專利名稱:用于數(shù)字式測(cè)力傳感器的溫度補(bǔ)償測(cè)試的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于建立數(shù)字式測(cè)力傳感器的溫度補(bǔ)償系數(shù)的裝置和方法。更具體地,本發(fā)明涉及用于在數(shù)字式測(cè)力傳感器的制造過程中建立橫跨數(shù)字式測(cè)力傳感器的滿量程的溫度補(bǔ)償系數(shù)的裝置和方法。
背景技術(shù):
如此處使用的,術(shù)語數(shù)字式測(cè)力傳感器通常可以包括被設(shè)計(jì)用于支撐要稱量的負(fù)載的柱體或其它承載元件,一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變儀,它們與承載元件相關(guān)聯(lián)并且被提供用于產(chǎn)生表示承載元件上的負(fù)載的信號(hào),用于將應(yīng)變儀的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器,以及與A/D轉(zhuǎn)換器相互作用用于處理和傳遞數(shù)字信號(hào)的微處理器和相關(guān)電路。這種測(cè)力傳感器可能還包括用于存儲(chǔ)各種校正系數(shù)的存儲(chǔ)器等。在授予Bermy N. Dillon等人的美國專利No. 4,815,547中提供了對(duì)這種數(shù)字式測(cè)力傳感器的一個(gè)實(shí)施例的完整描述。如這里解釋的,當(dāng)這種測(cè)力傳感器的承載元件是柱體時(shí),柱體可以被設(shè)計(jì)成但不要求是自動(dòng)裝配(self-erecting)搖動(dòng)銷。在數(shù)字式測(cè)力傳感器的制造過程中,希望建立來自每個(gè)測(cè)力傳感器的一致的輸出。確定此輸出需要計(jì)算許多不同的性能特征,這些性能特征從測(cè)力傳感器到測(cè)力傳感器根據(jù)它們之間的材料和制造不同而不同。因此,典型地,這種測(cè)力傳感器的輸出必須被修改 (補(bǔ)償)以應(yīng)對(duì)這些變化。數(shù)字補(bǔ)償?shù)臏y(cè)力傳感器需要在各種溫度下進(jìn)行熱穩(wěn)定并且進(jìn)行測(cè)試,以識(shí)別出性能特征并且建立在那些溫度中的每一個(gè)溫度下的合適的補(bǔ)償系數(shù)。典型地,這通過將感興趣的測(cè)力傳感器連接到測(cè)量儀器上、將測(cè)力傳感器的溫度升高到穩(wěn)定的溫度并且提取測(cè)量結(jié)果而實(shí)現(xiàn)。用于為上述測(cè)試過程提供所必須的溫度范圍的最常用的方法包括將感興趣的測(cè)力傳感器放置于溫度補(bǔ)償腔內(nèi),利用典型的HVAC部件方便地在內(nèi)部對(duì)流地產(chǎn)生和保持各種預(yù)期的測(cè)試溫度。然而,使用這種裝置和方法有許多缺點(diǎn)。例如,由于該腔在容納被測(cè)試的測(cè)力傳感器之外還必須容納加載裝置(用于在除零負(fù)載之外的點(diǎn)進(jìn)行溫度補(bǔ)償),所以已知的溫度補(bǔ)償腔尺寸很大。因?yàn)樗鼈兊拇蟪叽?,通常需要非常長的時(shí)間來使已知的溫度補(bǔ)償腔到達(dá)初始的測(cè)力傳感器熱穩(wěn)定溫度和/或循環(huán)通過另外升高的測(cè)力傳感器熱穩(wěn)定溫度。同樣,通常還需要相當(dāng)大量的能量來允許這種溫度補(bǔ)償腔。本發(fā)明的裝置和方法提高了如上所述的溫度補(bǔ)償過程的效率。本發(fā)明的裝置和方法克服了與用于進(jìn)行數(shù)字式測(cè)力傳感器溫度補(bǔ)償?shù)囊阎b置和方法有關(guān)的前述缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的裝置和方法允許利用傳導(dǎo)式而不是對(duì)流式熱傳遞進(jìn)行數(shù)字式測(cè)力傳感器的溫度補(bǔ)償。因此,在測(cè)力傳感器制造過程的溫度補(bǔ)償階段期間,本發(fā)明的裝置和方法能夠在一個(gè)或多個(gè)預(yù)期的水平快速建立和穩(wěn)定測(cè)力傳感器的溫度。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中,測(cè)力傳感器被放置于容器中,并且所述容器隨后被填充有預(yù)先建立溫度的液體,液體被在容器外面進(jìn)行存儲(chǔ)和控制??蛇x地,容器可以被裝備有溫度控制裝置以改變其內(nèi)包含的流體的溫度。在任何情況下,使用這種容器優(yōu)選允許包含測(cè)力傳感器的整個(gè)容器被引入加載裝置內(nèi),加載裝置可以被保持于環(huán)境溫度下-與要求加載裝置被容納在容器內(nèi)相反。然后,在測(cè)力傳感器在容器內(nèi)保持于預(yù)期的溫度的同時(shí),加載裝置可以在測(cè)力傳感器上施加零至滿量程之間的任何負(fù)載。