[發(fā)明專(zhuān)利]負(fù)壓式測(cè)量物體密度的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410503076.6
• 申請(qǐng)日: 2014-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104237068A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永;夏峰;張爽;韓永華;董麗波;于忠軍;劉洪匯;解維生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N9/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N9/08;G01N9/36
• 代理公司: 中國(guó)航空專(zhuān)利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量密度的裝置，尤其是一種負(fù)壓式測(cè)量物體密度的裝置。

背景技術(shù)

在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中，密度參數(shù)是工程計(jì)算仿真過(guò)程和科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的重要參數(shù)。它作為重要的材料物性參數(shù)，對(duì)于傳熱、傳質(zhì)和動(dòng)量傳輸?shù)任锢砗突瘜W(xué)過(guò)程影響很大。在密度參數(shù)的測(cè)量方法中，通常當(dāng)被測(cè)物體為固體時(shí)，多采用排液法，但對(duì)某些對(duì)液體敏感的物質(zhì)無(wú)法適用；當(dāng)被測(cè)物體多為流體、粉狀物體時(shí)，可對(duì)其進(jìn)行約束至規(guī)則形狀，通過(guò)液位傳感器偵測(cè)計(jì)算到體積，但對(duì)一些不規(guī)則形狀的固體無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有裝置測(cè)量。同時(shí)，這些技術(shù)方案，僅能給出被測(cè)物體對(duì)應(yīng)某一溫度的密度值，無(wú)法給出被測(cè)物體在不同溫度變化條件下的密度值。針對(duì)這一情況，提出了將被測(cè)物體放入密封容器內(nèi)，通過(guò)容器內(nèi)部壓力、溫度及體積的變化，利用理想氣體的克拉伯龍方程得出不同溫度、壓力及體積的關(guān)系：P₁(V₁-V_測(cè))/T₁＝P₂(V₂-V_測(cè))V₂/T₂，得出被測(cè)物體的體積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)密度的測(cè)量。因空氣本身不易被液化，且當(dāng)溫度高于室溫，壓強(qiáng)不大于1大氣壓時(shí)，與理想氣體非常接近，可認(rèn)為是理想氣體，可以適用于克拉伯龍方程。因此需要設(shè)計(jì)一套測(cè)量裝置，可以實(shí)現(xiàn)壓力的變化、參數(shù)的測(cè)量等功能，以實(shí)現(xiàn)上述測(cè)量方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)壓式測(cè)量物體密度的裝置，具有壓力變化、參數(shù)測(cè)量等功能，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確科學(xué)地測(cè)量物體的密度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述的負(fù)壓式測(cè)量物體密度的裝置包括缸體、稱(chēng)重臺(tái)、活塞、壓力傳感器、被測(cè)物體溫度傳感器、氣體溫度傳感器，缸體置于稱(chēng)重臺(tái)上，缸體頂部設(shè)置有可上下移動(dòng)的活塞，所述的活塞將缸體封閉；缸體內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器、氣體溫度傳感器和被測(cè)物體溫度傳感器并連通至缸體外部，所述的壓力傳感器、氣體溫度傳感器暴露在缸體內(nèi)的空氣中，被測(cè)物體溫度傳感器與被測(cè)物體接觸或埋入被測(cè)物體內(nèi)部，活塞上設(shè)置有拉力裝置。所述的缸體內(nèi)還設(shè)置有阻止活塞向下移動(dòng)的限位片，缸體為圓形，材料為耐高溫材質(zhì)，如高溫不銹鋼。缸體上設(shè)置有放氣孔。缸體內(nèi)設(shè)置有盛裝被測(cè)物體的敞口容器。

本發(fā)明通過(guò)在缸體上設(shè)置有活塞，形成密封的空間，被測(cè)物體放置在缸體內(nèi)，通過(guò)移動(dòng)活塞，使內(nèi)部的氣體壓力、體積、溫度等產(chǎn)生變化，并通過(guò)壓力傳感器、氣體溫度傳感器測(cè)量壓力和溫度，通過(guò)活塞的運(yùn)動(dòng)距離得出體積。同時(shí)，活塞上設(shè)置拉力裝置，工作過(guò)程中均采用拉力，空氣環(huán)境為負(fù)壓，壓強(qiáng)小于大氣壓，因此測(cè)量得到的結(jié)果，可以保證所要求的測(cè)量精度。缸體為耐高溫材質(zhì)，那么被測(cè)物體的溫度可以在(20-1000)℃范圍內(nèi)，而且當(dāng)被測(cè)物體溫度較高時(shí)，會(huì)對(duì)密閉容器內(nèi)的空氣產(chǎn)生加熱作用，導(dǎo)致T₁和T₂顯著升高，此時(shí)的空氣會(huì)更接近于理想氣體，有利于提高密度數(shù)值的測(cè)量精度。同時(shí)，在不斷改變被測(cè)量物體溫度的情況下，可以得出物體不同溫度下的密度值，從而得到密度的溫度曲線(xiàn)。本發(fā)明根據(jù)密度測(cè)量原理，通過(guò)理想氣體的克拉伯龍方程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于狀態(tài)不同、形狀不同、特性不同的物體在不同溫度下的密度的測(cè)量，具有原理科學(xué)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易，結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖所示，負(fù)壓式測(cè)量物體密度的裝置包括缸體5、稱(chēng)重臺(tái)1、活塞7、壓力傳感器4、被測(cè)物體溫度傳感器12、氣體溫度傳感器8，缸體5置于稱(chēng)重臺(tái)1上，缸體5頂部設(shè)置有可上下移動(dòng)的活塞7，所述的活塞7將缸體5封閉；缸體5內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器4、氣體溫度傳感器8和被測(cè)物體溫度傳感器12并連通至缸體5外部，所述的壓力傳感器4、氣體溫度傳感器8暴露在缸體5內(nèi)的空氣中，被測(cè)物體溫度傳感器12與被測(cè)物體13接觸或埋入被測(cè)物體13內(nèi)部，活塞7上設(shè)置有拉力裝置。所述的缸體5內(nèi)還設(shè)置有阻止活塞7向下移動(dòng)的限位片6，缸體5為圓形，材料為耐高溫材質(zhì)，如高溫不銹鋼。缸體5上設(shè)置有放氣孔2。缸體5內(nèi)設(shè)置有盛裝被測(cè)物體13的敞口容器10。