[发明专利]在测力装置中使用的信号处理方法及测力装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在测力装置尤其是秤中使用的信号处理方法，以及适 于实现这种方法的测力装置。

背景技术

电子测力装置的常用类型包括机械/电子测量传感器，它将作用在测力 装置上的力转换为相应的电子测量信号。类似地，秤中的测量转换生成对 应于重量的电子测量信号，该重量由称重物体施加。在转换后，测量信号 被传送到显示器或者进一步处理设备，例如主计算机或者系统控制器。

电子测量信号在被显示或者进一步处理前，大多数情况下被送往信号 处理阶段，该阶段被设置为在显示器和/或再处理部分之前的信号路径上的 预处理单元。在这个预处理阶段，处理、评估并且在某些情况下校正和放 大该测量信号。

为了使测量信号与显示器或者进一步处理阶段兼容，它通常被转换成 适用的格式。例如，对模拟指示器而言，使测量信号的电压值适合在显示 器上表示的范围，或者，对数字指示器而言，相应的数字输出值被指定给 测量信号。

通常能够通过显示函数来描述转换，该显示函数将相应的输出值指定 给输入值。测量信号的值表示显示函数的输入值，并且显示函数的输出值 被呈现在显示器上或者被传递用于进一步处理。例如，测量信号到数字输 出值的转换可以通过具有阶梯状特征的显示函数来描述，该离散输出值被 指定给连续的输入值。

测力装置，尤其是秤典型地用于称量单个物体，并且也用于在自动化 生产和测试系统中称重大量的产品。这种测力装置必须满足高测量精度、 测量的高重复再现性和高稳定度的要求。该测力装置还应是一款简单和低 成本的设计。

特别是在那些测量精度高的应用中，众所周知，即使是测量信号的最 小干扰都可能导致输出数值相当不稳定。这些不稳定现象会引起显示器上 呈现数值的频繁和快速改变，即，所谓的显示波动。作为显示波动的结果， 读取这些数值，尤其是它们的最低小数位或者最小的刻度，变得困难甚至 是不可能的。而且，这些不稳定现象会引起很多问题，例如处理中的下游 错误。

本领域中的现有技术提供了多种方法来解决这些问题。例如 US3,826,319公开了一种带数字显示器的秤，在称重负载改变后，抑制最低 小数位并随后在显示器中逐一地予以恢复。然而，抑制显示数字会造成精 度损失，所以在要求高精度时这种方法是不合适的。

通过一种处理方法可以在一定程度上避免精度损失，该方法通过计算 测量信号的平均值来获得稳定化显示。但是，均值处理将会造成测力装置 对于负载改变的响应恶化，即，减缓了跟随输入信号的显示能力并且增长 了测量时间。

无论是否采用平均法，本领域中的现有技术提供了多种方法来缩短响 应时间。例如DE 102005021547公开了在称重负载改变期间临时中断均值 处理的构想以便能够更快地跟随负载改变。然而，这种方法需要相对精细 的电路设计。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种用于测力装置尤其是秤的信号处理方 法，还提出了适于实现这种方法的测力装置，并且满足关于测量精度、稳 定性和响应时间以及关于设计和操作中的简易性和成本高效益的严格要 求。通过具有独立权利要求所述特征的信号处理方法、适当的测力装置以 及计算机程序可以实现这一目的。本发明的优选实施例体现在附加的从属 权利要求中。

本发明涉及一种在具有测量传感器(transducer)的测力装置中，尤 其是秤中用于处理信号的方法、装置和计算机程序，该测量传感器生成对 应于作用在传感器上的力的测量信号，其中测量信号直接或者经由预处理 阶段进入用来将相应的输出值指定到测量信号的值的显示函数，并且其中 将所述输出值随后呈现在显示器中或者被传递用于进一步处理。显示函数 的输入范围包含捕捉范围，使得通过显示函数处于该捕捉范围内的测量信 号的值被指定一共同输出值，并且依靠测量信号来控制输入范围内的捕捉 范围的位置。从而可以有效地抑制干扰的影响，并且在不牺牲测力装置的 测量精度、稳定性或者响应时间时可以避免显示波动。

令人意外的是，在困难条件下尤其是在低频干扰存在时，甚至可以得 到稳定的显示指示。当以相对简单的方式使用现有技术方法来过滤高频干 扰和振荡时，本发明的方法提供了抑制低频干扰和振荡的可能性。术语“低 频干扰和振荡”应当理解为相对于测量时间的典型长度。例如，如果测量 花费一秒至几秒，低频振荡典型地可能持续几秒至几分钟。