CN1190737A - 测力传感器式重量检测器用的温度补偿方法及其装置 - Google Patents

Abstract

测力传感器式重量检测器的温度补偿装置包括:由变形体13和应变计14构成的测力传感器2,固定测力传感器2用的固定基台3,及被检测物可以从其上流过的重量检测板6。按使测力传感器式重量检测器2的温度为预先设定的一定温度的方式,根据由温度传感器10、11检测出的温度对热元件8、9实施控制的控制组件12构成,且热源部件15、16分别以直接接触的方式,设置在以前述变形体的中心为中心的两个对称位置处。

Description

测力传感器式重量检测器用的温度补偿方法及其装置

本发明涉及测力传感器式重量检测器(以下简称为测力传感器)中用的重量检测装置，特别涉及可补偿由于温度变化所产生的零点变动的测力传感器用的荷重检测装置。

目前已知，原有的使用测力传感器的重量检测装置在由于环境温度变化而导致测力传感器自身的温度变化时，测力传感器的零点也会发生变化。可对这种由于温度变化所产生的零点变化进行补偿的技术的一些实例，已公开在诸如日本特开昭54-55474号公报和日本特开平1-152317号公报中。

在过去，如果考虑温度变化而进行检测值修正的方法，是一个非常复杂的问题。而且通过附加上桥形回路等温度补偿元件来减少温度变化影响的方法，对于温度变化范围比较大的场合，要将计量值通过温度补偿而限定在一定值的范围之内，在技术上的实现是相当困难的，而且还存在有回路构成复杂，成本比较高等问题。

日本特开昭54-55474号公报以能够利用比较简单的结构方便而可靠克服温度变化的影响为目的，公开了一种在测力传感器的壳体周围设置热源以及热感应元件，并利用上述热感应元件控制上述热源的温度，从而将上述测力传感器的温度保持为一定的技术。

而且如图6所示，在日本特开平1-152317号公报所公开的构成中，支撑在安装台上的测力传感器22由罩体20盖覆着，并设置有调节由该罩体20所限定的空间内温度用的空调装置21，以及检测测力传感器22和安装台处的温度用的测温元件23。即由日本特开平1-152317号公报公开的技术，实现了一种按将由测温元件测定的各温度保持为一定的方式控制空调装置21，进而减小由于温度漂移所产生的误差的重量检测装置。当施加有一定重量时，如果测力传感器的温度发生了变化，由测力传感器输出的电压亦将发生变化，而通过上述结构可以防止出现这种情况。由日本特开平1-152317号公报公开的技术中，为了不受到周围温度变化的影响，是使其保持在比环境温度变化高的一定温度处，从而防止了温度漂移的影响。

上述各项在先技术均是通过控制测力传感器的温度来补偿由于温度变化所产生的检测值的变化的，所以和原有的修正检测值的方式相比较，均可以通过简单的温度控制实现补偿。

然而由日本特开昭54-55474号公报公开的技术，必需要将测力传感器和作为检测元件的电阻丝应变元件设置在由外装壳体和绝热材料围起来的空间中。由日本特开平1-152317号公报公开的技术，除了要将测力传感器设置在由罩盖围起来的空间中，还要设置空调设备。这也就是说，需要为进行温度补偿而制造专用的测力传感器，这将使成本上升，并使其应用范围受到限制。因此一直希望能够开发出一种可以原封不动地使用原来广泛使用着的测力传感器的、且不需要增加特别设备的温度补偿技术。

为了能解决前述问题，本发明以由在变形体上粘付应变计而构成的测力传感器为对象，并使其包含有下述的组件。

首先对于有关方法的权利要求1，它是分别以直接接触的方式，将可实施热传导的热源部件相对于前述贴有应变计的变形体，设置在以该变形体的中心为中心的两个对称位置处；并且使测力传感器的温度以不受周围温度变化的影响、并保持为一定的温度的方式，用前述的热源部件对前述变形体的温度实施温度控制。这构成了一种可分别通过对热源部件进行控制的方式，使测力传感器的任意位置处的温度均不受到外部干扰的影响而保持为一定温度的测力传感器用的温度补偿方法。

而且对于有关装置的权利要求5，它提供了一种包括有固定基台，由粘付在设置于该固定基台上的变形体处的应变计而构成的测力传感器，以及设置在该测力传感上且包含、被检测物可以从其上流过的重量发生部的测力传感器式荷重检测装置中的测力传感器温度补偿装置，而且该测力传感器温度补偿装置还包括有其内部或外部具有热元件的、可实施热传导的热源部件，后者分别以直接接触的方式，设置在以前述的变形体的中心为中心的两个对称位置处，分别设置在前述的各热源部件处的温度传感器；按使前述的测力传感器的温度为预先设定的一定温度的方式，根据由前述的温度传感器检测出的温度对前述的热元件实施控制的控制组件。

由于在以粘付在测力传感器的变形体上的应变计为中心的对称位置处设置有热源部件，所以通过用位于对称位置处的两个热源部件对变形体进行加热或冷却而对变形体内部实施热传导方式，可以将整个测力传感器，特别是以应变计为中心的变形体的温度常时控制在一定的温度处。而且在变形体和测力传感器安装部，以及变形体和料斗等重量发生部之间还分别设置有热源部件，所以由变形体给出的热传导(放热)可处于环境氛围中，而不会产生不均匀的放热。当用设置在对称位置处的热源部件进行加热或冷却时，通过向这些热源部件之间的环境氛围中的放热而达到平衡的方式，可以控制以应变计为中心的整个测力传感器的温度保持为一定，从而构成了一种方便且成本低廉的方法和装置。

热源部件的设置位置位于测力传感器和固定基台之间，以及重量发生部和测力传感器之间，所以测力传感器的变形体不与热源部件以外的其它部位或部件直接接触，故变形体的热量不会传递到其它部位，从而可使热源部件提供的热量可靠且高效率的传递至变形体。

由于在热源部件和固定基台之间，以及在热源部件和重量发生部之间分别夹装设置有绝热材料，所以可以将热源部件的热量更效率地传递至变形体。

通过利用热源部件将测力传感器的温度控制在高于室温且低于测力传感器补偿环境温度上限值的温度处，或是控制在低于室温且高于测力传感器的补偿环境温度下限值的温度处的方式，便可以使测力传感器不受外部的干扰，而稳定地进行动作。

图1为表示设置有本发明的测力传感器式重量检测器用温度补偿装置的流量计的部分构成的示意图。

图2为表示作为本发明第一实施例的温度补偿装置的结构示意图。

图3为表示作为本发明第二实施例的温度补偿装置的结构示意图。

图4为表示温度补偿装置中一个温度控制组件实例的示意图。

图5为表示使用冷却元件时本发明的温度补偿装置的一个变形实施例的示意图。

图6为表示原有的测力传感器式重量检测器用的温度补偿装置的示意图。

附图中的参考标号的含义为：

1  测力传感器式重量检测装置

2  测力传感器式重量检测器

3  固定基台

4  热传导部件

5  热传导部件

6  重量检测板

7  斜面

8  加热器

9  加热器

10温度传感器

11温度传感器

12温度设定控制装置

13变形体

14应变计

15热源部件

16热源部件

17绝热材料

18绝热材料

19双金属开关

20罩体

21空调设备

22测力传感器式检测器

23测温元件

30电源

51珀耳帖元件

52珀耳帖元件

53放热器

54放热器

下面参考附图1-5说明本发明的最佳实施例。在此是以在采用罗伯瓦尔机构的变形体上粘付有应变计的测力传感器为例进行说明的。

图1示出了作为本发明的第一实施例的测力传感器式重量检测装置1。测力传感器2的下方通过导热性良好的热传导部件4固定在固定基台3上。而且把作为重量发生部的重量检测板6通过与前述热传导部件4的质量大体相等的热传导部件5，固定在测力传感器2的上方处。各热传导部件4、5固定在测力传感器2的对称位置处。换句话说就是，各热传导部件4、5设置在以粘付在作为测力传感器中心位置的空间部处的应变片为中心的对称位置处，而且在各热传导部件4、5上还分别固定有固定基台3和重量检测板6。

在本实施例中示出了流量计的主要部分，该流量计的构成为由架设在斜面7处的测力传感器2检测出流过重量检测板6的斜面7的被检测物重量，再由该重量换算出被检测物的流量。

在各热传导部件4、5处还分别设置有作为热元件的加热器8、9和温度传感器10、11。在这儿的加热器8、9和温度传感器10、11与温度设定控制装置12相连接。温度设定控制装置12对由温度传感器10、11检测出的检测值(温度)和预先设定的目标值(温度)进行比较，按使两者无差别的方式控制诸如供给至加热器8、9的电流值。

在这儿，加热器8、9为可以高效率加热热传导部件4、5的器件，并且可以根据实施时的技术手段进行最佳的适当选择。而且温度传感器10、11为最普通的热敏电阻，但也可以为能够良好输出作为温度检测值的信号的其它小型元件，而不特别局限于热敏电阻。而且还可以为可粘付在变形体上的检测元件。热传导部件4、5最好为小型且大热容量密度的部件，以便可以长时间保持由加热器8、9加热而提供的热量，并可以用其对测力传感器2实施加热。因此，热传导部件4、5具有作为热源的作用。由于最好是将热传导部件4、5作为热源，并需具有可承受重量的强度，故其材质可选用金属，也可以选用陶瓷等等。

