[發(fā)明專利]一種利用管路空間測(cè)量容器容積的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210451234.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN102937470A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盛學(xué)民;李得天;董猛;趙瀾;孫雯君;馬亞芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所
• 主分類號(hào): G01F17/00
• 分類號(hào): G01F17/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用管路空間測(cè)量容器容積的裝置及方法，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在真空系統(tǒng)中，確定容器容積的一個(gè)基本方法是稱重法，即稱量容器裝滿液體(通常為水)前后的重量來計(jì)算容積。這種方法盡管可保證精確測(cè)量重量，由于液體中氣泡和閥門死空間的影響，使容積的測(cè)量難以準(zhǔn)確。對(duì)小容器來說，這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

第二種方法是利用容積確定的標(biāo)準(zhǔn)容器（外置法），通過靜態(tài)氣體膨脹的方法，建立波義耳馬略特方程的方法測(cè)量容積。在被測(cè)量容器外接一個(gè)已知容積的標(biāo)準(zhǔn)容器，用閥門與被測(cè)量容器連接，但是連接的閥門無法準(zhǔn)確測(cè)量，導(dǎo)致最終容器的容積難以準(zhǔn)確測(cè)量。

另外一種測(cè)量容器容積的方法是內(nèi)置法，測(cè)量原理與標(biāo)準(zhǔn)體積測(cè)量大容積的方法一樣。不同的是內(nèi)置法采用外接一個(gè)帶法蘭的小容器以及一個(gè)金屬棒，用閥門與被測(cè)量容器連接，金屬棒的體積可準(zhǔn)確測(cè)量，但是在測(cè)量的過程中出現(xiàn)了小容器和被測(cè)容器管道連接位置容積和閥門的容積無法準(zhǔn)確測(cè)量，導(dǎo)致最終被測(cè)容器的容積難以準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)無法實(shí)現(xiàn)較大容器容積的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用管路空間測(cè)量容器容積的裝置及方法，所述裝置將標(biāo)準(zhǔn)體積直接放入被測(cè)容器中，避免了由法蘭和管道連接額外增加的容積，不會(huì)造成被測(cè)容器容積的改變，能夠準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)容器的容積，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較大容器容積的測(cè)量。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種利用管路空間測(cè)量容器容積的裝置，所述裝置包括供氣系統(tǒng)、第一隔斷閥、真空計(jì)、第二隔斷閥、被測(cè)容器、標(biāo)準(zhǔn)體積和抽氣系統(tǒng)；

其中，供氣系統(tǒng)、第一隔斷閥、第二隔斷閥、被測(cè)容器依次相連，真空計(jì)連接到第一隔斷閥和第二隔斷閥之間的管路中，抽氣系統(tǒng)與被測(cè)容器相連；測(cè)量過程中將標(biāo)準(zhǔn)體積放入被測(cè)容器內(nèi)；

所述第一隔斷閥、第二隔斷閥與真空計(jì)構(gòu)成容積空間；標(biāo)準(zhǔn)體積通過被測(cè)容器上的法蘭進(jìn)行取放。

本發(fā)明所述裝置的測(cè)量方法步驟如下：

①被測(cè)容器中先不放入標(biāo)準(zhǔn)體積，啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，保持第一隔斷閥為關(guān)閉狀態(tài)，打開第二隔斷閥對(duì)被測(cè)容器及真空管路進(jìn)行抽氣，使真空度達(dá)到1Pa以下；

②關(guān)閉抽氣系統(tǒng)和第二隔斷閥，打開第一隔斷閥，通過供氣系統(tǒng)向由第一隔斷閥、第二隔斷閥與真空計(jì)構(gòu)成的容積空間中充入高壓力的氣體，當(dāng)容積空間的壓力大于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以上時(shí)，關(guān)閉第一隔斷閥，用真空計(jì)測(cè)量所述容積空間的壓力p₁；打開第二隔斷閥，所述容積空間中的氣體膨脹到被測(cè)容器中，真空計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)壓力p₂；

③將標(biāo)準(zhǔn)體積放入被測(cè)容器中，已知標(biāo)準(zhǔn)體積的體積為V₀；

④啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，對(duì)被測(cè)容器及真空管路進(jìn)行抽氣，使真空度達(dá)到1Pa以下；

⑤關(guān)閉抽氣系統(tǒng)和第二隔斷閥，打開第一隔斷閥，通過供氣系統(tǒng)向由第一隔斷閥、第二隔斷閥與真空計(jì)構(gòu)成的容積空間中充入高壓力的氣體，當(dāng)所述容積空間的壓力大于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以上時(shí)，關(guān)閉第一隔斷閥，用真空計(jì)測(cè)量所述容積空間的壓力p₃；打開第二隔斷閥，所述容積空間中的氣體膨脹到被測(cè)容器中，真空計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)壓力p₄；

⑥計(jì)算被測(cè)容器的容積：

根據(jù)玻義耳定律，建立方程（I）和（II）：

p₁V₁＝p₂（V₁+V）???????????????????????????????????????????（I）

式中：p₁—為膨脹前容積空間的壓力，單位：Pa；

p₂—為膨脹后被測(cè)容器和容積空間的壓力，單位：Pa；

V₁—為容積空間的容積，單位：L；

V—為被測(cè)容器的容積，單位：L；

p₃V₁＝p₄（V₁+V-V₀）?????????????????????????????????????????（II）

式中：p₃—為裝入標(biāo)準(zhǔn)體積后膨脹前容積空間的壓力，單位：Pa；

p₄—為裝入標(biāo)準(zhǔn)體積后膨脹后被測(cè)容器和容積空間的壓力，單位：Pa；

V₀—為標(biāo)準(zhǔn)體積的體積，單位：L；