[發(fā)明專利]基于二次微變?nèi)莶顗涸淼娜萜魅莘e測量裝置及測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510561292.0
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN105115559A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63653部隊
• 主分類號: G01F17/00
• 分類號: G01F17/00
• 代理公司: 烏魯木齊新科聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 65107
• 代理人: 王志剛

技術領域

本發(fā)明屬于設備測量技術領域，特別是涉及一種基于二次微變?nèi)莶顗涸淼娜萜魅莘e測量裝置及方法，可用于各類復雜結(jié)構(gòu)容器容積的快速、精確、無損測量。

背景技術

容積是容器的基本物理量之一。由于各類容器具有不同的容積精度、應用場合、貯存介質(zhì)、密封狀態(tài)、結(jié)構(gòu)形式等技術特點，其容積的測量方法也差異很大。目前，在復雜結(jié)構(gòu)容器容積的各種測量方法中，較為常用的是衡量法。所謂衡量法，是先對容器所能容納介質(zhì)(通常為液體)的質(zhì)量及其密度進行測量，然后計算容積的方法，但是衡量法存在由于容器內(nèi)部存在各種死空間而無法保證液體完全注滿、液體被注入后無法完全排出等缺點。

第二種測量容器容積的方法是靜態(tài)膨脹法。靜態(tài)膨脹法通常是外接一個預先標定容積的容器或外接一個內(nèi)部置放已知體積實心物的未知容積容器，通過開啟閥門使被測容器與外接容器內(nèi)部氣體的絕對壓力發(fā)生改變，進而通過求解理想氣體狀態(tài)方程獲得被測容器容積。受絕對壓力傳感器的精度限制，外接容積與被測容積不能相差太大，否則絕對壓力傳感器無法分辨微小的壓力變化。同時，由于氣體膨脹容積較大，熱平衡時間較長。

第三種方法是流量累積法，即對容器充放氣并測得容器充放氣前后的絕對壓力、累積質(zhì)量流量，進而計算容器容積的方法。這種方法需要在充放氣時盡可能使流量較小，從而克服因充放氣使容器內(nèi)部氣體溫度發(fā)生變化而帶來測量誤差的不足。

此外，還有使用聲速放氣(充氣)法來測量容器容積的方法。當容器在聲速流狀態(tài)下放氣或者充氣時，分析該過程中氣體的狀態(tài)參數(shù)變化，可以獲得容器容積與參數(shù)變化的關系。但是，這種方法不僅需要在管路中接入一個已知有效截面積的節(jié)流閥，而且還需要多次重復實驗獲得容器容積與容器內(nèi)部的氣體壓力、多變指數(shù)之間的函數(shù)關系，從而確定容積計算公式。

綜上所述，受種種技術條件所限，上述測量方法均存在工藝復雜、過程緩慢、精度不高等缺點，無法實現(xiàn)對復雜結(jié)構(gòu)容器容積的快速、精確、無損測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：設計一種適用于復雜結(jié)構(gòu)容器容積測量的新裝置以及利用該裝置實現(xiàn)容積的快速、精確、無損測量新方法。

本發(fā)明的技術方案：基于二次微變?nèi)莶顗涸淼娜萜魅莘e測量裝置，包括被測容器，通過管路將所述的被測容器依次與差壓傳感器及內(nèi)部均布填充細銅絲的等溫參考容器相連；在被測容器與差壓傳感器之間的管路中設置著精密活塞，左閥門一端與針閥的左端相連，另一端則接入差壓傳感器與精密活塞之間的管路中；右閥門的一端與針閥的右端相連，另一端則接入等溫參考容器與差壓傳感器之間的管路中。

該裝置中被測容器1個，用于容積的測試；等溫參考容器1個，內(nèi)部填充細銅絲，用于提供穩(wěn)定的參考壓力；差壓傳感器1個，用于測試被測容器與等溫參考容器之間的壓差；精密活塞1個，用于被測容器的精確變?nèi)荩挥议y門1個，用于氣路的啟閉；針閥1個，用于將被測容器與等溫參考容器之間的本底壓差在測試前處于較低水平；左閥門1個，用于氣路的啟閉。其中，右閥門的一端與針閥的右端連接，另一端接入等溫參考容器與差壓傳感器之間的管路中；左閥門的一端與針閥的左端連接，另一端接入差壓傳感器與精密活塞的管路中。

將上述測量裝置用于容器容積的測量方法，所述的測量方法包括下述步驟：一、將測量裝置依次連接，管路的密封部位壓緊會使差壓傳感器兩側(cè)存在一定的壓差；二、依次打開左閥門、針閥、右閥門，連通被檢容器和等溫參考容器，使差壓傳感器兩側(cè)的壓差歸零；三、關閉針閥，讀取差壓傳感器的讀數(shù)為Δp₀，即本底壓差；四、調(diào)節(jié)精密活塞，對被檢容器進行第一次微變?nèi)荩莘e變化量為ΔV₁，讀取差壓傳感器的讀數(shù)變化值Δp₁；五、繼續(xù)調(diào)節(jié)精密活塞，對被檢容器進行第二次微變?nèi)荩莘e變化量為ΔV₂，讀取差壓傳感器的讀數(shù)變化值

Δp₂；六、以式(A)對被測容器容積V進行計算即可獲得被測容器的容積。