[發(fā)明專利]一種測量物體密度的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410503100.6
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104237066A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永;夏峰;董麗波;張爽;韓永華;于忠軍;劉洪匯;解維生
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱東安發(fā)動機(jī)（集團(tuán)）有限公司
• 主分類號: G01N9/00
• 分類號: G01N9/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量方法，尤其是一種測量物體密度的方法。

背景技術(shù)

在科學(xué)研究和工程實踐中，密度參數(shù)是工程計算仿真過程和科學(xué)研究實驗過程中的重要參數(shù)。它作為重要的材料物性參數(shù)，對于傳熱、傳質(zhì)和動量傳輸?shù)任锢砗突瘜W(xué)過程影響很大。在現(xiàn)有的密度參數(shù)的測量方法中，絕大多數(shù)利用液體排出法，得到被測物體的體積，然后對被測物體稱重，從而得到被測物體平均密度的方法，如發(fā)明名稱為“一種固體密度測量方法”的專利，公開號為CN101078677，但該方法無法測量具有吸水性或與水反應(yīng)的被測物體的體積，那些不宜與水接觸的物體，如鑄造用砂型、某些吸潮性鹽類，也無法應(yīng)用該方法；專利“便攜式密度計及密度測量方法”，公開號CN1084272，可快速測量液體的壓力，但只能測液體的密度，無法測量固體的密度，應(yīng)用上同樣具有局限性；專利“含固液體密度測量裝置及方法”，公開號CN102207440A，可以測量復(fù)雜形態(tài)的液體尤其是固體液體并存的混合物(含固液體)的密度，但無法測量單一固體的密度，測量精度完全取決于液位傳感器的反饋，如果被測含固液體表面不平整，將會出現(xiàn)很大的測量誤差，裝置測量后清洗也較麻煩；專利：“粉狀物料密度測量裝置”，公開號CN2692657，只能測量粉狀物體的密度；專利：“差壓式密度測量裝置”公開號CN2409514，僅可測量流體的密度，對固體的密度無法測量，而且裝置用過后不易清潔。

綜上所述，現(xiàn)有的技術(shù)中，當(dāng)被測物體為固體時，多采用排液法，但對某些對液體敏感的物質(zhì)無法適用；當(dāng)被測物體多為流體、粉狀物體時，可對其進(jìn)行約束至規(guī)則形狀，通過液位傳感器偵測計算到體積，但對一些不規(guī)則形狀的固體無法通過現(xiàn)有裝置測量。同時，所有的技術(shù)方案中，僅能給出被測物體對應(yīng)某一溫度的密度值，無法給出被測物體在不同溫度變化下的密度值。且在科研實踐中，有時會需要物質(zhì)在不同溫度的條件下進(jìn)行工作，如航空發(fā)動機(jī)的有些部件的工作溫度在-50～1000℃之間，因此物質(zhì)在不同溫度下的密度變化對產(chǎn)品或設(shè)備的工作至關(guān)重要。面對不同材料、狀態(tài)的物質(zhì)，往往沒有手段去獲得物體隨溫度變化的密度曲線，在現(xiàn)有的技術(shù)中也沒有成熟的方法進(jìn)行借鑒，從而導(dǎo)致無法進(jìn)行工程計算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種測量物體在不同溫度下的密度值的測量方法，旨在測量不同物體在不同溫度下的密度值，尤其是具有不規(guī)則形狀的固體或多相流體，被測物體溫度范圍可在-50～1000℃之間。借助本發(fā)明所提出的方法，可得到被測物體在一定溫度點(diǎn)或溫度范圍內(nèi)的密度值或密度隨溫度變化的曲線。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述的測量方法包括以下步驟：

(1)將被測物體加熱或冷卻至測量密度值所需的溫度；

(2)將被測物體置于容器中，容器中還設(shè)置有與外部相連的壓強(qiáng)傳感器和容器溫度傳感器，所述的容器上設(shè)置有活塞，活塞將容器密封并可進(jìn)行上下移動；

(3)將被測物體連同密閉容器，置于稱重計之上，測得被測物體的質(zhì)量m；

(4)在密閉容器上方的活塞上施加一個向外的拉力F1，使得容器呈負(fù)壓狀態(tài)，施加F1后，應(yīng)使容器內(nèi)的壓力P1滿足：0.5atm<P1<1atm；

(5)通過壓強(qiáng)傳感器和熱電偶傳感器，測量得到密閉容器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)P1、溫度T1，通過施加F1后，活塞的移動量測出容器內(nèi)空氣的體積V1；

(6)在密閉容器上方的活塞上繼續(xù)施加一個向外的拉力F2，且F2>F1，使得容器繼續(xù)呈負(fù)壓狀態(tài)；

(7)通過壓強(qiáng)傳感器和熱電偶傳感器，測量得到密閉容器內(nèi)空氣的壓強(qiáng)P2、溫度T2，通過施加F2后，活塞的移動量測出容器內(nèi)空氣的體積V2；

(8)利用以下公式：