信号或输出信息Ac、AM、AD形成。图3a中所示的传感器时间分布曲线在时间t1、t3越过了阈值KC。在由该阈值KC所体现的极限被超过之后，内部空间中的气体组分与所规定的条件偏离得如此大以至于测力单元10或信号处理装置的各部分的腐蚀将影响称重信号并且测力单元将逐渐地被破坏。阈值KC的大小一方面取决于测力装置100的内部空间中的气体组分，并且另一方面取决于渗透介质的侵蚀度(aggressiveness)，并且可以通过制造者基于不同的情况被指定，例如：
氩气浓度  50％
氦气浓度  25％
氧气浓度  25％
氢气浓度  0.5ppm
只要阈值KC沿向下方向在时间t2、t4、t7被再次越过，则状态被稳定并且测力装置100的内部空间80中的破坏将不再进一步进行。如图3c所示，在阈值KC沿向下方向被越过时，标定AC可借助于输出装置被要求，或者标定可以自动开始。
此外，还可以限定一最大值KCMAX，例如使得在该最大值被超过时，测力单元10和电子器件将在一非常短的时间内被破坏。
在各个时间段(t2至t1；t4至t3；t7至t5；…)内参数值在阈值Kb与最大值KCMAX之上的历程被记录并被累加地叠加为如图3b所示的暴露导致的负荷INTLTC。累积的暴露量INTLTC与操作寿命的极限值MAXLTC对比，其中所述极限值已经通过实验被确定，并且基于这种对比，剩下的操作寿命RLTC1、RLTC2、RLTC3被计算。计算的结果被传输至输出装置70或者被存储在计算单元内。
如图3b所示，甚至可以限定附加的极限值。例如，维护服务极限值LMC可以被述及，在该值被超过时，将触发使得输出装置70进行维护的警报和/或请求AM(图3c)。此外，在时间t6维护服务极限值LMC的越过可例如触发测力单元的测量值的输出阻断、秤精度级别的降级和/或通过互联网连接器对制造者的自动报警。这种列举并不意味着是完整的，这是因为许多其它的动作和输出布置结构也是可行的。
只要累积的暴露导致的负荷INTLTC超过操作寿命极限值MAXLTC，则相应的信号值AD被传输至输出装置，以表明测力装置的潜在的最终内部破坏。作为一种敏感的测量，信号值AD阻断输出装置，因而停止了测力装置的进一步使用。
图4示出了时间分布曲线图，其由通过壳体的内部空间内设置的传感器所检测的气体组分的参数的连续记录的传感器信号SC以及在计算单元内基于该传感器信号SC所产生的事件EC、EdC的输出信号或记录形成。对于一部分时间而言，图4a中的气体组分的参数掉入下阈值KCL之下，并且对于一部分时间而言，其超过上阈值KCU。
此外，如图4a所示，基于传感器信号SC的时间分布曲线，可以通过获取通过一时间间隔dt分开的两个信号值之差而确定差值dSC。可以针对信号曲线SC的所有区段计算所述差值dSC，并且该差值dSC同样可以与下阈值KCL和上阈值KCU对比。对于dSC的时间曲线同样在一部分时间内低于这些阈值而在一部分时间内超过这些阈值，同时使得记录相应的事件EdC。虚线代表了对于内部空间内的变化的气体组分情况的测量信号的时间分布。这种情况例如在不同的操作环境之间具有变化时或者在壳体上进行维护工作和操作过程中可以出现。
图4b示出了整个时间内信号分布SC的变化。在该曲线的情况中，同样，阈值之上和之下的历程被监测。虚线曲线对应于图4a中的虚线曲线。
图4c示出了所记录的事件EC、EdC、ECX和EdCX的记载，其形式为它们可例如存储在存储器单元66、266中和/或传输至计算单元60、260和/或输出装置70。在图4a和4b中，事件ECX和EdCX对应于实线所绘制的信号分布，而事件EC和EdC对应于虚线所绘制的信号分布。
本发明还具有仅仅与操作状况的确定间接有关的其它优点。例如，通过至少一个传感器所产生的合适的传感器信号还可以被用来校正测量值，从而避免安装附加的测量传感器，这种附加的测量传感器类型是根据现有技术例如针对滞后和/或漂移效应补偿所使用的。
还可以将暴露导致的负荷的极限值以合适的形式存储在计算单元中。例如，可用范围的以下的极限值在规章标准OIML R60下针对称重设备被规定：
气压极限              +95kPa至+105kPa
对于第II级的温度极限  +10℃至+30℃
对于第III级的温度极限 -10℃至+40℃
该可用范围的极限值限定了针对天气的值的范围，在该范围中，测力单元可以被操作，而不超过测力装置的测量结果的容许误差。
在此所述的实施例并不意味着本发明限于在仅仅一个壳体中具有仅仅一个称重单元的布置结构。正如本领域技术人员所清楚的那样，本发明还可以用于壳体内包括至少两个称重模块的布置结构中。此外，测量与警告的体系并不限于本发明的技术方案。消息或警报可以实时地并且在与测量时间隔开的一时间被输送。
附图标记列表
210、10 测力单元
     11 固定部件
     12 负载接收部件
     13 中间区段
     14 传力杆
220、20 壳体
     21 基于壳体内的固定支承件
