CN100419381C - 测量装置 - Google Patents

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Abstract

本文所涉及的测量装置(1)，其包括一个带有持久连接的信号电缆(5)和用于传输传感器信号的电缆端连接插头的可更换传感器(2，4)。该测量装置还包括一个带有传感器特定的校准数据的非易失性电子数据存储器(9)，以及一个带有用于连接信号电缆(5)的连接插槽的评估单元(3)。在评估单元(3)中使用校准数据对传感器信号进行分析。数据存储器(9)持久封装在一个单独的存储器外壳(10)内。该存储器外壳(10)能够以不可分离的方式通过一个紧固元件(11)固定到信号电缆(5)或电缆端连接插头(10)上。数据存储器(9)可以连接到评估单元(3)，用于通过一个单独的数据传输信道传输校准数据。

Description

测量装置
本发明涉及一种测量装置，其包括一个带有持久连接的信号电缆和用于传输传感器信号的电缆端连接插头的可更换传感器，还包括一个带有传感器特定的校准数据的非易失性电子数据存储器，以及一个带有用于连接信号电缆的连接插槽的评估单元，其中在评估单元中使用校准数据对传感器信号进行分析。
在带有可更换传感器的测量装置中，每个传感器可简单地通过插口连接与评估单元分隔开来。这样，在出现错误时，尤其是传感器出现错误或者评估单元出现错误时，那些例如用于执行修复工作的元件可以简单地彼此分隔开来，并用相应的完好元件替换。当使用带有不同测量技术参数(如不同测量值或测量范围)的不同传感器时，这些传感器在继续使用评估单元时可以被分别替换，其中评估单元可以通过相应的设置与改变后的传感器测量技术参数相适配。但这类测量装置的缺点是，在每次替换元件、尤其是替换传感器之后，都要对整个测量装置进行一次校准，其作为校准数据形式的结果主要存储在评估单元或连接的PC机的数据存储器中。这不仅耗时长且非常昂贵，而且进一步的缺点在于不能在各个传感器与相应的校准数据之间建立起可靠的关联关系。这可能会导致混淆甚至校准数据的丢失。
为了将辨识数据与测量仪器的传感器相对应，长期以来已知将带有可读代码的数据标签固定到传感器上或者与传感器持久连接的元件上，如连接电缆。由DE 3709717 A1和DE 8321954 U1已知了这样的一种量具(测量装置)，它包括一个带有持久连接的信号电缆和电缆端连接插头的称重单元(传感器)，以及一个带有显示区域(显示器)和用于连接信号电缆的连接插槽的评估单元。在信号电缆上不可分离地固定有一个带有可读取的测量技术参数的数据标签，这些测量技术参数例如包括称重单元的测量范围、上次校准日期和校准有效性等，使得该数据标签在所连接的称重单元中位于评估单元的显示器附近，从而保证了测量技术参数能够按照规定被读取。但是这样做的缺点则在于，不能保证相关的校准数据与各个可替换称重单元之间有可靠的对应关系。另外的缺点在于，需要一种由生产厂家所确定的连接，因此不是任意厂家生产的传感器都能被使用。
由达拉斯半导体公司(Firma Dallas Semiconductor)的产品说明已知了一种测量装置，其包括一个带有持久连接的信号电缆和电缆端连接插头的可替换传感器，以及一个带有用于连接信号电缆的连接插槽的评估单元。在连接插槽内设置有一个作为EPROM或EEPROM的数据存储器，在该数据存储器内存储有对于该传感器特定的校准数据。这样虽然可以实现相对可靠的校准数据与传感器的对应关系，并通过共同的插头连接保证了简单的操作，但却需要由厂家所确定的带有特制插头的探针。另外的缺点在于，将数据存储器设置到连接插头中可能会导致连接插头打开时损坏或更改数据存储器。而且，由于连接插头内的数据存储器和与信号电缆相连的数据导线在空间上非常靠近，可能导致电磁干扰效应，这与在信号或数据传输时出现的传感器信号和/或校准数据失真有关。
因此本发明的任务是提出一种前面所述类型的测量装置，来保证校准数据与各个可更换传感器之间更为可靠且无干扰的对应关系。而且也可以使用带有标准插头的商业上常见的传感器。
根据本发明，该任务与权利要求1中的前序部分相关联地得以解决，即数据存储器持久封装在一个单独的存储器外壳中，该存储器外壳借助于一个紧固元件不可分离地固定到信号电缆或电缆端连接插头上，数据存储器可以与评估单元相连接，用于通过一个单独的数据传输信道来传输校准数据。
通过将数据存储器持久封装在一个单独的存储器外壳中，使这个最好由EPROM或EEPROM构成的数据存储器能够受到可靠的保护，以避免未经授权的访问，进而防止数据损坏和交换，这样就可靠地保证了校准数据免受损害和更改。对于持久封装和不可分离的连接应当这样来理解：即存储器外壳可能会被非专业人员破坏性地打开或者被经过授权的专业人员用专用工具打开。通过存储器外壳与信号电缆之间不可分离的连接，即不能不经过破坏而分离，在校准数据与相应的传感器之间形成了可靠的关联，从而不会使校准数据发生混淆。通过这种不可分离的连接，也可以使用商业上常见的带有标准插头的传感器，并可以方便、可靠地用存储对于传感器特定的校准或辩识特征数据的电子数据存储器进行改装。