图2详细示出了由变形体13和应变计14构成的测力传感器2用的温度补偿装置。大体以粘付在变形体13上的应变计14为中心(更准确的说就是，测力传感器中心位置处的空间部的中心)，在变形体13的对称位置处，设置有由热传导部件4和加热器8构成的热源部件15以及由热传导部件5和加热器9给出的热源部件16。变形体13由设置在对称位置处的两个热源部件15、16实施加热，通过变形体13内部的热传导，便可以将整个测力传感器2，特别是以应变片计14为中心的变形体13的温度常时控制为一定的温度。由于热源部件15、16对变形体13以外的部位，即对于固定基台3和重量检测板6没有由变形体进行的热传导，所以可仅使变形体13处于热传导(放热)的气氛中。由于可以避免固定基台与料斗等重量发生部和变形体13之间的直接接触，所以变形体13不会产生不均匀的放热。换句话说就是，通过对设置在测力传感器2对称位置处的两个热源部件同时加热，由两个热源之间的测力传感器2进行向环境氛围放热而达到平衡的方式，从而将以应变计14为中心的测力传感器2的整体温度保持为一定。

本实施例是以图1所示的单板测力传感器为例进行说明的，对于这种场合，其中央为厚度较薄部分，如果对仅有一个热源部件的情况进行分析，可知温度上升将使热源部件侧达到高温，而以厚度较薄部分为分界线，在无热源部件的相反侧仍处于低温，故这种热源部件的设置将使变形体的内部温度不均匀。而且，使测力传感器的使用条件处于最不合适的状态。因此，同时在测力传感器两端设置质量大体相同的热传导部件作为热源，对于使变形体内部的温度保持均匀是相当重要的。

下面对测力传感器的温度控制进行说明。一般的单板型测力传感器的补偿环境温度的范围为-10℃～40℃，而测力传感器2的预定使用温度范围为0℃～35℃。在这儿，利用热源装置可以使测力传感器的受控温度为任意需要的温度。比如说当使用温度范围比较高时，可将作为测力传感器的补偿环境温度范围的上限40℃设定为测力传感器的受温度，并据此进行加热控制。而且，比如说当使用温度范围比较低时，可将作为测力传感器的补偿环境温度范围下限的-10℃设定为测力传感器的受控温度，并据此进行冷却控制。在这儿，可以用加热器作为热源装置的加热组件，而且可以采用下述的珀耳帖元件作为冷却组件。如果采用这种结构构成，可不使用在先技术中所必需的大型设备，并可以实施成本低廉的温度补偿。

图3示出了作为本发明的第二实施例的测力传感器用的温度补偿装置。本实施例与第一实施例之间的不同点在于采用了绝热材料17、18，有关的其它部分均与第一实施例相类似，故省略了对其构成和作用的说明。

正如图所示，在本实施例中，绝热材料17、18分别配置在热源部件15和固定基台3之间，以及热源部件16与重量检测板6之间。如上所述，由于本实施例设置了绝热材料17、18，所以热源部件15、16的热量不会传递至固定基台3和重量检测板，从而可以可靠的仅对测力传感器2实施加热，从而使加热损失极小。这样便可以用热源部件15、16迅速地实施对测力传感器2的温度控制，提高温度管理的精度。

图4示出了一个双金属开关，并以此作为用了本发明所述温度补偿装置中的温度设定控制组件的一个最简单的构成实例。具体的讲就是，在热传导部件5(4)内设置有双金属开关19，它与作为加热组件的加热器9和电源30串联连接。通过将双金属开关19的动作温度设定为40℃的方式，便可以在热源部件16(15)达到40℃时，使双金属开关19断开，而停止加热器9的加热。然后当热源部件16(15)的温度下降时，双金属开关19导通，从而可用加热器9再次对热传导部件5(4)实施加热。对于使用了双金属开关的场合，可以如上所述，通过对供给加热器9的电流反复的进行通断操作而实施温度控制，由于热传导部件4、5本身具有比较大的热质量，所以将作为加热对象的测力传感器2保持在一定温度并不是一个特别难以处理的问题。如果测定精度需要，以及使用时的环境周边温度的变化大小适当，实际上便可以采用这种相当简单的温度设定控制组件，从而可以大大降低其成本。除了双金属开关之外，还可以采用设置在感温元件上的控制组件作为该温度控制组件。而且还可以采用调节器等进行高度的温度控制。

下面说明本发明的变形实施例。到目前为止，除了一部分说明之外，均是以在热源部件15、16内设置了加热测力传感器2用的作为热元件的加热器8、9为例进行说明的，但热源部件15、16并不仅限于对测力传感器进行加热的部件，也可以是用于冷却的部件。对于这种场合，正如图5所示，它在表示第一实施例的图2中所设的加热器8、9的热传导部件4、5的面上，不再设置加热用的作为热元件的加热器8、9，而是设置了冷却用的作为热元件的珀耳帖元件51、52。通过将这种珀耳帖元件51、52设置在热传导部件4、5的面上，并将测力传感器2的受控温度冷却控制在低于使用温度范围的、且位于作为测力传感器的补偿环境温度范围下限、例如-10℃附近的方式，可以与上述的加热场合相类似，不会测力传感器2受到周围温度变化的影响。而且在与热传导部件4、5相接的珀耳帖元件51、52冷却面的相反侧的面上，还可以设置有放热器53、54。

