静电力的检测制造技术

本方法用来评估称量对象（2）上的静电荷（5）对天平（1）的称量结果的影响。天平（1）具有测力单元（17）和其上放置了要被称量的对象（2）的负载接收器（6）。在第一预定义正电压（U1）和第二预定义负电压（U2）被交替地施加到被布置在称量对象（2）附近的第一电极（12）上时，测量分别在第一电压（U1）的施加期间和第二电压（U2）的施加期间作用在测力单元（17）上的力，且该测量被记录为第一测量结果（mb1、mc1）和第二测量结果（mb2、mc2）。第一测量结果（mb1、mc1）和第二测量结果（mb2、mc2）之间的差值（Δmb、Δmc）表示驻留在称量对象（2）上的静电荷（5）对称量结果的影响的大小。第一测量结果（mb1、mc1）和第二测量结果（mb2、mc2）之间的差值（Δmb、Δmc）表示归因于称量对象（2）上的静电荷（5）的力中引起称量结果的变化的基本上成比例的部分，并作为信号发送给处理器单元。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本方法用来评估称量对象（2）上的静电荷（5）对天平（1）的称量结果的影响。天平（1）具有测力单元（17）和其上放置了要被称量的对象（2）的负载接收器（6）。在第一预定义正电压（U1）和第二预定义负电压（U2）被交替地施加到被布置在称量对象（2）附近的第一电极（12）上时，测量分别在第一电压（U1）的施加期间和第二电压（U2）的施加期间作用在测力单元（17）上的力，且该测量被记录为第一测量结果（mb1、mc1）和第二测量结果（mb2、mc2）。第一测量结果（mb1、mc1）和第二测量结果（mb2、mc2）之间的差值（Δmb、Δmc）表示驻留在称量对象（2）上的静电荷（5）对称量结果的影响的大小。第一测量结果（mb1、mc1）和第二测量结果（mb2、mc2）之间的差值（Δmb、Δmc）表示归因于称量对象（2）上的静电荷（5）的力中引起称量结果的变化的基本上成比例的部分，并作为信号发送给处理器单元。【专利说明】静电力的检测
本专利技术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，本专利技术还涉及具有执行该方法的能力的天平。
技术介绍
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 Al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 I 813 920 Al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 I 813 920 Al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。
技术实现思路
因此，本专利技术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。该方法通常用于在分析天平和微量天平。电极被布置在称量对象的附近；其不与称量对象接触并且是天平的一部分。作为被施加到第一电极的预定义正电压的结果，该电极会变成被充正电，并且因此，称量对象和电极之间将建立电势和电场的差别。作为电场的结果，力将作用在称量对象与电极之间。关于称量对象的电极的空间布置使得电场对称量结果具有影响。如果称量对象带有正电荷，则电极和称量对象将因为它们具有相同的极性而相互排斥。另一方面，如果称量对象带有负电荷，吸引力将作用在称量对象和被充正电的电极之间。该力的垂直分量将其自己叠加在重力上，从而导致称量结果的变化。如果电极被布置在称量对象下方并且称量对象被该电极吸引，则静电力就作为重力的附加而起作用。相反，如果电极被布置在称量对象上面并在称量对象上施加吸引力，则作用在测力单元上的合力代表重力和静电力的绝对量之间的差别。因此，可以根据所施加的电压的极性、电极相对于称量对象的位置以及称量结果的变化的方向(正或负)来确定称量对象上的静电荷的极性。作用在测力单元上的力被测量并作为第一称量结果被存储在存储器中。接着，第二预定义的负电压被施加到电极上。由于电极上的静电荷的极性变化，静电力将作用在相反的方向上。如果正电压在电极和称量对象之间产生吸引力，电极上的负电压将产生斥力，并且反之亦然。因此，称量结果将更大或更小。作用在测力单元上的力被测量并作为第二称量结果被存储在存储器中。驻留在称量对象上的静电荷越大，则作用在称量对象上的静电力就越大，并且称量结果就越偏离实际重量。如果静电荷存在于称量对象上，则所施加的电压越大，称量结果的变化就越大。这意味着测量方法的灵敏度将增大。可以利用根据称量对象、称量对象的材料或称量对象的大小来选择的不同电压水平来工作。已发现，从50到100伏的电压提供了足够高的灵敏度。施加到电极上的电压可以是固定的或可变的。例如，它可以被控制，以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种评估称量对象（2）上的静电荷（5）对天平（1）的称量结果的影响的方法，所述天平（1）包括测力单元（17）和负载接收器（6），在所述负载接收器（6）上放置了待被称量的所述对象（2），其中，所述方法的特征在于：a)当第一预定的正电压（U1）和第二预定的负电压（U2）被交替地施加到被布置在所述称量对象（2）附近的第一电极（12）时；b)测量分别在所述第一电压（U1）的施加期间以及在所述第二电压（U2）的施加期间作用在所述测力单元（17）上的力，并且所述测量被记录为第一测量结果（mb1、mc1）和第二测量结果（mb2、mc2）；其中c)所述第一测量结果（mb1、mc1）和所述第二测量结果（mb2、mc2）之间的差别（Δmb、Δmc）表示驻留在所述称量对象（2）上的所述静电荷（5）对所述称量结果的影响的大小；并且d)表示归因于所述称量对象（2）上的静电荷（5）的力的基本上成比例的部分并且引起所述称量结果的变化的所述第一测量结果（mb1、mc1）和所述第二测量结果（mb2、mc2）之间的差别（Δmb、Δmc）被作为信号发送到处理器单元。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·比勒，
申请(专利权)人：梅特勒托利多公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH