CN101865804B - 一体化空气密度测量装置和砝码质量测量系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一体化空气密度测量装置和砝码质量测量系统及其测量方法。包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、CO₂传感器、单片机；箱体前面板上布置有温湿压切换开关、CO₂切换开关、液晶显示屏、温湿压串口输出端口、CO₂串口输出端口。四个传感器分别与单片机、液晶显示屏电连接。温湿压串口输出端口、CO₂串口输出端口分别通过串口数据线与计算机的串口接入端口相连接。后面板上分别伸出有传感器的探头。温湿压切换开关、CO₂切换开关均包括计算机、单片机两个档位。空气密度测量装置可直接显示空气密度值，也可以将传感器的测量数据通过串口数据线接至计算机中，测量结果也接入到计算机中。本发明的砝码质量测量结果快速准确。

Description

一体化空气密度测量装置和砝码质量测量系统及其测量方法

技术领域：

本发明涉及一种空气密度测量装置，特别是用于实验室E₂等级以上砝码质量测量试验中的空气浮力修正。该空气密度测量装置用于E₂等级以上砝码质量测量系统中，可获得高准确度的砝码质量测量结果。 

背景技术

通常的E₂等级以上砝码质量测量试验是在空气中进行的，砝码质量值受到空气浮力影响，需要进行修正，通常的做法是测量空气密度，通过修正公式修正空气浮力对砝码质量测量的影响。 

现有的E₂等级以上砝码质量测量试验采用温度表、湿度表、压力表分别测量出相应的空气温度、空气湿度、空气压力值，然后，代入空气密度近似公式进行计算，得出空气浮力修正值。该空气浮力修正值由于仅采用了近似公式计算，没有考虑到空气中CO₂对空气浮力值的影响，而空气中的CO₂含量比重较大，因此计算结果与实际的空气密度值差别较大，进一步导致质量测量的不确定度较大。 

而且现有的空气浮力修正值计算采用人工计算的方法，虽然可以利用电脑编写小型的计算程序进行计算，但是测量结果必须采用人工录入的方式，由于人为的因素，可能导致输入错误，最终导致计算结果偏差较大。现有技术的砝码质量测量方法可见JJG99-2006《砝码》国家计量检定规程。 

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提出一种一体化空气密度测量装置和测量方法，其增加了CO₂测量装置，获得精确的空气浮力修正值，用于修正E2等级以上砝码质量测量试验的试验结果。 

本发明还提出了一种高准确度砝码质量测量系统和测量方法，其可将空气浮力测量装置与砝码质量测量装置相结合，自动、快速、准确的得出空气浮力修正后的砝码质量测量值。 

本发明之一的一体化空气密度测量装置是这样实现的， 

本发明的一体化空气密度测量装置，包括温度传感器11、湿度传感器12、压力传感器13，其特征在于： 

所述的一体化空气密度测量装置还包括CO₂传感器14。 

在具体实施中， 

所述的一体化空气密度测量装置还包括单片机15； 

所述的温度传感器11、湿度传感器12、压力传感器13、CO₂传感器14、单片机15包含在一个箱体1中。 

所述的箱体1包括前面板2、后面板3； 

所述的前面板2上布置有温湿压切换开关4、CO₂切换开关5、温湿压串口输出端口7、CO₂串口输出端口8，用于显示空气密度测量结果的液晶显示屏6； 

在所述的箱体中的温度传感器11、湿度传感器12、压力传感器13、CO₂传感器14分别与单片机15通过信号线连接，单片机15与液晶显示屏6通过信号线连接； 

所述的温湿压串口输出端口、CO₂串口输出端口分别通过串口数据线与计算机的串口接入端口相连接； 

在所述的后面板上分别伸出有温度传感器的探头16、湿度传感器的探头17、压力传感器的探头18、CO₂传感器的探头19； 

所述的温湿压切换开关4包括计算机、单片机两个档位，CO₂切换开关5也包括计算机、单片机两个档位。 

所述的箱体为立方体，箱体上装有提把9，提把9两端杆分别固接在箱体1两侧。 

本发明之二的一体化空气密度测量装置的测量方法，依次包括如下步骤： 

a.将温湿压切换开关4、CO₂切换开关均5调至计算机档位， 

b.温度、湿度、压力、CO₂测量结果通过串口数据线传给计算机进行空气密度计算； 

c.将温湿压切换开关、CO₂切换开关均调至单片机档位，空气密度值显示在前面板的液晶显示屏上。 

本发明之三的由上述的一体化空气密度测量装置组成的砝码质量测量系统包括砝码质量测量装置，计算机，利用串口数据线连接计算机的串口接入端口及空气密度测量装置的串口输出端口。 

