[发明专利]称重传感器中的数字线性化

说明书

一种确定由载荷施加的重式力的方法可用于根据电磁力补偿原理工作的测力装置（1）中，其中，测力装置（1）包括测量换能器（18、118），具有线圈（20、120），线圈可移动地浸入磁体系统（19、119）中并且可以传送电流（24），进一步包括在载荷接收部件（12、112）与测量换能器（18、118）的线圈（20、120）或磁体系统（19、119）之间的力传输机械连接。同样也是测力装置（1）的部件的位置传感器（21、28）用于确定线圈（20、120）自其稳定位置相对于磁体系统（19、119）的位移，将载荷放置在载荷接收部件（12、112）上产生该位移。流过线圈（20、120）的电流（24）用于在线圈（20、120）与磁体系统（19、119）之间产生电磁力，由此使线圈（20、120）和连接到线圈（20、120）或磁体系统（19、119）的载荷接收部件（12、112）返回到和/或保持在稳定位置。线圈电流（24）的大小和线圈（20、120）自其稳定位置的位移量用于确定所加载的载荷施加的重式力。

技术领域

本发明涉及一种借助测力装置确定重式力（weight force）的方法。

背景技术

在测力装置中，例如称重传感器类型的，其根据电磁力补偿的原理而工作，也称为电磁力复原或EMFR，称重对象的重式力直接地或者经由一个或多个支点支撑的力传输杠杆传输到机电测量换能器。测量换能器产生与称重对象的重式力匹配的补偿力，并传递电信号，电信号由电子集合体－信号处理单元处理并显示。

EMFR称重传感器大多数情况下包括平行四边形机构，其具有固定平行臂和可移动平行臂，可移动平行臂由两个平行导轨连接到固定平行臂并用作载荷接收器。在具有杠杆系统的EMFR称重传感器中，重式力经由联接器元件传输到天平梁，联接器元件严格保持其长度但可柔软弯曲，天平梁枢转支撑在固定平行臂上。这个布置的目的是通过杠杆减小使得由施加的载荷施加的重式力足够小，以使得产生补偿力的测量换能器能够产生表示重式力的测量信号。根据现有技术的水平，将高分辨率称重传感器中的各个元件之间的连接设计为挠性枢轴。挠性枢轴定义了在两个联接器元件之间的旋转轴。在构造为材料连续单元的称重传感器中，其也称为单体式或单片式称重传感器，挠性枢轴可以构成为窄材料连接部。

在直接补偿重式力的EMFR称重传感器类型中，即没有补偿力的杠杆减小，在大多数情况下将平行导轨机构配置为弹簧元件，特别是挠性构件或膜片弹簧。在这类称重传感器中，其也称为直接测量系统，测量换能器以等量的补偿力抵消载荷的重式力。

现有技术水平的EMFR称重传感器的测量换能器通常被配置为传导电流的线圈，其被浸入永磁体的气隙中，以使得可以依据相应的电气变量，即线圈电流I，来确定称重对象的重式力。由于重式力与补偿力成比例，后者又与线圈电流I成比例，线圈电流I从而也与重式力成比例，并因此与称重载荷的质量成比例。当称重传感器处于平衡时，这个关系可以由以下等式表示（没有考虑温度影响）：

F′=f(I)=k×I

F′：计算的被称重的质量m的重式力

K：传递常数

I：线圈电流

在设计中为每一类称重传感器指定传递常数K，并存储在处理单元中，用于补偿力的计算。换句话说，传递常数取决于称重传感器的载荷接收系统，并说明了测量的线圈电流到力F′的转换。

通常用于EMFR称重传感器中的这类测量换能器中，导电线圈受洛伦兹力的影响而在永磁体的气隙中移动，洛伦兹力即作用于在磁场中运动的电荷上的力，在此情况下，其将自身表现为线圈的补偿力。在周围磁场的迹线的横向上流入诸如线圈绕组的电导体中的电流将导致力作用于导体上，并从而作用于测量换能器的线圈上。