利用频谱分析的称重装置的制作方法

1.本发明涉及一种称重装置、尤其是用于厨房的称重装置，以及一种炉灶或者一种家具、尤其是厨房家具，其具有根据独立权利要求的前序部分的这种类型的称重装置。本发明也涉及一种用于运行这种称重装置的方法以及涉及一种用于这种类型的称重装置的或者说用于执行本发明的方法的装置单元。


背景技术：

2.已知结构类型极不同的秤，这些秤例如借助应变片、或者借助电容传感器或者光学传感器测量支撑板的保持件的弹性变形。
3.wo02/26002描述一种具有内置的秤的炉灶，其中，待测量的物体的重量通过检测炉灶的支撑板的静态变形来确定。为此，在支撑板下方中心的位置需要合适的检测器。这些检测器必须能够精准地测量变形，这非常困难，因为必须在没有合适的参考位置的情况下测定绝对位置。


技术实现要素：

4.本发明的任务在于，提供一种称重装置以及尤其是一种炉灶、一种家具、尤其是厨房家具或者一种开头所述类型的方法，所述装置、炉灶、家具或者方法均允许简单而准确地称重。
5.该任务通过根据独立利要求的称重装置、炉灶、家具和方法解决。
6.因此，称重装置、尤其是适用于厨房的称重装置具有如下元件：
[0007]-支撑板：所述支撑板用于支撑应测量质量的物体。
[0008]-控制装置：所述控制装置控制称重过程。
[0009]-至少一个激发机构：所述激发机构这样布置和构造，使其能够在支撑板中产生机械振动。
[0010]-至少一个测量机构：所述测量机构这样布置和构造，使其能够测量所述机械振动。
[0011]
此外，所述称重装置(优选其控制装置)构造用于如下用途：
[0012]-借助激发机构和测量机构测定支撑板(其上放置有物体)的振动的至少一个频谱特性，以及
[0013]-利用所述频谱特性以确定物体的质量。
[0014]
本发明基于如下认识：(如较靠后还将更详细地解释的那样)支撑板连同其上放置的要测量的物体的振动的频谱特性与物体的质量有关。这种频谱特性能够以简单的方式准确地确定并且用于质量测量。
[0015]
尤其是所述频谱特性至少包括支撑板的共振频率，例如其方式为：所述频谱特性是这种共振频率或者直接地或间接地与这种共振频率有关。
[0016]
为了由支撑板的频谱特性确定质量，根据实际情况存在不同的可能性，较靠后还
将对这些可能性更详细地进行描述。
[0017]
尤其是所述控制装置构造用于，
[0018]
测定所述振动的至少两个不同的频谱特性，以及
[0019]
利用所述至少两个频谱特性来确定物体的质量。
[0020]
由此能够实现较高的精确度，和/或除了质量之外还能够测定或者排除另外的未知参数，即例如对象的直径(例如在对象是锅的情况下)或者物体在支撑板上的位置参数。
[0021]
有利地，所述控制装置构造用于，
[0022]
测定支撑板的至少两个本征模态的共振频率，以及
[0023]
利用所述至少两个本征模态的共振频率以确定物体的质量。
[0024]
对于矩形或者正方形支撑板，激发机构和/或测量机构有利地在公差t范围内设置在支撑板的对角线中的至少一条对角线上，其中，公差t最高为支撑板的最短边长的10％。此外，激发机构与所述对角线中点的间距d1和/或测量机构与所述对角线中点的间距d2在对角线长度l的5％至45％之间的、尤其是在25％至45％之间的范围内。
[0025]
如果不仅激发机构、而且测量机构也在所述定义的意义中处于对角线中至少一条对角线上，则在此，两个机构能够处于同一条对角线上或者处于不同的对角线上。
[0026]
在一种优选的实施方案中，激发机构和测量机构处于不同的对角线上，其中，在激发机构和测量机构之间，在支撑板下方设置有操作区，因为在这种情况下，通常在所述机构的位置上未设置有任何加热元件。
[0027]
这是基于如下认识：至少大多数低模态在对角线上的所述区域内不具有振动节点，即如果将激发机构和/或测量机构设置在该区域内，则能够良好地执行测量。
[0028]
如果设有多个激发机构和/或测量机构，则优选分别至少其中之一应当具有所述的相对于对角线及其中点的布置。
[0029]
本发明也涉及一种具有这种类型的称重装置的炉灶，所述炉灶具有多个加热元件，这些加热元件设置在支撑板下方，使得支撑板构成炉灶的烹饪表面。
[0030]
此外，本发明也涉及一种具有这种类型的称重装置的家具、尤其是厨房家具。支撑板优选地设置在所述厨房家具的上侧面上，使得支撑板构成厨房家具的工作表面。
[0031]
最后，本发明也涉及一种用于运行这种类型的称重装置的方法。该方法至少包括如下步骤：
[0032]-借助激发机构在支撑板中产生机械振动，
[0033]-借助测量机构测量所述振动的至少一个频谱特性，以及
[0034]-利用振动的所述至少一个频谱特性以确定支撑板上的物体的质量。
[0035]
有利地，也能够将激发机构用于，与使用者进行通信，其方式例如为：借助激发机构为使用者生成触觉的或者声学的信号。
[0036]
本发明也涉及一种用于根据本说明书的炉灶、家具或者方法的测量装置，所述测量装置适合于布置在支撑板上。其至少包括如下元件：
[0037]-用于在支撑板中产生机械振动的至少一个激发机构，以及
[0038]-用于测量所述机械振动的至少一个测量机构。
[0039]
所述装置单元构造用于：
[0040]-借助激发机构和测量机构测定所述振动的至少一个频谱特性，以及
[0041]-利用所述频谱特性来确定物体的质量。
[0042]
此外，所述测量装置能够具有从属权利要求中所述的特性。其例如能够构成为智能手机、平板电脑、计算机等。
[0043]
本发明例如能够用于称量支撑板上的烹饪容器或者其内容物。本发明也能够用于，基于重量测量(或者重量的变化)控制烹饪过程和/或为使用者生成指令。
附图说明
[0044]
本发明的另外的构造方案、优点和应用由从属权利要求中以及从后续根据附图进行的描述中得出。附图如下：
[0045]
图1示出炉灶的第一实施方案沿着图2的线i-i的剖视图，
[0046]
图2从上方示出图1的炉灶，
[0047]
图3示出称重装置的几个部件的方框图，
[0048]
图4示出根据负载物的质量的最低共振频率f1的值的示例，
[0049]
图5示出根据负载物的质量和半径的最低共振频率，
[0050]
图6示出根据负载物的质量和直径的第二共振频率，
[0051]
图7示出在给定的第一共振频率和第二共振频率下质量和半径的可能的值，
[0052]
图8示出炉灶的第二实施方案沿着图2的线i-i的剖视图，
[0053]
图9示出具有称重装置的厨房家具的剖视图，
[0054]
图10示出对从支撑板的模态分析中确定对于激发机构和测量机构的优化的位置的图解，
[0055]
图11示出具有神经网络的控制装置的一种实施方案，以及
[0056]
图12示出一种实施方案，在该实施方案的情况下，激发机构和测量机构从上方设置在支撑板上并且集成在测量装置中。
具体实施方式
[0057]
定义
[0058]
待测量的对象的“直径”可理解为对象与支撑面的接触表面的直径，其中(理想化地)假设，支撑板的表面和对象的底侧面是完全平整的。作为替选，这一概念可理解为秤所看到的“真实”直径。
[0059]
支撑板“由玻璃陶瓷制成”这一特征可理解为，除了可能的铭牌、涂层和/或其它表面元件之外，支撑板至少90％是由玻璃陶瓷制成的。
[0060]
振动的“频谱特性”描述支撑板的运动在其被激发的情况下的至少一个特性。在此，这例如可以是特定频率下的振幅或者相位、特定频谱特性(例如频谱的峰值)的频率、在激发与响应之间的或者在支撑板的不同位置上的运动之间的时间延迟，在短时激发的情况下的上升特性或者衰变特性等。
[0061]
基本结构
[0062]
图1至图3示出炉灶，该炉灶具有例如由玻璃陶瓷制成的支撑板1和例如在支撑板1下方的四个加热元件2。
[0063]
在支撑板1的底侧面上设置有装置结构3，该装置结构容纳炉灶的电气部件和另外
的机械部件。该装置结构具有装置框架4，所述装置框架固定在支撑板1的底侧面上。
[0064]
装置框架4在示出的实施方案中具有与支撑板1的轮廓相同的形状，但是它在所有侧面上均与支撑板1的外边缘5间隔开，使得支撑板1构成水平地突出于装置框架4延伸的突出部6。然而，装置框架4在其形状方面也能够不同于支撑板1。
[0065]
突出部6能够用于将支撑板安装在厨房家具的板7的开口中。
[0066]