所述的砝码质量测量装置为质量比较仪。 

本发明之四的一体化空气密度测量装置组成的砝码质量测量系统的测量方法，依次包括如下步骤： 

a.将所述的串口数据线连接计算机的串口接入端口及质量测量装置的串口输出端口； 

b.计算机利用空气温度、空气湿度、空气压力、CO₂含量值计算空气密度值，进而计算空气浮力修正值； 

c.计算机根据质量测量值最终计算出空气浮力修正的质量测量结果。 

具体说，本发明的高准确度砝码质量测量系统，特别是E₂等级以上砝码质量测量系统，包括砝码质量测量装置、计算机、一体化空气密度测量装置。利用串口数据线连接计算机的串口接入端口及空气密度测量装置的串口输出端口，并且利用串口数据线连接计算机的串口接入端口及质量测量装置的串口输出端口，计算机利用空气温度、空气湿度、空气压力CO₂值计算空气密度值，进而计算空气浮力修正值，根据质量测量值最终计算出空气浮力修正的质量测量结果。 

综上所述，本发明具有如下突出的优点： 

1.本发明的一体化空气密度测量装置由于采用了一体化的设计思路，包括CO₂传感器，可测量空气中的CO₂含量，由于考虑了CO₂的影响因素，采用了更加精确的计算公式，空气密度的测量、计算结果准确度大幅度提高，相对不确定度减少了2×10^-4。 

2.由于采用了将温度传感器、湿度传感器、压力传感器、CO₂传感器、单片机集中在同一个箱体的方式，节省了试验空间，箱体可安装提把，使一体化空气密度测量装置方便便携，通过将箱体移至任何地点，可方便的测量空气密度值。 

3.由于在箱体中装有单片机，温度传感器、湿度传感器、压力传感器、CO₂ 传感器与单片电连接，单片机与液晶显示屏电连接，并且箱体的后面板上分别伸出有温度传感器、湿度传感器、压力传感器、CO₂传感器的探头，可以直接测量各个空气参数值，并且直接计算出空气密度值，并直接显示在显示屏上。 

4.高准确度砝码质量测量系统利用串口数据线分别将空气密度测量装置的空气温度、空气湿度、空气压力CO₂值以及质量测量装置的质量测量值引入。计算机计算空气密度值，进而计算空气浮力修正值，根据质量测量值最终一次性计算出空气浮力修正的质量测量结果，测量、计算过程迅速准确。 

附图说明

图1本发明的一体化空气密度测量装置示意图 

图2本发明一体化空气密度测量装置箱体内部连接示意图 

图3本发明的高准确度砝码质量测量系统示意图 

图4本发明的方法与采用对比实施例获得空气密度值对比图 

具体实施方式

下面结合各幅附图具体说明本发明的实施方式。 

在具体的实施过程中，如图1～3所示，一体化空气密度测量装置可采用铝材制作立方体形箱体1，箱体前面板2装有两个切换开关4和5、液晶显示屏6，并开有两个梯形口。箱体内装有温度传感器11、湿度传感器12、压力传感器13、CO₂传感器14、单片机15，其中CO₂传感器为常规的空气中CO₂含量值的测量传感器。温度传感器、湿度传感器、压力传感器、CO₂传感器引出的信号线分作两路，一路均与单片机连接，温度传感器、湿度传感器、压力传感器的另一路信号线与温湿压切换开关触点A电连接，CO₂传感器的另一路信号线与CO₂切换开 关触点A电连接。单片机与液晶显示屏电连接。温湿压切换开关的触点B与温湿压输出端口电点连接，CO₂切换开关触点B与CO₂输出端口电点连接。温湿压输出端口7、CO₂输出端口8分别从前面板的输出端梯形口中伸出到箱体外。箱体上可装有提把9。 

