CN102788737B - 一种比重计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及比重计，尤其是一种高精度的比重计。包括测量部和观察部，测量部包括安装在底座上的支撑柱支撑的平衡杆，平衡杆一侧的测锥悬挂机构，观察部包括设置在平衡杆另一侧的激光器，还包括设置在平衡杆上方的水平反光镜和固定在底座上与测锥悬挂机构同侧的竖直反光镜，平衡杆安装所述激光器侧对应的底座上设有投影板，投影板上通过分束镜支杆支起分束镜，平衡杆与所述测锥悬挂机构同侧对应的所述底座上通过补偿板支杆支撑有补偿板。

Description

一种比重计
技术领域
本发明涉及比重计，尤其是能利用光学原理和天平力矩的调节来大幅度增加天平精度的比重计。
背景技术
现有技术中的比重计是根据阿基米德定律和物体浮在液面上平衡的条件制成的，是测定液体密度的一种仪器。它用一根密闭的玻璃管，一端粗细均匀，内壁贴有刻度纸，另一头稍膨大呈泡状，泡里装有小铅粒或水银，使玻璃管能在被检测的液体中竖直的浸入到足够的深度，并能稳定地浮在液体中，也就是当它受到任何摇动时，能自动地恢复成垂直的静止位置。当比重计浮在液体中时，其本身的重力跟它排开的液体的重力相等。于是在不同的液体中浸入不同的深度，所受到的压力不同，比重计就是利用这一关系刻度的。但是现有的液体比重计在使用前需要对天平进行校准，而且测量精度只能精确到小数点后三位。
发明内容
    为了克服现有的比重计只能精确到小数点后三位，不能对液体进行高精度测量的不足，本发明提供一种新型比重计，该比重计能高精度地测量不同液体的密度。
    本发明所采用的方案是：一种比重计，包括测量部和观察部，所述测量部包括安装在底座上的支撑柱支撑的平衡杆，所述平衡杆一侧的测锥悬挂机构，所述观察部包括设置在所述平衡杆另一侧的激光器，还包括设置在所述平衡杆上方的水平反光镜和固定在底座上与所述测锥悬挂机构同侧的竖直反光镜，所述平衡杆安装所述激光器侧对应的所述底座上设有投影板，所述投影板上通过分束镜支杆支起分束镜，所述平衡杆与所述测锥悬挂机构同侧对应的所述底座上通过补偿板支杆支撑有补偿板。
作为一种优选方案：所述测锥悬挂机构包括多级平衡杆，所述平衡杆之间通过挂钩相连，每级所述平衡杆上均设有多个悬挂测锥的凹槽。所述多级平衡杆的级数为三级。
作为一种优选方案：所述平衡杆安装激光器侧末端还设有调平器。
附图说明
 图1是迈克尔逊仪器原理图。
  图2是本发明的示意图。
图3是本发明三级平衡杆状态示意图。
其中，1、竖直相干光，2、水平相干光，3、分束镜支杆，4、分束镜，5、补偿板支杆，6、激光器，7、测量锥，8、调平器，9、水平反光镜，10、天平支点，13、凹槽，14、第一块板，15、板块间挂钩，16、第二块板，17、第三块板，18、投影板，19、底座，20、补偿板，21、竖直反光镜，22、第二块板平衡力矩，23、第三块板平衡力矩，24、挂钩，25、支撑柱，26、平衡杆。
具体实施方式
    如图1所示：平衡杆的一端设有光源，光源分别射到两个平行玻璃板上面，光先射到的是一个分束镜G1，在它的表面镀有铝的半反射膜，第二个玻璃板G2为补偿板。M1，M2为相互垂直的平面反射镜，G1，G2和   M1，M2均成45度角。M2为固定镜，M1可在精密轨道上前后移动，E为接受屏。从光源出发的一束光在平行平面玻璃板G1上，这块板的后表面的反射膜将入射光分成两束光。一束为反射光1，一束为透射光2，两束光的光强近似相等。光束1射出G1后投入M1；光束2经过G2投入M2，反射回来的在通过G2，在G1的膜面上反射。因为G1和全反射镜M1和M2匀成45度角，所以两束光匀分别垂直射到M1M2上面，经过反射回到G1的半反射膜，又会聚成一束光。于是，这两束光相干光会在空间相遇并产生干涉，我们在E处可以观察到干涉条纹。当看到有干涉条纹产生时，即可证明比重计处于水平状态。反之，当天平不在水平状态时，两个相干光电不会在一个点上，也就不会发生相关干涉。
    如图2以及图3所示：激光器6在平衡时产生的光线一部分将穿过分束镜4，然后穿过补偿板20到竖直反光镜21，最后被分束镜4反射到投影板18上。光线另一部分将被反射至水平反光镜9，然后通过水平反光镜9把光线反射到投影板18上。由于一个光源产生的光为相干光，所以两部分光在投影板18上发生相干干涉。所述的分束镜4和补偿板20以及水平反光镜9竖直反射镜18都固定在底座19上。比重计的两端可以绕着支点10旋转。当把测试锤7放到被测液体里面时，天平由于液体对测试锥7产生浮力而失衡转动，此时需要在天平的一级平衡杆14加上一定的力矩来使之平衡。一级平衡杆被分成多个凹槽13，可在上面悬挂重物；二级杆16和一级杆14相连通过挂钩15相连，二级杆另一端通过二级重物10与其相平衡；同理，需要更小精度的力矩则把重物加在三级平衡17杆上。
    以三级平衡杆为例，在开始使用平衡杆的时候，在没有加砝码的时候，一级板，二级，三级都是平衡的，一级板因为有和图2一样的装置，一开始就可以调平衡。二级板和第二块板平衡力矩22达到平衡，第三块也一样，所以在没有加砝码的时候左右都是平衡的。通过来观察激光器发射的激光有没有在投影板上面形成干涉现象来判断天平有没有整个水平，没有的话调节调平器8。它的使用和我们用的普通天平一样，调进调出用来控制天平的水平。如果在投影板上有了相干现象，再进行第二步。把测量锥7放到待测液体中，这时天平的右边会多了一个往上的浮力，天平失去平衡，在天平的右端加上一定质量的砝码来使天平重新平衡，这时在投影板上面重新出现干涉图像，通过读出砝码的多少就可以算出液体的比重。其他两个极板的原理同上，但在精度方面更高。
    以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (1)

1.一种比重计，包括测量部和观察部，其特征在于：所述测量部包括安装在底座上的支撑柱支撑的平衡杆，所述平衡杆一侧的测锥悬挂机构，所述观察部包括设置在所述平衡杆另一侧的激光器，还包括设置在所述平衡杆上方的水平反光镜和固定在所述底座上与所述测锥悬挂机构同侧的竖直反光镜，所述平衡杆安装所述激光器侧对应的所述底座上设有投影板，所述投影板上通过分束镜支杆支起分束镜，所述平衡杆安装所述激光器侧末端还设有调平器；所述平衡杆与所述测锥悬挂机构同侧对应的所述底座上通过补偿板支杆支撑有补偿板；所述测锥悬挂机构包括多级平衡杆，所述多级平衡杆之间通过挂钩相连，所述多级平衡杆上均设有多个悬挂测锥的凹槽。
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