有利地，装置框架4在每个长边上的多个点处、尤其是沿着相应的整个长度与支撑板相连接，例如借助粘合。由此，装置框架4构成用于在支撑板的中心区域内的振动运动的限定的振动框架，所述振动框架使支撑板1的机械共振与装置在外边缘5上的安装细节更加不相关。这对于下面描述的测量方法是有利的。
[0067]
此外，装置框架4优选地具有至少为支撑板1的80％、但至多为98％的直径，使得对于所有的对角线方向来说，径向地在装置框架内部保留较大的区域，在该区域内，支撑板1能够基本上自由地振动，但是同时有足够的突出部6可供用于安装。
[0068]
有利地，支撑板1应当能够在装置框架4内部自由振动，其方式为：在那里例如未固定有任何刚性的、笨重的构件，但必要时激发机构例外。
[0069]
测量技术
[0070]
无论称重装置的具体构造方案如何(例如称重装置是否是炉灶的或者其它组件的部件)，本发明的测量技术均是基于如下思想，即测定支撑板1的至少一个机械共振频率。由此能够确定设置在支撑板上的负载物10的质量。这将在下面更详细地描述。
[0071]
支撑板1对于垂直于支撑板1的偏转具有不同的共振振动模态(下面称为“本征模态”或者“模态”)。例如，如果假设，在具有最低固有频率的本征模态下，在装置框架4的区域内不发生运动，则在这种模态下，板的中心运动最剧烈，即在支撑板1的中央构成波腹并且沿着装置框架4构成节点。在具有次低频率的模态下，在矩形板的情况下，反向的偏转的两个振动波腹相互间隔开地处于支撑板1的纵向中轴线上，等等。
[0072]
在此，在最低模态下支撑板1的振动运动(即偏转)基本上在竖直方向上发生。
[0073]
如果此时将负载物10放置到支撑板1上，则共振频率通常会下降，并且所述模态也可能在形状和振幅分布方面发生变化。所述变化一方面与负载物10的质量有关，但是另一方面也与其形状(即与形状以及尤其是在负载物10和支撑板1之间的接触表面的直径)及其位置有关。
[0074]
由此，通过测量至少一个或者必要时测定多个共振频率，能够测量出负载物的质量以及可能的另外的参数。
[0075]
为了执行相应的测量，称重装置具有至少一个激发机构12和至少一个测量机构14，如图2中示出的那样。
[0076]
借助激发机构12使支撑板4开始机械振动，尤其是垂直于支撑板4的表面进行机械振动。借助测量机构14能够测量所述振动。
[0077]
激发机构12例如可以是机电锤，其对板施加短时的撞击。由此在宽的频率范围内激发振动。在此，在共振频率下产生最强的振动幅度。所述振动幅度能够通过对测量机构14的信号的频谱分析来测量，例如借助傅里叶分析。
[0078]
测量机构14例如可以是麦克风，或者能够作为电容式或者光学测量机构测定支撑板在给定的点处与时间相关的偏转。测量机构尤其可以是加速度传感器。
[0079]
在一种其它的实施方案中，激发机构12例如能够构成为可激发具有期望的频率的振动的质量体，或者构成为扬声器，借助其能够在某一部位上将周期性的力施加到支撑板4上。
[0080]
在这种情况下，激发机构12的频率例如能够通过多个频率进行调谐，并且然后针对每个频率分析测量机构14的信号，以便由此确定具有最强振动幅度的频率。
[0081]
在一种另外的实施方式中，能够借助激发机构同时产生多个频率分量，以叠加信号的方式。在此，例如可以是多个周期性信号的叠加，或者也能够产生噪声，尤其是白噪声或者粉红噪声。在这些情况下，测量机构的信号例如能够借助频谱分析、尤其是借助傅里叶变换进行分析。
[0082]
在一种另外的实施方案中，激发机构12和测量机构14能够由同一构件构成，例如由设置在永磁体附近的电线圈构成，其中，要么线圈与支撑板相连接，要么永磁体与支撑板相连接。由于通过线圈的短时电流冲击将力脉冲施加到支撑板1上，并且然后测量通过线圈的电流曲线，以分析在力脉冲后所述板的运动。作为替选，例如能够借助已知的电压(或者以已知的电流)使激发机构12运行，并且然后测量电流(或者电压)，以便从中推导出用于振动的信号。
[0083]