在从属权利要求2至13中描述了本发明所述测量装置的具有优点的实施例。
根据本发明的一个优选实施方式，存储器外壳和单独的数据传输信道借助于紧固元件彼此间隔地被固定在信号电缆或电缆端连接插头上。通过信号电缆或数据存储器与存储器外壳之间的间隔，以及使用单独的数据传输信道来传输校准数据，在传输信号和数据时在评估单元内会产生相斥的电磁干扰效应，从而能够持续地防止传感器信号和校准数据的失真。
根据本发明的另一个实施方式，可更换的传感器被设计为pH电极，其校准数据可以由生产厂家在时间上提前的校准过程中通过在至少一种参考流体中的测量计算出来，并存入相应的数据存储器中。这样，在形成pH测量装置时，既可以使用标准的评估单元，也可以使用标准测量电极，从而实现成本优化。而可实现成本优化目的的测量电极必须先用高灵敏度专用传感器对存储在数据存储器上的校准数据进行校准过程之后才能使用。
具有优点的是，除了校准数据之外，传感器的测量技术参数，例如传感器类型、电气连接数据、测量范围、上一次校准日期等也可以存储在数据存储器上。这样就可以通过读取上述技术参数使评估单元的自动自配置成为可能，同时也允许交替地使用完全不同的传感器和唯一的评估单元，例如pH传感器、温度传感器、电导传感器、或者光学传感器。
为了实现不可分离的连接，紧固元件有意设计成带有至少一个倒钩和相应倒槽的可持久连接的保持夹件，其中该保持夹件的材料既可以是金属也可以是稳定的塑料材料。在一个特别有利的实施例中，该保持夹件作为存储器外壳的一部分与存储器外壳相连，所述存储器外壳由紧固元件或保持夹件中包围着数据存储器的容纳空间构成。为此，存储器外壳的第一部分和保持夹件的第一部分最好通过合叶(Knickscharnier)与存储器外壳的第二部分和保持夹件的第二部分连接起来，从而可以通过这两个部分的共同转动同时将存储器外壳和保持夹件持久地锁住。这样，具有优点的是，可以在一道工序中完成存储器外壳的锁紧和存储器外壳与传感器电缆的连接。
用于校准数据传输的单独的数据传输信道可以设计为电缆连接，它包括一个与数据存储器持久连接的、带有端部电缆插头的存储器电缆，以及一个设置在评估单元上的插槽。但是也可以将数据传输信道设计为无线连接，它包括一个设置在存储器外壳中、并与数据存储器持久连接的、带有一个发送/接收端和一个次级天线的转发器，以及一个设置在数据评估单元上的主天线。同时，信号电缆、存储器电缆和/或数据存储器被有意地设计为具有屏蔽功能，以避免电磁干扰。当采用光学传感器或能够给出通过传输光信号的光缆传输的输出信号的传感器时，屏蔽问题就被完全避免了。
为了使用户或客户理解校准数据与相关传感器的可靠对应关系是质量的保证，最好在传感器范围内，也就是说尽可能在传感器上或者至少在传感器附近的信号电缆上，以及在存储器外壳上分别设置一个相同的可读辨识码。该辨识码例如可以是一个序列号，以贴标签的形式或通过激光书写设置到这两个元件上。
根据本发明的另一个具有优点的实施方式，可以根据整个测量进程中的至少一个其它的传感器的传感器信号来读取数据存储器。在设计为pH电极的传感器中，例如可以基于温度传感器和/或电导传感器的传感器信号来读取数据存储器。
除了评估单元之外，在数据存储器后面还可以设置一个微处理器，该微处理器可以基于其他传感器的信号来读取数据存储器。同时，该微处理器还可以将从数据存储器中读出的数据转发给评估单元。但该微处理器也可以使用从数据存储器中读出的数据，从而根据校准数据和其他传感器的数据校正传感器信号，再把校正后的测量信号转发到评估单元。微处理器可以与数据存储器一起设置在紧固元件中。但是也可以将微处理器设置在一个适配器插头中，所述适配器插头例如与另一个传感器直接连接，可选地，也可以插入到紧固元件上。与此相对应，可以通过另一个适配器插头插入另一个传感器。通过适配器插头一方面形成了与数据存储器的连接，另一方面形成了与评估单元的连接。
为了根据整个测量进程中其它传感器信号来直接校准和改变数据，读取与一个传感器相对应的数据存储器，与本申请的主题无关，这对于已有的其它测量装置而言也是有利的。
本发明的其它细节可以由后面的详细说明和附图给出，其中本发明所述测量装置的优选实施方式作为示例来描述。
如图中所示：
图1：本发明所述测量装置的第一种实施方式的空间示意图，
图2：带有存储器电缆的紧固元件的空间示意图，
图3：本发明所述测量装置的第二种实施方式的俯视图，该测量装置在外部接口处带有无线连接，