在本發(fā)明的可替代示例性實(shí)施例中,傳導(dǎo)式熱傳遞通過如下實(shí)現(xiàn)使測(cè)力傳感器與實(shí)質(zhì)上的固體傳熱元件接觸,所述固體傳熱元件可以通過任何數(shù)目的慣用方法加熱或冷卻。例如,這種傳熱元件可以包括熱管、珀耳帖元件(Peltier elements),或者溫度可調(diào)的流體流經(jīng)的裝置。從實(shí)質(zhì)上的固體傳熱元件到測(cè)力傳感器的傳導(dǎo)式熱傳遞被用于調(diào)節(jié)和保持測(cè)力傳感器的溫度。其它實(shí)施例,例如前述提及的示例性實(shí)施例的組合,也是可能的。然而,在所有情況下,本發(fā)明的裝置和方法可以用于生產(chǎn)完全補(bǔ)償?shù)臏y(cè)力傳感器,使它們?cè)诳s短了的溫度補(bǔ)償循環(huán)時(shí)間和減少了的能量需求的情況下被制造出來。
除上述提及的特征之外,本發(fā)明的其它方面從下面的附圖描述和示例性實(shí)施例中變得顯而易見,其中,在所有圖中相同的參考標(biāo)記表示相同或等效的特征,并且其中圖1示意出處于裝配狀態(tài)中的本發(fā)明的采用傳熱流體的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置的一個(gè)示例性實(shí)施例;圖2示出其中蓋被去除以顯示出被補(bǔ)償?shù)亩鄠€(gè)測(cè)力傳感器的圖1的裝置;圖3描述了圖1的裝置處于加載裝置中,用于在其溫度補(bǔ)償過程中在測(cè)力傳感器上施加負(fù)載的;圖4示意出處于裝配狀態(tài)中的本發(fā)明的采用傳熱流體的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置的可選實(shí)施例;圖5示出了其中蓋被去除以顯示出被補(bǔ)償?shù)亩鄠€(gè)測(cè)力傳感器的圖4的裝置;圖6a以及圖6b的放大圖示意性示意出處于裝配狀態(tài)中的本發(fā)明的采用傳熱固體的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置;圖7是示出了圖6a_6b的固體傳熱元件與加熱/冷卻流體的不同源之間的流體流動(dòng)的示意圖;以及圖8表示圖6-7的裝置的可選形式。
具體實(shí)施例方式如上所述,本發(fā)明的裝置和方法利用傳導(dǎo)式而不是對(duì)流式熱傳遞建立和保持被補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器的溫度。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中,一個(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器被設(shè)置于隨后充填流體的容器內(nèi),所述流體被循環(huán)通過容器并且包圍和接觸測(cè)力傳感器。流體的溫度可以通過容器外面的裝置控制,或者可選地,容器可以包括合適的溫度控制裝置。無論那種情況,優(yōu)選地,整個(gè)容器可以被引入加載裝置(load application device) 以使容器內(nèi)的測(cè)力傳感器在不同負(fù)載(例如,額定載重量的0 %,25 %,50 %,75 %,100 % )下的溫度變化可以得到補(bǔ)償。這種裝置可以被設(shè)計(jì)成容納一個(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器。在圖1-2中示意了本發(fā)明的一個(gè)示例性溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置。如在圖1中可以看到的,裝配后,此示例性溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5包括容器10,容器10具有座部分15和蓋部分20。 如圖所示,蓋部分20被設(shè)計(jì)為安裝在座部分15內(nèi)。在其它實(shí)施例中,座部分15可以安裝在蓋部分20內(nèi)。在任何情況下,座部分和蓋部分20優(yōu)選被置于密封接觸中。為了有助于這種密封接觸,此特殊的容器10被設(shè)有圍繞著座部分15的內(nèi)周邊的密封件60(參考圖2、和適于將蓋部分20拉緊在座部分10上的多個(gè)鎖閂機(jī)構(gòu)25。如本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員理解的,用于在容器部件之間建立和保持密封接觸的許多其它普通的容器設(shè)計(jì)和技術(shù)也可以使用。在圖1中還示出了許多流體端口 30。這些流體端口 30可以允許來自分離的源的流體(例如,水、油)循環(huán)通過容器10。例如,流體端口 30可以被連接至控制流體溫度的溫度控制裝置35。溫度控制裝置35自己可以加壓流體用于供給至溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5??