有利地，激发机构12和测量机构14处于支撑板1的最低频率共振显示出剧烈运动的点处，即它们远离相应的振动节点。因此，它们优选地要么精确地、要么至少在特定的公差t范围内设置在支撑板的对角线d中的至少一条对角线上，即在对角线和测量机构14之间的间距应当小于公差t。该公差t仅占支撑板1的较短的边长h的极小比例，优选地最高为边长h的10％。
[0084]
在此，对角线d可理解为是在支撑板1的相对置的两个角点之间的连接线，或者如果支撑板1与产生振动节点的刚性装置框架4相连接，则长度d为在装置框架4的相对置的两个角点之间的连接线。
[0085]
出于相同的原因，激发机构12与对角线d的中点的间距d1优选地在对角线d的长度l的5％至45％之间的范围内，尤其是在25％至45％之间的范围内。同样地，测量机构14与对角线d的中点的间距d2优选地在对角线d的长度l的5％至45％之间的范围内，尤其是在25％至45％之间的范围内。
[0086]
在一种特别优选的实施方案中，激发机构12和测量机构14处于不同的对角线上，如在图2中对于测量机构14”示出的那样。在此，位置有利地选择为，在这两个机构12、14”之间设置有炉灶的操作区18，因为在炉灶的情况下，加热元件2通常在操作区18的侧面上略微后移。由此更易于将机构12、14”设置在低温区域内。
[0087]
图3示出称重装置的与称重关联使用的部件中的几个部件的方框图。尤其是设有控制装置16，该控制装置经由合适的接口电路与激发机构12和测量机构14相连接。此外，设有所述操作区18，例如触敏屏幕，以显示质量和/或必要时显示其它参数和/或以接收使用者的指令。
[0088]
图4示出由玻璃陶瓷制成的、宽度为910mm、长度为514mm、厚度为4mm的、用于具有不同质量的负载物的矩形支撑板1的最低频率模态的共振频率f1。在此，已将直径为148mm的容器放置到支撑板1的中心并且逐渐装满水，以增加其质量。
[0089]
如可见的那样，共振频率f1随着负载的增加而降低。
[0090]
由此能够很容易地从频率中确定质量。
[0091]
但是，单从最低频率共振中确定质量的前提是，负载物的实际直径以及位置是已知的。
[0092]
例如，如果假设负载物的直径也改变，但在每次测量时都将其放置到支撑板1的中心，则最低频率共振f1与直径和质量有关。这在图5中进行了说明，其中，“锅半径”表示负载物的半径，“质量”表示负载物的质量，“模态1”表示频率f1。
[0093]
在图表空间中示出对于不同的半径，质量相对于频率的曲线。在“质量”与“锅半径”平面中示出可能的数值对曲线作为对于测量到的频率f1＝45,092hz的示例。
[0094]
图2示出相同示图，但是在纵轴上示出的是次低共振频率f2，并且在“质量”与“锅半径”的平面中的曲线示出可能的数值对作为对于测量到的频率f2＝109,878hz的示例。
[0095]
如果此时将图5和图6的“质量”与“锅半径”平面中的两条曲线一起观察，则得到根据图7的示图。该示图示出，在本发明的装置结构中，在f1＝45,092hz且f2＝109.878hz的情况下，质量约为1.5kg，半径约为100mm。
[0096]
这说明，除了质量之外，从对至少两个共振频率f1、f2的测量中能够确定或者补偿第二个参数，在这里例如是负载物的直径。
[0097]
相当近似地，给定的本征模态的共振频率与质量m、直径d和例如用x和y坐标表示的位置这几项参数有关。换言之，也就是说对于模态1、2、3等的频率适用：
[0098]
f1＝f1(m,d,x,y)(1)
[0099]
f2＝f2(m,d,x,y)
[0100]
f3＝f3(m,d,x,y)
[0101]
…
[0102]
在此，函数f1、f2等例如能够从校准测量和/或理论计算中确定。对于理论计算，例如能够在有限元模拟的范畴中执行模态分析。
[0103]
(1)表示由n个独立方程组成的方程组，各独立方程的左侧能够分别测量出并且其函数f1、f2
…
fn分别已知。质量m通常是未知的。如果其它参数d、x和y已知，则测量一个模态(n＝1)、优选测量f1的模态就足以确定质量。
[0104]
但是也能够测量一个以上的模态，在这种情况下存在超定方程组，从该超定方程组中例如能够借助平差计算确定更准确的结果。
[0105]
如果直径d也是未知的，则必须测量n＝2或者更多个模态的频率。
[0106]
