CN104807720B - 一种基于气体压强法测量物体密度的方法 - Google Patents
一种基于气体压强法测量物体密度的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104807720B CN104807720B CN201510259317.1A CN201510259317A CN104807720B CN 104807720 B CN104807720 B CN 104807720B CN 201510259317 A CN201510259317 A CN 201510259317A CN 104807720 B CN104807720 B CN 104807720B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- container
- volume
- piston
- density
- sealing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本发明提供了一种基于气体压强法测量物体密度的新方法。该方法采用能够测定气体压强系数的装置测量物体的密度。所述装置包括带有密封盖和体积刻度的密封容器、温度计、测力计和压力传感器，密封容器上设置有活塞，测量时，将活塞推到不同刻度，来改变容器内的压强，在相同温度相同质量的前提下利用理想气体方程式PV＝nRT来求得容器内的体积V0，装入待测物体后，利用同样的方法来测得容器内的体积V1，二者的差值就是待测物体的体积V，最终根据式ρ＝m/V来得到被测物体的密度。本发明的方法避免因液体的存在影响物体的体积，用气压以及温度变化来计算体积变化，可提高测量的精确度，可适用于棉花、海绵等物体的密度测定。
Description
技术领域
本发明属于材料物理特性检测技术领域，具体涉及一种基于气体压强法来测量棉花类物质密度的新方法。
背景技术
密度是描述物质内在特性的物理量，与其组成的物系形状、光泽等外部特征无关。测量物质密度的方法，可归纳为直接测量和间接测量。对于均匀物质来说，密度为物质的质量m与其体积v的比值，即
因此说，直接测量就是通过对基本量(质量和长度)的测定，来确定物体的密度，但是利用此方法必须把被测物质加工成线性尺寸确定的几何形体。而间接测量的种类很多，常见的比如静压法、液体静力衡量法、振动法等。在实验操作中，对于外形不规则的物体(比如石蜡、有机玻璃)可采用排水法计算其体积及密度，然而对于外形不规则的棉花类物体则无法采用排水法准确测得其体积，另外，棉花类物体外形不规则而且沾水或油无法测得准确的体积，并且棉花纤维有空气存在，不能算为棉花的体积，无论如何挤压揉搓都不能排干净气体。因此提出了采用理想气体方法测量该类物体的密度。气体压强法测量物体的密度，就是利用气体压强的变化来测量被测物体的体积，进而求得物体的密度。因此采用气体压强法来测量棉花类物质的密度是一种有效的方法之一。
发明内容
为了解决现有对于棉花纤维类物质密度测量方法稀缺的问题，本发明提供一种采用气体压强法来测量棉花类物质的密度的新方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于气体压强法测量物体的密度的方法，该方法采用能够测定气体压强系数的装置测量物体的密度，其特征在于：
所述能够测定气体压强系数的装置包括带有密封盖和体积刻度的密封容器、温度计、测力计和压力传感器，其中，密封容器上设置有活塞，活塞将容器密封，温度计设置在密封容器内部，压力传感器设置在密封容器内部，通过软管连接于设置在密封容器外的测力计，测力计与活塞相连接；
采用所述能够测定气体压强系数的装置测量物体密度的方法，包括如下步骤：
(1)打开密封盖，将活塞拉到密封容器体积刻度初始点X，盖上密封盖；
(2)将活塞由初始点X往容器内部推进至密封容器体积刻度X0，记录测力计显示的压力F0和密封容器内气体体积的改变量ΔV＝X-X0；
(3)打开密封盖，将活塞再次拉到密封容器体积刻度初始点X，将被测物体放入密封容器内，盖上密封盖；
(4)将活塞由初始点X往容器内部推进至密封容器体积刻度X0，记录测力计显示的压力F1和密封容器内气体体积的改变量ΔV＝X-X0；
(5)根据式Ι和式Ⅱ分别计算未放入被测物体时的密封容器内所有空气的体积V0和放入被测物体后的密封容器内所有空气的体积V1；
V0＝(P0*ΔV)/(F0/S)+ΔV (式Ι)
V1＝(P0*ΔV)/(F1/S)+ΔV (式Ⅱ)
式Ι中，F0和F1分别为在步骤(2)和步骤(3)中测力计测得的压力，S 为活塞截面积；P0为标准大气压；
被测物体的体积V＝V1-V0；
根据公式ρ＝m/V，计算得到被测物体的密度ρ，其中m为被测物体的重量。
进一步地，所述被测物体为外形不规则的固体物体。
进一步地，所述外形不规则的固体物体为棉花、海绵。