蛇x地,溫度控制裝置35可以與分離的加壓流體源相關(guān)聯(lián)。如下面所描述的,本發(fā)明的其它實(shí)施例可以將流體全部置于容器內(nèi)。在任何情況下,對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說,許多這種溫度控制裝置和類似設(shè)備是已知的,同樣,在這里不需要提供關(guān)于它們的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。現(xiàn)在參考圖2,圖中示出容器10的蓋部分20被去除以使示例性溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以被看到。如圖中可以看到的,此特殊的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5被設(shè)計(jì)成同時(shí)容納和補(bǔ)償九個(gè)數(shù)字測(cè)力傳感器L。然而,如本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到的,本發(fā)明的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置的其它實(shí)施例可以被設(shè)計(jì)成容納和補(bǔ)償不同數(shù)目的測(cè)力傳感器,包括一個(gè)測(cè)力傳感器。在圖1-2的示例性溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5中,九個(gè)測(cè)力傳感器L被布置成三排,每排三個(gè)測(cè)力傳感器。測(cè)力傳感器L的第一排R1在座部分15內(nèi)被支撐在底壁1 或者與座部分的底壁連接的結(jié)構(gòu)上。第二和第三排民、R3被堆放在第一排R1上方,每排通過測(cè)力傳感器支撐/負(fù)載傳遞板(下面被稱為“支撐板”)40分隔開。支撐/負(fù)載傳遞構(gòu)件(下面被稱為“支撐構(gòu)件”)50從座部分10的底壁1 或者與底壁連接的結(jié)構(gòu)向上延伸。支撐構(gòu)件50 優(yōu)選沿著其中心軸線穿過每個(gè)支撐板40。優(yōu)選地,每個(gè)支撐板40被設(shè)有尺寸足以允許支撐構(gòu)件50無阻礙的通過的孔45。在本示例性實(shí)施例中,雖然支撐構(gòu)件50和支撐板40中的關(guān)聯(lián)孔45被示出為圓形截面,但應(yīng)理解,其它截面形狀也是可能的。例如,采用非圓形截面可以有助于支撐板40的正確對(duì)正。如圖2中所示,本示例性實(shí)施例中的每個(gè)支撐板40是大致三角形的形狀并且具有某一厚度。由于圖示的其中被補(bǔ)償?shù)臏y(cè)力傳感器L被設(shè)置成三排的特殊設(shè)計(jì),大致三角形形狀的支撐板40允許最小尺寸的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5。很顯然地,其它形狀的支撐板和/ 或?qū)ζ渌鼫y(cè)力傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的支撐板可以用于本發(fā)明的其它實(shí)施例中。不論什么形狀,支撐板優(yōu)選由具有足夠強(qiáng)度的材料制成并且具有足夠的厚度,以在測(cè)力傳感器L承載時(shí)最小化或者防止支撐板變形(如下面所詳細(xì)描述的)。優(yōu)選地但不是必須地,支撐板和本發(fā)明的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5的其它部件由本身,或者被處理成,不受與被循環(huán)經(jīng)過容器的流體接觸有關(guān)的任何負(fù)作用(例如腐蝕、氧化)影響或抵抗所述負(fù)作用的材料制成。因?yàn)樵诒臼纠詫?shí)施例中示出的特殊測(cè)力傳感器L是搖動(dòng)銷設(shè)計(jì)(如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的),每個(gè)支撐板40被提供有至少一組測(cè)力傳感器接收器55 (其也可以是支撐板和/或座部分中的測(cè)力傳感器接收腔),其被設(shè)計(jì)成接收并且可釋放地保持測(cè)力傳感器搖動(dòng)銷的一端。在本特殊溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5中,一組三個(gè)測(cè)力傳感器接收器55被設(shè)置于座部分15的測(cè)力傳感器支撐壁1 上以及位于第三排民測(cè)力傳感器L上方的最上面支撐板 40的下側(cè)上。第二排&每一側(cè)上的支撐板40在該支撐板兩個(gè)側(cè)面都被提供有一組三個(gè)測(cè)力傳感器接收器陽。因此,當(dāng)裝配溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5時(shí),測(cè)力傳感器L被測(cè)力傳感器接收器陽保持于支撐板40之間的位置。