例如，如果除了直径d之外，位置坐标x和y也是未知的，则有利地测量至少n＝4个模态。
[0107]
优选地确定至少n＝2、尤其是至少n＝3个本征模态的共振频率并且用于确定质量m。
[0108]
有利地，测量到的共振频率是支撑板的最低共振频率。这些共振频率最好能够相互区分，并且此外对应大的“波长”，因此，所述共振频率在可能的情况下对位置和直径敏感度较低。
[0109]
应当注意的是，附加于或者替代于共振频率，也能够将支撑板1的振动的其它特性用于重量测量，参见较靠后的“其它频谱特性和/或分析”段落。
[0110]
校准
[0111]
除了负载物的所述参数外，共振频率例如也与支撑板如何安装有关。
[0112]
例如，频率与支撑板1在相应的厨房家具中的安装有关，尤其是当装置框架4不能使突出部6中的振动完全与支撑板1的内部区域中的振动脱耦时。
[0113]
因此，优选地在装置安装后对其进行校准。
[0114]
在一种特别简单的实施方式中，装置的控制装置16例如能够构造用于，在已知负载m的情况下、尤其是在空载状态(m＝0)中执行校准测量。
[0115]
例如，以这种方式能够确定自由振动的对角线d的长度l作为校准参数，然后能够确定方程1的函数f1、f2等。
[0116]
毛重测量和皮重测量
[0117]
附加于此或者替代于此，控制装置16构造用于，对空的容器(“皮重测量”)和满的容器(“毛重测量”)执行测量。如果容器的质量为m1，填充物的质量(使用者希望测量该质量作为净值)为m2，则由此能够为第一共振频率f1和第二共振频率f2确定四个值f11与f12(针对f1)和f21与f22(针对f2)：
[0118]
f11＝f1(m1,d,x,y)(2)
[0119]
f12＝f1(m1+m2,d,x,y)
[0120]
f21＝f2(m1,d,x,y)
[0121]
f22＝f2(m1+m2,d,x,y)
[0122]
在此，控制装置16优选地假设，容器的位置x、y和直径d在皮重测量和毛重测量之间不发生变化。
[0123]
以这种方式能够为每个模态获取两个测量值，使得有附加的测量值可供使用，这允许确定附加的未知参数或者(例如通过平差计算)更精确地测量超定参数。
[0124]
在此，控制装置16能够构造用于，在皮重测量完成后向使用者显示，必须装填容器以执行毛重测量，或者能够设有输入器件，该输入器件允许使用者指定，测量是皮重测量或是毛重测量。
[0125]
定位辅助装置、强化区域
[0126]
如所述的那样，位置坐标x、y一般是未知的。由此增加了测量的不确定性，和/或必须测量较大数量的模态。
[0127]
因此，称重装置有利地配备有定位辅助装置22(参见图2)，该定位辅助装置为待测量的物体标记额定位置。在此，例如可以是安装在支撑板1上的同心环或者类似标记。
[0128]
定位辅助装置22有利地设置在支撑板1的中央，因为在定中的物体上通常能够执行极精确的测量。然而，定位辅助装置也能够设置在离中央稍远的位置，例如能够为每个“烹饪区”分别设有定位辅助装置。
[0129]
在图8中示出的一种另外的实施方案中，定位辅助装置22构成支撑板中的优选为环状的突出区域24，即向上突出于支撑板1的上侧面的平均高度的区域，优选突出至少1mm。
[0130]
这种构造方案具有如下优点：所述突出区域24能够与实际负载物10的直径尺寸无关地确定有效接触直径d(至少当实际直径大于d时)，所述有效接触直径例如在方程(1)中使用。
[0131]
尤其是所述突出区域24的直径d为了稳定支撑常用的烹饪容器至少为5cm，但不大于15cm，尤其是不大于10cm，以使其小于常用烹饪容器中的大多数烹饪容器。
[0132]
所述突出区域24例如也能够构成为环或者构成为不连续的多个子区域。
[0133]
替代于或者附加于定位辅助装置，支撑板1能够具有强化区域25a，其中，支撑板1在强化区域25a内部的刚性大于外部的刚性，优选大至少50％。该强化区域构成对象10的额定支撑位置。由于所述强化，模态变得更加与对象的直径无关。
[0134]
例如，所述强化区域能够通过支撑板1的加厚部25b实现。在此，加厚部25b与支撑板1一件式地成型或者作为附加的结构元件安装，例如通过粘合。有利地，加厚部25b设置在支撑板1的下方，使得支撑板1的上侧面保持平整。