箱体后面板3开有四个探测孔，温度传感器、湿度传感器、压力传感器、CO₂传感器的探头16-19分别从各自的探测孔伸出。 

将一体化空气密度测量装置连接电源，将温湿压切换开关、CO₂切换开关搬至“单片机”档位，经过测量以及单片机中的计算，液晶显示屏显示空气密度测量值。 

利用串口连接线分别连接温湿压输出端口、CO₂输出端口与计算机，将质量比较仪的输出结果用串口连至计算机，将温湿压切换开关、CO₂切换开关搬至“计算机”档位，则通过计算机的计算，可以得到经过空气密度浮力系数修正过的高准确度砝码质量测量结果。 

对比实施例 

现有的E₂等级以上砝码质量测量试验采用温度表、湿度表、压力表分别测量出相应的空气温度、空气湿度、空气压力值，然后，代入空气密度近似公式进行计算，采用人工计算的方法，得出空气浮力修正值。 

采用本发明的装置和方法与采用对比实施例获得空气密度值对比列表如下： 

其中由空气的温度、湿度、压力计算出来的空气密度值列在对比例一列中，而通过温度、湿度、压力以及空气中的CO₂含量值计算出来的空气密度值列于本发明一列，而采用两种方法获得的空气密度值体现在图4中。 

从对比列表中的对比例列和本发明列的数值结果可以看出来，在一定的空气温度、湿度、压力范围内是否考虑空气中CO₂含量值对于空气密度的计算结果值有较大影响，两种方法的计算结果相对误差达到0.018％～0.022％。 

可见采用本发明的方法或得空气密度值的准确性大为提高，尤其在高准确度质量测量领域空气密度测量误差的减小，必将提高质量测量的准确度。 

Claims (8)

1.一体化空气密度测量装置，包括温度传感器(11)、湿度传感器(12)、压力传感器(13)，其特征在于：

所述的一体化空气密度测量装置还包括CO₂传感器(14)。

2.如权利要求1所述的一体化空气密度测量装置，其特征在于：

所述的一体化空气密度测量装置还包括单片机(15)；

所述的温度传感器(11)、湿度传感器(12)、压力传感器(13)、CO₂传感器(14)、单片机(15)包含在一个箱体(1)中。

3.如权利要求2所述的一体化空气密度测量装置，其特征在于：

所述的箱体(1)包括前面板(2)、后面板(3)；

所述的前面板(2)上布置有温湿压切换开关(4)、CO₂切换开关(5)、温湿压串口输出端口(7)、CO₂串口输出端口(8)，用于显示空气密度测量结果的液晶显示屏(6)；

在所述的箱体(1)中的温度传感器(11)、湿度传感器(12)、压力传感器(13)、CO₂传感器(14)分别与单片机(15)通过信号线连接，单片机(15)与液晶显示屏(6)通过信号线连接；

所述的温湿压串口输出端口(7)、CO₂串口输出端口(8)分别通过串口数据线与计算机的串口接入端口相连接；

在所述的后面板上分别伸出有温度传感器的探头(16)、湿度传感器的探头(17)、压力传感器的探头(18)、CO₂传感器的探头(19)；

所述的温湿压切换开关(4)包括计算机、单片机两个档位，CO₂切换开关(5)也包括计算机、单片机两个档位。

4.如权利要求2所述的一体化空气密度测量装置，其特征在于：

所述的箱体(1)为立方体，箱体(1)上装有提把(9)，提把(9)两端杆分别固接在箱体(1)两侧。

5.如权利要求3所述的一体化空气密度测量装置的测量方法，依次包括如下步骤：

a.将温湿压切换开关(4)、CO₂切换开关均(5)调至计算机档位，

b.温度、湿度、压力、CO₂测量结果通过串口数据线传给计算机进行空气密度计算；

c.将温湿压切换开关、CO₂切换开关均调至单片机档位，空气密度值显示在前面板的液晶显示屏(6)上。

6.如权利要求1～4之一所述的一体化空气密度测量装置组成的砝码质量测量系统，其特征在于：

所述的系统包括砝码质量测量装置，计算机，利用串口数据线连接计算机的串口接入端口及空气密度测量装置的串口输出端口。

7.如权利要求6所述的砝码质量测量系统，其特征在于：

所述的砝码质量测量装置为质量比较仪。

8.如权利要求6或7所述的砝码质量测量系统的测量方法，依次包括如下步骤：

a.将所述的串口数据线连接计算机的串口接入端口及质量测量装置的串口输出端口；

b.计算机利用空气温度、空气湿度、空气压力、CO₂含量值计算空气密度值，进而计算空气浮力修正值；

c.计算机根据质量测量值最终计算出空气浮力修正的质量测量结果。

Images