如可以在圖1和2中看到的,許多流體端口 30被設(shè)置于座部分15中。不同數(shù)目的流體端口可以設(shè)置于本發(fā)明的不同溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置實(shí)施例上,所述數(shù)目取決于例如有關(guān)容器的尺寸和形狀以及其內(nèi)容納的測(cè)力傳感器的數(shù)目。雖然流體端口只被示出在溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5的本實(shí)施例的座部分15中,但將這些端口設(shè)置于蓋部分20中而不是將端口只設(shè)置于座部分中或者與設(shè)置于座部分中相結(jié)合當(dāng)然也是可能的。然而,應(yīng)注意,被經(jīng)由溫度控制裝置35供給到容器10的流體通常具有升高的溫度,并且,因?yàn)檩^熱的流體趨于在容器內(nèi)上升,所以在座部分15處引入流體可能是優(yōu)選的,以在容器內(nèi)提供更加均勻的流體溫度。如在圖2中進(jìn)一步示出的,一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管80可以被連接至一個(gè)或多個(gè)流體端口 30并且延伸到容器10內(nèi)。在操作中,這些導(dǎo)管80可以用于供給流體至容器內(nèi)部/使流體從容器10內(nèi)部返回。如在圖1中可以看到的,當(dāng)裝配溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5時(shí),最上面支撐板40被通過容器10的蓋部分20暴露出來。如下面更詳細(xì)描述的,這允許在溫度補(bǔ)償測(cè)試過程中加載裝置的接合元件(參考圖幻在測(cè)力傳感器L上施加載荷。密封件(未示出)例如圖2中示出的座部分密封件60可以被附貼到蓋部分20的內(nèi)壁上和/或附貼到最上面支撐板40 的外周邊,以幫助保證它們之間的充分密封。其它密封技術(shù)的使用例如使用ο型圈和本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它密封機(jī)構(gòu)也可以用于此目的。在其它實(shí)施例(未示出)中,蓋部分20的頂表面可以包括一個(gè)或多個(gè)孔,孔的尺寸只允許最上面支撐板40的部分通過其暴露??椎某叽绾臀恢每梢栽O(shè)置成在測(cè)力傳感器補(bǔ)償過程中接收加載裝置的對(duì)應(yīng)元件??梢允褂忙闲腿蛲ㄟ^本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它技術(shù)密封孔以抵抗泄漏。進(jìn)一步參考圖2,可以理解,當(dāng)測(cè)力傳感器支撐結(jié)構(gòu)處于分解的狀態(tài)時(shí),只有座部分15 (及其相關(guān)聯(lián)的測(cè)力傳感器接收器5 和向上延伸的支撐構(gòu)件50存在(雖然向上延伸的支撐構(gòu)件也可以是可單獨(dú)安裝的元件)。因此,為了準(zhǔn)備用示例性裝置5進(jìn)行溫度補(bǔ)償測(cè)試的測(cè)力傳感器L組,典型地,將第一排R1的每個(gè)測(cè)力傳感器L的一端置于與座部分支撐壁1 關(guān)聯(lián)的測(cè)力傳感器接收器55上。當(dāng)測(cè)力傳感器L被保持在豎立位置上時(shí)(例如利用輔助件),這三個(gè)支撐板40中的第一個(gè)被穿過支撐構(gòu)件50并且向下滑動(dòng)靠在測(cè)力傳感器頂上,以使該支撐板底側(cè)上的測(cè)力傳感器接收器接合第一排測(cè)力傳感器的對(duì)應(yīng)一個(gè)的搖動(dòng)銷上端。對(duì)第二和第三排R2、R3測(cè)力傳感器L重復(fù)此過程,以制造出圖2中示出的結(jié)構(gòu)。測(cè)力傳感器/支撐板結(jié)構(gòu)完成后,可以將蓋部分20裝配到座部分15上,從而保證測(cè)力傳感器的位置得到保持。然后可以將裝配的容器10連接至被加壓的且溫度控制的流體源上,例如如上所述地。流體連接可以在溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5安裝到加載裝置之前或之后完成。在圖3中示意性示出了圖1的裝配的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5被安裝在加載裝置65 上。本示例性加載裝置65本質(zhì)上是具有活動(dòng)壓板(moving platen) 70的壓力機(jī),活動(dòng)壓板被適于接合溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5的最上面支撐板40,并且通過在所述最上面支撐板上施加力而將負(fù)載施加到測(cè)力傳感器上。