[0135]
优选地，所述强化区域的直径至少为10cm，尤其是至少为20cm，和/或小于支撑板1的最大直径的25％。
[0136]
优选地，支撑板的中心处于所述强化区域25a内。
[0137]
作为替选或者作为附加，支撑板1能够具有变薄的区域25c，该区域围绕用于对象的期望支撑区域延伸。由此也能够使模态更良好地与对象的直径脱耦。
[0138]
支撑板在所述变薄区域25c位置上的厚度有利地小于支撑板1在该变薄区域25c的径向内部和外部的厚度的75％。
[0139]
所述变薄区域的内直径又有利地至少为10cm，尤其是至少为20cm，和/或所述变薄区域的外直径有利地最高为支撑板1的最大直径的25％。
[0140]
优选地，所述变薄的区域25c围绕支撑板1的中心延伸。
[0141]
多个激发和/或操纵机构
[0142]
不同的模态能够在测量时经由其频率来区分。但是，这在较高模态的情况下无法总是得到确保，因为根据负载物及其位置和/或其直径的不同，模态也可能在频率顺序上进行调换。
[0143]
因此，为了能够更好地区分各个模态，可能有利的是，在支撑板1的不同位置上设有多个测量机构。因此，例如图2示出第二测量机构14’，该第二测量机构设置在特定模态具有节点的位置上，例如设置在相对置的两个边中点之间的连接线上。由此能够更好地区分各模态并且分配给方程组(1)中的相应函数fi。
[0144]
在多个测量机构14、14’的情况下，控制装置16优选地构造用于，确定在相应共振频率下各测量机构的信号之间的振幅比例和/或相移。
[0145]
也可以考虑，设有多个激发机构12，所述激发机构例如在第一次测量中反向地运行并且在其它的第二次测量中同向地运行，以便有针对性地激发或者抑制特定的模态。
[0146]
激发机构与测量机构的布置
[0147]
上面已经参照图2说明了，激发机构12和/或测量机构14优选地设置在特定区域内，例如设置在矩形支撑板1的一条或者两条对角线上，因为大多数模态在对角线上不具有任何节点。
[0148]
下面将这种考虑稍微概括化。
[0149]
如果假设，称重装置构造用于，确定给定的一组模态的共振频率，因此，应当将激发机构12和/或测量机构14分别设置在所有这些模态的振动幅度(偏转幅度)至少为相应模态的最大振动幅度的25％的部位处。
[0150]
例如，如果控制装置16测量模态0、1和2并且模态0(在支撑板的中心)具有最大振幅a0max，模态1(在支撑板的右半部和左半部)具有最大振幅a1max，并且模态2(在支撑板的
上半部和下半部)具有最大振幅a2max，则在激发机构12的和/或测量机构14的位置上的偏转幅度应当优选地对于模态0至少为a0max
×
0.25，对于模态1至少为a1max
×
0.25并且对于模态2至少为a2max
×
0.25。
[0151]
换言之，激发机构12和/或测量机构14不应过于靠近由控制装置16测量出的模态的节点线中的任何一条节点线。
[0152]
这在图10中说明得更为详细些。在那里，交叉阴影线区域示出各个模态的节点线，分别说明了各节点线适用于哪些模态。因此，根据安装情况，所有模态在支撑板1的边缘处或者装置框架4上都具有节点线。此外，模态2和4沿着较长侧边的边长中点的连接线具有节点线并且模态3和4沿着较短侧边的边长中点的连接线具有节点线。此外，沿着主要方向之一分别构成三个振动波腹的较高的模态5和6在板的长度的或者宽度的大约三分之一处和三分之二处也具有节点线。
[0153]
相应地存在区域a1、a2、
…
，在这些区域上，所有模态具有相对强的振动幅度，即例如对角线上的区域a1-a4(所述区域对应图2说明的位置)，或者例如离对角线稍远的区域a5-a8。将激发机构12和/或测量机构14有利地设置在这些区域a1-a8之一内。
[0154]
有利地，不仅为激发机构12、而且也为测量机构14实现这里描述的这种条件。如果存在多个激发机构和/或多个测量机构，则应当有利地至少为一个激发机构或者至少为一个测量机构实现所述条件。
[0155]
其它频谱特性和/或分析
[0156]