图4：图1中所示的本发明所述测量装置的外部接口处的俯视图，
图5：本发明所述测量装置的俯视图，该测量装置在外部接口处带有位于电缆端连接插头处的紧固元件，
图6：本发明所述测量装置的俯视图，该测量装置在外部接口处带有位于紧固元件内的附带的微处理器和附带连接的传感器，以及
图7：本发明所述测量装置的俯视图，该测量装置在外部接口处带有耦合到紧固元件上的、具有微处理器和连接的第二传感器的第一适配器插头，以及带有连接的第三传感器的第二适配器插头。
图1所示的测量装置1的主要元件包括一个传感器2和一个评估单元3。为了传输传感器信号，这个目前设计为pH电极4的传感器2设置有一个持久连接的信号电缆5和电缆端连接插头6(见图4)，从而相对于评估单元3而言是可更换的。评估单元3在其背面7具有一个连接插槽8，用于连接信号电缆5或连接插头6。传感器2与一个非易失性电子数据存储器9相对应，该电子数据存储器最好设计为EPROM或EEPROM，并在该电子数据存储器9中存储有传感器2的对于传感器特定的校准数据，这些校准数据是分析传感器信号时所必需的。根据本发明，数据存储器9被持久封装在独立的存储器外壳10内，这个存储器外壳由紧固元件11的包围着数据存储器9的容纳空间构成。存储器外壳10借助于紧固元件11不可分离地、但以一定间隔固定在信号电缆5上。为了将校准数据传输到评估单元3，数据存储器9通过一个目前设计为电缆连接13的独立的数据传输信道12与评估单元3相连接，其中电缆连接13包括一个与数据存储器9持久连接的、带有端部电缆插头15(见图2)的存储器电缆14，以及一个设置在数据评估单元3的背面7的插槽22。
紧固元件11被设计为带有至少一个倒钩和与之相对应的倒槽的可持久锁住的保持夹件16组成，目前它作为存储器外壳10的一部分与存储器外壳相连，使得存储器外壳10的第一部分和保持夹件16的第一部分通过一个合叶17与存储器外壳10的第二部分和保持夹件16的第二部分相连，而保持夹件16可以通过这两部分的共同转动在一道工序中与存储器外壳10持久锁定在一起。
与图5相对应，紧固元件11’或保持夹件16’也以不可分离的方式与固定在电缆插头6上。这样紧固元件11’就能够通过自身的插头与评估单元相连接。
通过设置本发明所述的数据存储器9，可以实现校准数据与相应传感器(2)的可靠关联，即校准数据的混淆和更改几乎变得不可能。通过数据存储器9与信号电缆5之间设置的间隔，以及通过使用用于将校准数据传输到评估单元3的独立的数据传输通道12，避免了传感器信号和校准数据间的电磁影响或干扰，从而进一步避免了数据失真。
在如图3所示的测量装置1’的第二种实施方式中，数据传输通道12被设计为无线连接18，它包括一个设置在存储器外壳10内、与数据存储器9持久连接的、带有发送/接收部分和次级天线20的转发器19，以及一个设置在评估单元3中的主天线21。为了在这种情况下达到传感器信号的无干扰传输，信号电缆5特意设计为具有电磁屏蔽，或者被设计为受到屏蔽的同轴电缆。
在测量装置1”的第三种实施方式中，紧固元件11”内除了数据存储器9之外还设置有一个微处理器23。这个紧固元件11”一方面通过信号电缆5与设计为pH电极4的传感器2相连接，另一方面还与引至温度传感器25的第二根信号电缆24以及引至电导传感器27的第三根信号电缆26相连接。
在图7所示的另一种实施方式中，微处理器23设置在一个与紧固元件11”相连的适配器插头28中。第二根信号电缆24在该实施例中与适配器插头28相连接。在使用电导传感器27时，第二个适配器插头29可以通过第一个适配器插头28与紧固元件11”相连接。
传感器25、27的信号直接或者在特定情况下通过数据存储器9被送至微处理器23，使得微处理器可以根据传感器25、27的信号从数据存储器9中读出传感器2的传感器数据，并可直接继续转发到评估单元3。但是，微处理器23也可以根据数据存储器9中所存储的校准数据和传感器25、27的数据来校正传感器2的传感器信号，并将校正后的测量数据转发到评估单元3。

Claims (22)

1. 一种测量装置，包括一个可更换的传感器，所述可更换的传感器带有持久连接的信号电缆和电缆端连接插头，所述信号电缆和所述电缆端连接插头用于传输传感器信号，所述测量装置还包括一个带有对于传感器特定的校准数据的非易失性电子数据存储器，以及一个带有用于连接信号电缆的连接插槽的评估单元，其中在评估单元中使用校准数据对传感器信号进行分析，其特征在于，数据存储器(9)被持久封装在一个单独的存储器外壳(10)中，该存储器外壳(10)借助于紧固元件(11)不可分离地固定到信号电缆(5)或电缆端连接插头(6)上，并且为了传输校准数据，数据存储器(9)通过一个单独的数据传输信道(12)与评估单元(3)相连接。
2. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，存储器外壳(10)和单独的数据传输信道(12)借助于紧固元件(11)彼此间隔地固定在信号电缆(5)或电缆端连接插头(6)上。
3. 根据权利要求1或2的测量装置，其特征在于，所述可更换的传感器(2)被设计为pH电极(4)，它的校准数据在一个校准过程中通过在至少一种参考流体中的测量被计算出来，并被存储到相应的数据存储器(9)中。
4. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，所述可更换的传感器(2)的附带的测量技术参数被存储在数据存储器(9)中。
5. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，外壳(10)由紧固元件(11)包围着数据存储器(9)的容纳空间构成。
6. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，紧固元件(11)被设计为可持久锁住的、带有至少一个倒钩和相应的倒槽的保持夹件(16)。
7. 根据权利要求6的测量装置，其特征在于，所述保持夹件(16)作为存储器外壳(10)的一部分与存储器外壳相连接。
8. 根据权利要求6或7的测量装置，其特征在于，紧固元件的第一部分与存储器外壳(10)的第一部分通过合叶(17)与紧固元件(11)的第二部分和存储器外壳(10)的第二部分相连接，使得可以通过这两部分的共同转动彼此持久锁定在一起。
9. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，数据传输信道(12)被设计为电缆连接(13)，所述电缆连接包括与数据存储器(9)持久连接的、带有端部电缆插头(15)的存储器电缆(14)，以及设置在数据评估单元(3)上的插槽。
10. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，数据传输信道(12)被设计为无线连接(18)，所述无线连接包括设置在存储器外壳(10)中的、与数据存储器(9)持久连接的、带有发送/接收部分和次级天线(20)的转发器(19)，以及一个设置在评估单元(3)中的主天线(21)。
11. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，所述可更换的传感器(2)输出光输出信号，并且信号电缆(5)被设计为传输光信号的光导。
12. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，信号电缆(5)和/或数据存储器(9)具有电磁屏蔽。
13. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，在所述可更换的传感器(2)上或附近、以及在存储器外壳(10)上分别设置有相同的可读辨识码。
14. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，根据除所述可更换的传感器之外的至少一个其它传感器(25，27)的传感器信号来读取数据存储器(9)。
15. 根据权利要求1的测量装置，其特征在于，数据存储器(9)通过一段信号路径与除所述可更换的传感器之外的至少一个其它传感器(25，27)相连接。
16. 根据权利要求14或15的测量装置，其特征在于，所述可更换的传感器被设计为pH电极(4)，而除所述可更换的传感器之外的其它传感器被设计为温度传感器(25)和/或电导传感器(27)。
17. 根据权利要求14的测量装置，其特征在于，除了评估单元之外，在数据存储器(9)后面还设置有微处理器(23)，该微处理器根据除所述可更换的传感器之外的其它传感器(25，27)的信号读取数据存储器(9)。
18. 根据权利要求17的测量装置，其特征在于，微处理器(23)将从数据存储器(9)中读出的数据转发到评估单元(3)。
19. 根据权利要求17的测量装置，其特征在于，微处理器(23)根据校准数据和除所述可更换的传感器之外的其它传感器(25，27)的数据对传感器信号进行校正，并将校正后的测量数据转发到评估单元(3)。
20. 根据权利要求17至19中任一项的测量装置，其特征在于，微处理器(23)设置在所述紧固元件中。
21. 根据权利要求17至19中任一项的测量装置，其特征在于，微处理器(23)设置在一个适配器插头(28)中。
22. 根据权利要求17的测量装置，其特征在于，除所述可更换的传感器之外的其它传感器(25，27)通过一个与所述紧固元件相连接的适配器插头与数据存储器和/或微处理器相连接。
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