[发明专利]静电力的检测

说明书

技术领域

本发明涉及评估天平的称量结果被称量对象的静电荷影响的程度的方法。此外，本发明还涉及具有执行该方法的能力的天平。

背景技术

当必须以高精度对对象进行称量时，需要尽可能地使具有对称量结果的影响的所有因素最小化。这包括，例如，空气气流（其大多数情况下可以通过气流罩的方式来充分地减小，从而它们可以被忽略），或者环境条件的波动（包括温度和湿度，其可通过例如将天平放置在气候受控的环境中来消除）。

影响称量结果的另一因素是称量室中的静电荷的存在，特别是在称量对象附近的或直接在称量对象上的静电荷的存在，它们在当不导电的或包含在非导电材料的容器中的样品被称量时特别显现出来。在称量任务包含小质量差的确定的情况下，特别当使用大的玻璃或聚合物容器时，静电荷的影响存在大问题。在大多数情况下，由于负载接收器通常是由金属制成，并且电荷可以通过到电接地的天平外壳的导电连接来排掉，因此构成该称量负荷的样品和/或容器所被置于的负载接收器本身上没有静电荷的聚积。

在负载接收器之上的称量负载上的静电荷的聚积引起称量负载和天平的接地部分的相应静电势的差别。由于在静电势的这种差别，将存在作用在称量负载和例如称量室的地面之间的力。该力的垂直分量也将作用在称量传感器上（除了由称量对象产生的重力之外）。因此，不正确的称量结果将被生成并显示。

例如，当样品在塑料容器中被称量时，静电荷可能导致2毫克的测量误差。对于20毫克的样品，测量误差由此可高达样品重量的10％。

其他天平部分（例如附加的气流屏蔽或外壳的其他区域）在某种程度上由非导电材料组成，它们同样可以聚积静电荷，并通过所谓的力旁路（force bypass）造成称量结果的误差。

在EP 1106978 A1中描述了被设计用于称量被静电地充电的称量对象的分析天平。拥有气流屏蔽的该天平装备有用于产生离子化空气流的装置。这个装置包括被保持在相反极性的相应电压处的至少两个针尖电极的空气电离器，以及风扇。该设备可以通过气流屏蔽入口的关闭被激活，并在预设时间段过去之后可以被关闭。

该装置在一方面具有风扇可以在负载接收器的区域中产生不需要的空气气流的优势，并且在另一方面具有总是存在固定量的电离空气分子可用于中和静电荷而不管负载接收器上的对象中聚积的静电荷的大小如何的优势。

在EP 1 813 920 A1中公开了带静电荷传感器的天平，用以检测静电荷的存在，并提供代表聚积电荷的量的信号。包括用于称量对象的负载接收器和带测量模块的电子部件的天平配备有静电传感物，该静电传感器被布置为使得能够检测被放置或将要被放置在负荷接收器上的对象的静电荷。

尽管静电荷的扩散是连续的，但是它们不是均匀分布在空间中。它们的浓度和极性对于每种材料是不同的。这意味着，利用EP 1 813 920 A1的装置检测的电荷主要在静电传感器附近。静电传感器的测量结果取决于传感器在天平中的特定位置。因此用静电传感器来测量静电荷而获得的信息只具有有限的有效性。

作为另外的缺点，静电传感器与从它们起源的力的方向独立地测量静电荷的大小。在天平中，只有静电引力的垂直分量对称量结果有影响，并且垂直力在哪个方向上拉动称量对象（比如向上或向下）也是很关键的。因此，测量出现在静电传感器附近的总的静电荷是不恰当的。

此外，这种天平需要使用除了称量单元之外附加的传感器。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种方法和装置，该方法和装置使得评估称量对象上存在的静电荷对天平的称量结果影响的程度成为可能。其目的是具有最小的附加电子电路的解决方案。

该任务是根据独立方法权利要求的方法和根据主设备权利要求的设备特征完成的。

该天平配备有测力单元和被设计用来支撑待称量的对象的负荷接收器。评估称量对象上的静电荷对天平的称量结果的影响的方法包含以下步骤：

-当第一预定义的正电压和第二预定义的负电压被交替地施加到被布置在称量对象附近的第一电极时；

-作用在测力单元上的力，在第一电压的施加期间以及在第二电压的施加期间分别被测量，并且测量结果被记录为第一测量结果和第二测量结果；其中

-第一和第二测量结果之间的差别表示驻留在称量对象上的静电荷对称量结果的影响的大小；并且

-第一和第二测量结果之间的差别（其表示由称量对象上的静电荷所造成的力的主要成比例的部分，并引起称量结果中的变化），被作为输入信号发送给处理器单元。