在以上各示例中，作为频谱特性已分别述及支撑板的共振频率。然而，也能够使用支撑板的振动在激发时的其它频谱特性，即例如如下特性中的一个或者多个特性：
[0157]-特定频率下的振动相位。这尤其是指在给定的频率下在激发和振动之间的相对相位。作为替选或者作为附加，也可以是在同一频率下在支撑板1的不同部位上的振动之间的相对相位。
[0158]-振幅或者振幅比例。在此，这例如可以是在给定的频率下的或者在共振的情况下的绝对振动幅度，和/或可以是在不同频率下和/或在支撑板1的不同位置上的相对振动。
[0159]-至少一个共振的频谱宽度(例如fwhm)。
[0160]-低振幅位置上的频谱，例如，振动的傅里叶频谱中的一个或者多个最小值。
[0161]-在最大值(峰值)和最小值(谷值)之间的比例。
[0162]-在一个或者多个固定频率下，频谱中的一个或者多个振幅。
[0163]-傅里叶频谱与给定曲线的交点。
[0164]-激发的衰减时间。
[0165]
通常，振动频谱的任意特性均能够用于分析。
[0166]
控制装置16的一种特别有利的实施方案在图11中示出。在这里，控制装置16具有频谱分析仪30，该频谱分析仪测定至少一个测量机构14的信号的多个频谱分量。
[0167]
频谱分析仪30例如能够执行傅里叶分析。在这种情况下计算信号的傅里叶分量，尤其是复数型傅里叶分量，所述傅里叶分量也表明各分量的相位。尤其是所述频谱分析仪能够构成为fft或者dft单元。
[0168]
附加于此或者替代于此，频谱分析仪例如能够使用离散拉普拉斯变换，或者能够使用可产生与频谱有关的分量的其它数学运算(例如小波变换)。
[0169]
对由频谱分析仪30产生的描述支撑板的振动的频谱特性的参数以适当的方式进行分析。例如能够检测频谱的一个或者多个峰值，以确定共振频率并且以上述方式进行分析。
[0170]
在一种其它的有利的实施方案中，将由频谱分析仪30生成的数据传输给深度神经网络32，其优选地具有大于2的深度。该网络32具有一个、两个或者更多个输出端，所述输出端对应于待由称重装置测定的参数，例如物体的重量g和直径d。
[0171]
神经网络32优选地是“前馈(feed fordward)”神经网络。
[0172]
借助校准测量训练网络32，在所述校准测量的情况下改变负载物的参数(例如支撑板上的对象的直径和位置)。为每个这样的参数组记录测量机构14的信号并且借助频谱分析仪30从中计算出神经网络32的输入值。
[0173]
也能够使用数值模拟代替校准测量以进行训练，在数值模拟的范畴中又改变负载物的参数，但是然后例如借助“有限元模拟(finite element simulation)”从中确定网络的输入参数(例如傅里叶分量)的数值。
[0174]
更概括地说，称重装置的控制装置16有利地具有神经网络32，向该神经网络传输借助测量机构测定的频谱特性，尤其是测量机构14的信号的傅里叶频谱，并且训练该神经网络，以便从中确定支撑板上的物体的质量并且必要时确定该物体的另外的参数。
[0175]
这种类型的组件能够处理大量的频谱特性并且从中获得更精确的结果。
[0176]
借助频谱分析仪也能够在测量过程的范畴中测定多个频谱。如果借助激发机构12要么连续地、要么分步地执行频率扫描，则这是尤其有益的。在这种情况下，能够针对各个激发频率或者激发频谱分别检测振动的频谱。然后，例如能够对这些频谱进行组合，例如借助“峰值保持(peak-hold)”算法。在此，所述频谱中的各个频谱例如也能够保持被忽略或者以不同方式加权。也能够直接分析各个频谱，例如借助上述方法。
[0177]
触觉的或者声学的反馈
[0178]
在支撑板1中产生机械振动的激发机构12不仅能够用于称重过程，而且也能够用于其它应用。
[0179]
尤其是控制装置16能够构造用于，将激发机构12作为输出器件用于与使用者进行通信，尤其是用于交流装置的状态或者对使用者的操作做出响应。
[0180]
为此，控制装置尤其是能够使用如下通信方式中的至少一种通信方式：