不管溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5和加載裝置65的方向如何,施加到測(cè)力傳感器L上的合力負(fù)載被沿其適當(dāng)?shù)牧邮蛰S線指向。參考圖2可以理解,通過加載裝置65施加到最上面支撐板40上的任何力將被經(jīng)由其余的插入支撐板傳遞至每個(gè)相鄰排的測(cè)力傳感器L。優(yōu)選地,可以調(diào)節(jié)加載裝置65的壓力以有助于測(cè)力傳感器L在不同承載水平(loading level)的溫度補(bǔ)償測(cè)試。在溫度補(bǔ)償測(cè)試過程中,在不同的承載水平,來自每個(gè)測(cè)力傳感器L的讀數(shù)被接收并且被記錄。例如,可以在測(cè)力傳感器的額定最大負(fù)載的0^,25%, 50^,75%和100% 處記錄讀數(shù)。當(dāng)然,不在上述所指出的示例性承載水平,或者除上述所指出的示例性承載水平之外,還可以在許多其它承載水平處接收和記錄測(cè)力傳感器的讀數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解,來自測(cè)力傳感器的讀數(shù)被用于確定每個(gè)被測(cè)試的測(cè)力傳感器的溫度補(bǔ)償常數(shù)。為了有助于在溫度補(bǔ)償測(cè)試過程中連接到測(cè)力傳感器上和/或從測(cè)力傳感器連接出來,一個(gè)或多個(gè)連接器或端口 P可以被提供于座部分15和/或蓋部分20中。例如,并且如本特殊實(shí)施例中所示,單一端口可以被提供用于所有這三排禮、1 2、1 3測(cè)力傳感器L。可選地,可以為這三排VR2^測(cè)力傳感器L的每一個(gè)提供單獨(dú)的端口。當(dāng)端口被提供時(shí),還可以還包括密封件用于保證穿過座部分15或蓋部分20的任何布線的流體密封通過??蛇x地,密封的連接器可以被提供于座部分15和/或蓋部分20中,以便一個(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器 L可以被連接至連接器的一側(cè)而主機(jī)或其它裝置被連接至連接器的相反側(cè)。端口 P或連接器允許在溫度補(bǔ)償測(cè)試過程中測(cè)力傳感器L的一些或所有被連接到主機(jī)或其它基于微處理器的裝置上。測(cè)力傳感器可以經(jīng)由通信總線或通過本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員已知的任何不同的技術(shù)連接到主機(jī)或其它裝置上。雖然在附圖中示意了測(cè)力傳感器L和主機(jī)或其它基于微處理器的裝置之間的有線通信,但應(yīng)理解這種通信還可以被無線地實(shí)現(xiàn)。例如,測(cè)力傳感器可以被連接至位于容器內(nèi)的無線發(fā)射器或收發(fā)器裝置。然后,來自測(cè)力傳感器L的讀數(shù)可以被無線傳輸至與主機(jī)或其它基于微處理器的裝置關(guān)聯(lián)的相應(yīng)收發(fā)器或發(fā)射器,消除了對(duì)穿過容器的通信端口的需要。因此,應(yīng)理解,任何提及穿過所述容器的電子通信路徑可以包括無線通信路徑。在本特殊實(shí)施例中,測(cè)力傳感器和主機(jī)之間的通信通過指定測(cè)力傳感器排札、R2, R3的每一排中的一個(gè)測(cè)力傳感器L作為基準(zhǔn)測(cè)力傳感器向主機(jī)傳送指定排的所有測(cè)力傳感器的負(fù)載讀數(shù)而得到了簡化。也就是說,因?yàn)闇y(cè)力傳感器的給定排的所有測(cè)力傳感器上的負(fù)載應(yīng)該相同,所以從每排的一個(gè)測(cè)力傳感器進(jìn)行負(fù)載通信足夠了。在本實(shí)施例中,每個(gè)測(cè)力傳感器上的負(fù)載可能進(jìn)行單獨(dú)報(bào)告。在圖4-5中示出了溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置100的另一示例性實(shí)施例。如圖所示,本溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置100非常類似于圖1-3中描述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5。然而,與溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5依賴外部溫度控制裝置調(diào)節(jié)傳熱流體的溫度不同,本實(shí)施例的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置 100包括容納在容器110內(nèi)的內(nèi)部溫度控制裝置105。內(nèi)部溫度控制裝置105可以設(shè)置于容器內(nèi)以循環(huán)和控制其內(nèi)流體的溫度,例如借助于豎直延伸的導(dǎo)管80。