     22 穿过壳体的通道开口
     30 负载接收器
250、251、50 用于测量气体组分的传感器
     51 连至计算单元的连接器
     52 连至输出装置的连接器
260、60 计算单元
     62 计算单元与输出装置之间的连接器
264、64 存储器
266、66 供电单元
     70 输出装置
280、80 内部空间
290、90 气体组分的参数
200、100 测力装置
     202 收发器
     203 测量转换器
     204 段耦合器
     205 总线系统
206 计算单元/导引计算机
207 输出装置/导引计算机输出装置
208 操作程序
230 容器足部
231 基座
252 物理连接器
253 无线连接器
254 称重信号连接器

Claims (22)

1.一种测力装置(100、200)的状况的监测和/或确定方法，其中所述测力装置包括至少一个壳体(20、220)，其封闭内部空间(80、280)；以及至少一个测力单元(10、210)，其中所述测力单元在所述至少一个壳体(20、220)的内部空间(80、280)内安装，其特征在于，所述内部空间(80、280)充满可与外部大气的气体区分开的气体，并且所述内部空间(80、280)内的气体组分(90、290)的至少一个参数或参数变化通过至少一个传感器(50、250、251)被测量，其中所述传感器在所述壳体(20、220)的内部空间(80、280)中和/或在所述壳体(20、220)上设置，并且基于所述测量，形成至少一个相应的传感器信号(SC)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在一处理步骤中，所述传感器信号(SC)被存储在一存储器单元(64、264)内和/或被传输至一计算单元(60、206、260)和/或被传输至一输出装置(70、207)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述传感器信号(SC)和/或在所述处理步骤中所产生的传感器信号(SCX)与至少一个阈值(KC)对比，并且在满足至少一个判别标准之后，至少一个相应的事件(EC)被记录并被传输至存储器单元(64、264)和/或计算单元(60、206、260)和/或输出装置(70)。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述气体组分(90、290)的参数被连续地或周期性地和/或随机地测量。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述传感器信号(SC)在所述计算单元(60、206、260)内与至少一个阈值(KC)对比，并且在所述阈值(KC)被超过之后：
a)相应的暴露导致的负荷被记录；
b)相应的暴露导致的负荷被记录，并且所有暴露导致的负荷之和(INTLTC)被计算；或者
c)相应的暴露导致的负荷被记录，所有暴露导致的负荷之和(INTLTC)被计算，并且通过与可容许的暴露导致的负荷的最大值(MAXLTC)进行对比，计算可容许的剩余暴露导致的负荷或剩余操作寿命(RLTC)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，影响所述测力装置(100、200)的所有暴露导致的负荷之和(INTLTC)通过以下时间分布或时间段的积分被确定：
a)所述至少一个传感器的传感器信号(SC)的整个时间分布；
b)在一阈值(KC)已经被越过之后所述至少一个传感器的传感器信号(SC)的时间分布；或者
c)所述传感器信号(SC)在所述阈值(KC)之上或之下的时间段((t2至t1)、(t4至t3)、(t7至t5))，
并且其特征在于，在已经超过最大值(MAXLTC)之后，所述测力装置(100、200)的状态或出现超过所述最大值(MAXLTC)的事件被存储和/或被传输至所述输出装置。
7.根据权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，输送至所述输出装置(70、207)的传感器信号(SC)或所述计算单元的输出信号(SCX)触发一警报和/或中断测量过程和/或取消读取信息。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器信号(SC)或所述计算单元的输出信号(SCX)启动所述测力单元(10、210)的自动校准过程(AC)或者请求由使用者或制造者完成的人工校准(MC)。
9.根据权利要求1至8任一所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器(50、250、251)通过至少周期地检查其传感器信号(SC)而被验证，其中所述传感器信号被传输至所述计算单元(60、206、260)，所述检查包括将所述计算单元(60、206、260)内的传感器信号(SC)与存储在所述计算单元(60、206、260)内的验证值和验证误差值对比，如果发现违反所述验证值和/或验证误差值，则一错误被记录并被传输至所述输出装置(70、207)。