[0181]-例如，如果使用者触摸支撑板1，控制装置16能够控制激发机构12以用于为使用者生成触觉反馈。如果在支撑板1上设置有操作区18(参见图2)，例如以一个或者多个触敏区域的形式，则这是尤其有利的。为了生成触觉反馈，有利地控制激发机构12以产生例如在0.05至1秒之间的短时机械脉冲。
[0182]-控制装置16能够控制激发机构12以用于为使用者生成声学反馈。为此，激发所述激发机构12以产生可听见的振动，尤其是在100至10,000hz之间的频率范围内的振动。
[0183]
相应地，控制装置有利地构造用于，将激发机构12用作输出器件以用于与使用者进行通信。尤其是所述控制装置16能够构造用于，在支撑板1中生成声学的或者触觉的反馈。
[0184]
由此，在运行方法的范畴中有利地设有如下步骤，在该步骤中将激发机构用于与使用者进行通信。为此，尤其是能够借助激发机构12在支撑板1中产生触觉的和/或声学的
信号。
[0185]
激发机构和测量机构的布置
[0186]
激发机构12和测量机构14能够从下方固定在支撑板1上。由此保护其免受来自上方的损坏。
[0187]
图12示出一种实施方案，在该实施方式的情况下，激发机构和测量机构12、14例如作为至少一个装置单元40从上方设置在支撑板1上。
[0188]
在示出的实施方案中，激发机构和测量机构12、14构成为测量装置40并且示例性地作为单个构件示出，并且它们集成在一个共同的装置单元中。然而，它们也能够作为两个单独的构件实施，在这种情况下，它们可以设置在一个或者多个装置单元中。
[0189]
激发机构和测量机构12、14的布置例如也能够实现将本发明的测量装置事后或者临时定位在支撑板1上。
[0190]
尤其是测量装置40能够构成为与支撑板1分离的单元，其例如能够根据需求放置到支撑板1上。尤其是所述测量装置40例如可以是智能手机，其经由应用程序编程以执行在这里描述的方法。在这种情况下，例如能够将智能手机的扬声器和/或振动传感器用作激发机构12，而麦克风和/或加速度传感器则用作测量机构14。也可以考虑，提供单独的激发机构和/或测量机构12、14以用于无线地或者有线地连接到智能手机或者平板电脑上。
[0191]
附注说明
[0192]
有利地，所述激发不是在所有频率下发生，而是仅在预期存在重要的、可分析的共振的频率下发生。由此例如能够有针对性地激发各个模态。
[0193]
在以上各实施方案中示出具有四个加热元件2的炉灶。然而，加热元件的数量是能够改变的。尤其是也能够设有可自由配置的二维阵列的加热元件，在该二维阵列中，能够与烹饪负载相关地激活成型的加热区。相应装置对于本领域技术人员是已知的。
[0194]
有利地，支撑板1具有矩形的形状。但是，例如也可以考虑圆形、椭圆形或者多边形的形状。
[0195]
如上所述，有利地将称重装置集成到炉灶中。但是，也能够将其设置在任意的家具26中，例如设置在其上侧面上作为工作板，如图9中说明的那样。有利地，家具26是厨房家具。
[0196]
支撑板1有利地由玻璃陶瓷制成，因为这种材料坚固和/或也耐高温。
[0197]
优选地，支撑板在每个水平方向上具有至少30cm的延伸尺寸。由此获得较大的与常用烹饪容器的相应直径和位置的不相关性。
[0198]
为了执行校准测量和/或为了训练所述神经网络，能够可择地在支撑板1和相应的参考对象之间设置具有已知直径的环。由此能够实现限定的支撑尺寸。
[0199]
在分析测量机构14的信号的情况下，能够可选择地屏蔽特定的频率范围，例如当在校准的范畴中表明这些频率范围主要由支撑板1在周围家具中的布置主导时。
[0200]
为了所述分析，也能够计算在激发机构12的信号和测量机构14的信号之间的卷积，例如借助傅里叶空间中的乘法。由此例如能够屏蔽谐波或者其它的源的信号。
[0201]
此外，所述分析也能够借助锁相放大器来执行，所述锁相放大器借助激发机构过滤测量元件14的信号并且提供激发信号频率下的相位和振幅。
[0202]
为了校准所述装置，例如也能够提供已知大小的标准重量，使用者或者安装人员
将其放置到支撑板1的一个或者多个部位上，随即由装置控制装置执行测试测量。
[0203]
虽然本技术中描述了本发明的优选的实施方式，但是应当明确指出的是，本发明不局限于这些实施方式并且也能够以其它方式在如下权利要求的范围内实施。