当采用如上所述的本发明时，通过对设置在测力传感器两端处的热源部件进行温度控制的方式而对温度进行补偿，使得测力传感器本身可以原封不动的采用原先广泛使用的那种传感器，从而可以成本低廉构成整个装置。

而且测力传感器仅与热源部件相接，而与其它部位，比如说固定基台和重量检测板等等相隔离，所以测力传感器处于与其接触的环境氛围中，故不会使变形体产生不均匀的放热。因此，可以容易地对测力传感器实施温度控制。

而且在设置在测力传感器两端处的热源部件与固定基台、重量检测板之间设置有绝热材料，所以热源部件可以可靠地仅对测力传感器实施加热，减少加热损失，从而可以更容易进行对测力传感器的温度控制。

Claims (10)

1.一种测力传感器式重量检测器的温度补偿方法，它是一种由在变形体(13)上粘付有应变计(14)而构成的测力传感器式重量检测器(2)的温度补偿方法，其特征在于该方法具有：

分别以直接接触的方式，相对于前述变形体将可实施热传导的热源部件(15、16)，设置在以前述变形体的中心为中心的两个对称位置处的阶段步骤。

使前述的测力传感器式重量检测器(2)的温度以不受周围温度变化的影响，并保持为一定的温度的方式，用前述热源部件(15、16)对前述变形体(13)的温度实施温度控制的步骤。

2.如权利要求1所述的测力传感器式重量检测器的温度补偿方法，其特征在于前述的温度控制步骤是通过设置在前述热源部件(15、16)内的双金属开关(19)的开闭动作实施的。

3.如权利要求1所述的测力传感器式重量检测器的温度补偿方法，其特征在于前述温度控制步骤是将测力传感器式重量检测器(2)的温度控制在高于室温且低于测力传感器式重量检测器的补偿环境温度的上限值的温度处。

4.如权利要求1所述的测力传感器式重量检测器的温度补偿方法，其特征在于前述的温度控制步骤是将测力传感器式重量检测器(2)的温度控制在低于室温且高于测力传感器式重量检测器的补偿环境温度的下限值的温度处。

5.一种测力传感器式重量检测器的温度补偿装置，它包括有固定基台(3)，由粘付在设置于该固定基台上的变形体(13)处的应变计(14)而构成的测力传感器式重量检测器(2)，以及设置在该测力传感器式重量检测器上的、被检测物可以从其上流过的重量检测板(6)，其特征在于该测力传感器式重量检测装置(1)中的测力传感器式重量检测器(2)的温度补偿装置包括有：

其内部或外部具有热元件(8、9；51、52)的、可实施热传导的热源部件(15、16)，后者分别以直接接触的方式，设置在以前述的变形体(13)的中心为中心的两个对称位置处，

分别设置在前述各热源部件(15、16)处的温度传感器(10、11；19)，

按使前述测力传感器式重量检测器(2)的温度为预先设定的一定温度的方式，根据由前述的温度传感器(10、11)检测出的温度对前述的热元件(8、9；51、52)实施控制的控制组件(12；19)。

6.如权利要求5所述的测力传感器式重量检测器的温度补偿装置，其特征在于前述热源部件中的一个(15)设置在前述的固定基台(3)和测力传感器式重量检测器(2)之间，另一个(16)设置在前述的重量检测板(6)和测力传感器式重量检测器(2)之间。

7.如权利要求5所述的测力传感器式重量检测器的温度补偿装置，其特征在于前述热元件由将测力传感器式重量检测器(2)的温度加热至高于室温且低于测力传感器式重量检测器的补偿环境温度上限值的温度处的加热器(8、9)构成。

8.如权利要求5所述的测力传感器式重量检测器的温度补偿装置，其特征在于前述的热元件由将测力传感器式重量检测器(2)的温度冷却至低于室温且高于测力传感器式重量检测器的补偿环境温度下限值的温度处的珀耳帖元件(51、52)构成。

9.如权利要求5所述的测力传感器式重量检测器的温度补偿装置，其特征在于前述的温度传感器和控制组件由设置在前述的热源部件之内的双金属开关(19)构成。

10.如权利要求5所述的测力传感器式重量检测器的温度补偿装置，其特征在于在前述的一个热源部件(15)和固定基台(3)之间，以及前述的另一个热源部件(16)和重量检测板(6)之间还分别夹装设置有绝热材料(17、18)。

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