一個(gè)或多個(gè)供給/排出端口 120可以被提供,用于在開始時(shí)供給傳熱流體至容器 110并且隨后從容器排出傳熱流體。這種排出端口 120可以設(shè)置于容器110的座部分115 中,如圖所示,但也可以設(shè)置于別處,作為上述位置的替代或附加。除了增加溫度控制裝置105之外,本實(shí)施例的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置100可以基本上類似于圖1-3的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5。例如,本溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置100可以包括與前面的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5相同的支撐構(gòu)件50、支撐板40和測(cè)力傳感器接收器55。測(cè)力傳感器L 也可以與如上所述的相同的方式支撐在溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置100的容器110內(nèi),并且本裝置也可如上所述地被安裝到加載裝置65和被測(cè)試的測(cè)力傳感器L上。當(dāng)然與溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5 —樣,本實(shí)施例的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置100也可以有其它設(shè)計(jì)。本發(fā)明的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置的又另一示例性實(shí)施例在圖6a_6b和7中進(jìn)行了描述。雖然類似于在圖1-5中示出并且在上面描述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置5、100,但本實(shí)施例的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置125通過使測(cè)力傳感器130與固體傳熱元件135接觸實(shí)現(xiàn)了傳導(dǎo)式熱傳遞,因此,消除了密封容器的需要。圖6a示意出測(cè)力傳感器130在壓力機(jī)140內(nèi)被設(shè)置于上和下傳熱元件135之間。 雖然為簡單起見,圖6-7示意性地表示傳熱元件被直接設(shè)置于測(cè)力傳感器和壓力機(jī)之間, 但應(yīng)了解,與圖1-5中示出的相同或類似的結(jié)構(gòu)也可以在本實(shí)施例中使用。如在圖6b的放大圖中可以看出的,本實(shí)施例的傳熱元件135被劃分為兩個(gè)溫度區(qū) \、T2,它們優(yōu)選通過隔熱器145分隔開。每個(gè)溫度區(qū)包括多個(gè)溫度控制的流體可以經(jīng)過的相應(yīng)流道FpF2。從圖6a的概要圖中可以了解,在圖6b中描述的傳熱元件135被定位成用于放置測(cè)力傳感器130的上端。還應(yīng)理解,位于測(cè)力傳感器130底端的傳熱元件135處于相反的定向。同樣,每個(gè)傳熱元件135的第一溫度區(qū)T1處于其隔熱器145與壓力機(jī)140之間。類似地,每個(gè)傳熱元件135的第二溫度區(qū)T2處于其隔熱器145與測(cè)力傳感器130之間?,F(xiàn)在參考圖7的示意性布線圖(plumbing diagram),可以理解每個(gè)傳熱元件135 的第一溫度區(qū)T1被置于與保持于環(huán)境溫度或環(huán)境溫度附近的加壓流體源連通。優(yōu)選地,每個(gè)傳熱元件135的第二溫度區(qū)T2可在保持于不同溫度的加壓流體源之間切換。例如,圖7 描述了這樣一種系統(tǒng),其中傳熱元件135的第二溫度區(qū)T2可在三個(gè)不同的加壓流體源之間切換,每個(gè)加壓流體源被保持于不同的溫度。用這種方式,處于環(huán)境溫度Tiw、低于環(huán)境溫度Iffi或高于環(huán)境溫度Ts的流體可以流經(jīng)傳熱元件135的第二溫度區(qū)。這允許相關(guān)聯(lián)的測(cè)力傳感器130的傳導(dǎo)加熱或冷卻,如參考圖6a可以理解的,并且允許在任何不同的測(cè)力傳感器溫度下進(jìn)行溫度補(bǔ)償測(cè)試。另外,通過將每個(gè)傳熱元件135的第一溫度區(qū)的溫度保持于環(huán)境溫度下并且采用隔熱器,可以保證預(yù)期的測(cè)試溫度不受來自壓力機(jī)140或其它結(jié)構(gòu)的熱傳遞影響。這種設(shè)計(jì)最小化了能量消耗并且允許非常短的溫度穩(wěn)定時(shí)間。圖6-7的傳熱元件135的可選形式150在圖8中示出了。此裝置150以類似于在上面關(guān)于圖6-7的裝置135所描述的方式操作。但是,與通過使流體流經(jīng)來調(diào)節(jié)第一和第二傳熱元件溫度區(qū)1\、T2中每一個(gè)的溫度不同,本傳熱元件150的第一和第二溫度區(qū)1\、T2 通過珀耳帖元件155或類似裝置控制。如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員所理解的,珀耳帖元件是其中熱傳遞方向可以被控制的元件。因此,珀耳帖元件可以與傳熱元件一起使用,以與在上面關(guān)于圖6-7的流體控制的實(shí)施例125所描述的相同的方式加熱或冷卻相關(guān)聯(lián)的測(cè)力傳感器。
雖然這里沒有示出,但應(yīng)該很顯然的,裝配后的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置也可以以大體水平的方向安裝到合適的加載裝置上,并且這被認(rèn)為落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,用于在加載裝置中進(jìn)行至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的溫度補(bǔ)償測(cè)試,這通過將來自每個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的讀數(shù)提供至適于接收這種讀數(shù)的裝置上而實(shí)現(xiàn),每個(gè)測(cè)力傳感器具有第一和第二端,所述溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置包括流體密封的容器,用于容納所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的每一個(gè),所述容器包括座部分和頂部分,所述容器被配置成在測(cè)試過程中放置在所述加載裝置中;測(cè)力傳感器接收器,其被設(shè)置于所述座部分中,用于接收和可釋放地保持每個(gè)所述數(shù)字式測(cè)力傳感器的第一端;至少一個(gè)支撐板,其被設(shè)置于所述容器中,并且被配置成接收和可釋放地保持每個(gè)所述數(shù)字式測(cè)力傳感器的相反端;所述容器內(nèi)的流體路徑,用于循環(huán)溫度控制的流體;以及穿過所述容器的電子通信路徑,用于允許每個(gè)所述數(shù)字式測(cè)力傳感器與適于在測(cè)試過程中接收所述讀數(shù)的裝置之間的通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,其中所述容器容納有多個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器,它們被成排疊放,每排之間設(shè)置有支撐板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,還包括與每個(gè)支撐板相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器接收器,存在于每個(gè)支撐板給定側(cè)上的測(cè)力傳感器接收器的數(shù)目與存在于相關(guān)排中的數(shù)字式測(cè)力傳感器的數(shù)目對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,還包括 大體垂直穿過每個(gè)支撐板的支撐構(gòu)件。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,其中 所述支撐板為大體三角形的形狀。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,其中最上面的支撐板被通過所述頂部分暴露出來,用于與所述加載裝置接觸。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,還包括 用于控制在所述容器內(nèi)循環(huán)的流體的溫度控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,還包括 用于在所述容器內(nèi)循環(huán)流體的循環(huán)裝置。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,還包括 將所述流體路徑連接至溫度控制流體的外部加壓源的流體端口。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,其中所述流體路徑包括用于在其內(nèi)部循環(huán)溫度控制流體的位于容器中的至少一個(gè)流體導(dǎo)管,所述流體導(dǎo)管從所述座部分附近朝向所述至少一個(gè)支撐板延伸。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的溫度補(bǔ)償測(cè)試裝置,其中適于在測(cè)試過程中接收來自所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的讀數(shù)的裝置是主機(jī)。