10.根据权利要求1至9任一所述的方法，其特征在于，在所述测力装置(100、200)的运输之前确定至少一个传感器信号(SC)，所述传感器信号(SC)作为一基准值被存储在所述计算单元中，并且至少在所述测力单元的运输之后，利用与所述基准值相关的传感器(50、250、251)确定至少一个传感器信号(SC)，并且所述后一传感器信号(SC)相对于所述基准值被对比。
11.根据权利要求1至10任一所述的方法，其特征在于，所述测力装置(100、200)的电器件、尤其所述传感器(50、250、251)、所述存储器单元(64、264)和所述计算单元(60、260)通过附加的、独立的电源单元(66、266)、尤其备用电池被供电。
12.根据权利要求1至11任一所述的方法，其特征在于，出现在所述内部空间中的或出现在环境大气中的至少一个气体成分的导热率被测量，以用作为所述气体组分(90、290)的参数。
13.一种测力装置(100、200)，包括至少一个具有内部空间(80、280)的壳体(20、220)以及至少一个在所述内部空间(80、280)中安装的测力单元(10、210)，其特征在于，所述内部空间(80、280)包括与周围大气的气体不同的气体，并且至少一个传感器(50、250、251)在所述壳体(20、220)的内部空间(80、280)中和/或在所述壳体(20、220)上设置，所述传感器(50、250、251)操作成测量所述内部空间(80、280)内所包含的气体的气体组分(90、290)的至少一个参数和/或参数变化，并产生至少一个基于所述参数和/或参数变化的相应的传感器信号(SC)。
14.根据权利要求13所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述传感器信号(SC)适于传输至一处理装置、尤其传输至一存储器单元(64、264)和/或一计算单元(60、206、260)和/或一输出装置(70、207)。
15.根据权利要求14所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述测力装置(100、200)包括一存储器单元(64、264)，其中所述存储器单元操作成存储所述传感器信号(SC)和/或由所述处理装置所产生的传感器信号(SCX)，和/或存储与所述传感器信号(SC)和/或由所述处理装置所产生的传感器信号(SCX)有关的至少一个事件(EC)的记录。
16.根据权利要求13至15任一所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述计算单元(60、206)和/或包括所述输出装置(70、207)的输出单元通过无线连接器或有线连接器连接至所述至少一个传感器(50、250、251)。
17.根据权利要求13至16任一所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述测力装置(100、200)包括至少一个独立的电源(66、266)，尤其为备用电池，其操作成对所述测力装置(100、200)的电器件、尤其是所述传感器(50、250、251)、所述存储器单元(64、264)和所述计算单元(60、260)供电。
18.根据权利要求13至17任一所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述传感器(50、250、251)操作成测量所述气体组分(90、290)的至少一个气体成分的导热率。
19.根据权利要求13至18任一所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述壳体很大程度地被密封以防止周围大气影响，例如通过迷宫式挡板或通过气密性密封件密封。
20.根据权利要求13至19任一所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述内部空间中的气体压力很大程度匹配周围大气压力，如果需要的话这利用压力平衡装置、尤其隔膜实现。
21.根据权利要求13至20任一所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述气体组分(90、290)的至少一个气体成分的导热率与所述测力装置周围的大气的导热率不同。
22.根据权利要求13至21任一所述的测力装置(100、200)，其特征在于，所述气体组分(90、290)基本上包括氩气成分与氦气成分。
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