12.一種在至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器上進(jìn)行溫度補(bǔ)償測(cè)試的方法,包括 提供測(cè)試裝置,所述測(cè)試裝置還包括用于容納至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的流體密封容器,測(cè)力傳感器接收器,其被設(shè)置于所述容器的座部分中并且被配置成接收和可釋放地保持所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的一端,至少一個(gè)支撐板,其被設(shè)置于所述容器中并且被配置成接收和可釋放地保持所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的相反端,流體路徑,用于允許溫度控制的流體在所述容器內(nèi)循環(huán),和穿過所述容器的電子通信路徑,在所述容器內(nèi)相關(guān)聯(lián)的一對(duì)測(cè)力傳感器接收器之間放置至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器;密封所述容器;將包含至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的所述容器放置于加載裝置內(nèi); 通過所述電子通信路徑將所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器連接至適于在測(cè)試過程中接收來自所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的讀數(shù)的裝置; 提供一定量的溫度控制流體至所述容器;在所述容器內(nèi)循環(huán)流體以使所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器保持于預(yù)期的溫度; 利用所述加載裝置在所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器上施加負(fù)載;以及從所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器上接收讀數(shù),用于產(chǎn)生所述至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的一個(gè)或多個(gè)溫度補(bǔ)償系數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其中 在所述放置至少一個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器的步驟中,多個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感器被同時(shí)成排地疊放在容器中,在每排之間設(shè)置支撐板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中操作每一排的單一測(cè)力傳感器,以報(bào)告其所在的排中的所有測(cè)力傳感器的負(fù)載。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法,還包括下述步驟提供測(cè)力傳感器接收器的配合對(duì),用于支撐放置在所述容器中的每個(gè)數(shù)字式測(cè)力傳感ο
全文摘要
一種用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字式測(cè)力傳感器的溫度補(bǔ)償測(cè)試的裝置和方法。本裝置利用傳導(dǎo)式熱傳遞用于在測(cè)試過程中建立和保持測(cè)力傳感器的溫度。本裝置可以包括被測(cè)試的一個(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器被放置于其內(nèi)的容器。測(cè)力傳感器的溫度控制可以通過使溫度控制的流體循環(huán)通過容器而實(shí)現(xiàn)。然后,將包含所述一個(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器的容器放置于加載裝置內(nèi),在測(cè)試過程中加載裝置在所述一個(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器上施加負(fù)載。來自所述一個(gè)或多個(gè)測(cè)力傳感器的讀數(shù)被用于建立每個(gè)被測(cè)試的測(cè)力傳感器的溫度補(bǔ)償系數(shù)。在其它實(shí)施例中,測(cè)力傳感器的溫度控制可以通過使測(cè)力傳感器與固體傳熱元件接觸而實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01G23/01GK102365541SQ201080014262
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者A·斯基德莫爾, D·雷伯, U·洛爾 申請(qǐng)人:梅特勒-托利多公司