本发明中，上文所述能气体压强系数的装置中，所述温度计设置在密封容器内部，以测定密封容器内部的温度，所述活塞上设置有一小孔，所述软管的一端通过小孔进入密封容器内，并与容器内的压力传感器连接，软管在密封容器外的另一端连接有测力计。软管通过小孔进入容器后，小孔用粘结剂封闭，保证容器保持密封状态。测力计与活塞相连接，连接方式可以为将测力计直接连接于活塞，并通过测力计的拉动来移动活塞；也可以通过连接部件将测力计与活塞相连接，并通过测力计的拉动来移动活塞。
本发明方法测量棉花类物质的密度不同于以前的测量密度的方法，而且与之相比具有以下优点：
1、在实验过程中采用空气来替代液体，避免因液体的存在影响物体的体积；
2、用气压变化来计算体积变化，可提高测量的精确度。
附图说明
图1为本发明的所述够测定气体压强系数的装置的结构示意图；
图2为活塞推时的受力分析，由图可知，当将活塞向密封容器里边推进时，活塞受到向右的内部气压的压力PS和向左的外界气压P0产生的压力P0S及测力计测得的拉力F；
图3为活塞拉出时受力分析，由图可知，当将活塞从密封容器里拉出时，活塞受到向左的外界气压P0产生的压力P0S和向右内部气压的压力PS及测力计测得的拉力F。
附图标号：1、密封容器，2、温度计，3、密封盖，4、体积刻度，5、测力计，6、压力传感器，7、软管，8、活塞。
具体实施方式
为了使本发明的目的、方案、流程和优点更加清楚明晰，结合附图和实施例对本项发明的技术方案做进一步的详细说明，值得注意的是，此处具体实施例仅作为解释说明本发明，并不用于限定本发明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从材料或化学公司购买。
实施例1
一种基于气体压强法测量物体的密度的方法，该方法采用能够测定气体压强系数的装置测量物体的密度，
所述能够测定气体压强系数的装置包括带有密封盖3和体积刻度4的密封容器1、温度计2、测力计5和压力传感器6，其中，密封容器1上设置有活塞 8，活塞8将容器密封，温度计2设置在密封容器1内部，压力传感器6设置在密封容器1内部，通过软管7连接于设置在密封容器1外的测力计5，测力计5 与活塞8相连接；
采用所述能够测定气体压强系数的装置测量物体密度的方法，包括如下步骤：
(1)打开密封盖3，将活塞8拉到密封容器1体积刻度4初始点X，盖上密封盖3；
(2)将活塞8由初始点X往容器内部推进至体积刻度4X0，记录测力计5 显示的压力F0和密封容器体积相对于步骤(1)的密封容器体积的改变量ΔV＝X-X0；
(3)打开密封盖8，将活塞8再次拉到密封容器1体积刻度4初始点X，将被测物体放入密封容器4内，盖上密封盖3；
(4)将活塞8由初始点X往容器内部推进至体积刻度4X0，记录测力计5 显示的压力F1和密封容器体积相对于步骤(3)密封容器体积的改变量ΔV＝X-X0；
(5)根据式Ι和式Ⅱ分别计算未放入被测物体时的密封容器1内所有空气的体积V0和放入被测物体后的密封容器1内所有空气的体积V1；
V0＝(P0*ΔV)/(F0/S)+ΔV (式Ι)
V1＝(P0*ΔV)/(F1/S)+ΔV (式Ⅱ)
式Ι中，F0和F1分别为在步骤(2)和步骤(3)中测力计5测得的压力，S 为活塞截面积；P0为标准大气压；
被测物体的体积V＝V1-V0；
根据公式ρ＝m/V，计算得到被测物体的密度ρ，其中m为被测物体的重量。
被测物体的体积V＝V1-V0；
根据公式ρ＝m/V，计算得到被测物体的密度ρ，其中m为被测物体的重量。
上述式Ι可以根据如下方法来诱导得到：根据理想气体方程式PV＝nRT，
在质量不变和温度变化较小并忽略活塞摩擦力时，有
P0V0＝(P0+F0/S)(V0-ΔV)
则有V0＝(P0*ΔV)/(F0/S)+ΔV (式Ι)
同样，在注射器内放入被测物体时，与未放入被测物体时同样的步骤来测定并根据上述的理想气体方程式，诱导得到式Ⅱ，计算得到注射器内加入被测物体后的实验装置内所有空气的体积V1。
只要保证实验环境不变，密闭容器1起始刻度不变，这时放入被测物体进行实验并计算出的V1与未放入物体的装置计算出的V0之差即为被测物体的体积，也就是被测物体的体积V＝V0-V1。
使用分析天平测量物体的质量m(分度值为0.1mg)，则被测物体的密度ρ＝m/V。
因为在本实验过程中，推进活塞8和拉出活塞8都是缓慢进行的，在活塞8 运动过程中产生的热量可以忽略不计，本发明中将温度作为不变量来处理，实际上在密封容器1内设置的温度计2的读数可以确定在测定中密封容器1内的温度几乎没有变化，可以忽略不计。实验结果也表明，这一处理对被测物体密度的影响很小，其误差可以忽略不计。
在上述步骤(1)-(5)中实验装置受力分析如图2和3。图2为活塞8推进时的受力分析，由图可知，当将活塞8向密封容器1里边推进时，活塞8受到向右的内部气压的压力PS和向左的外界气压P0产生的压力P0S及测力计5 测得的拉力F；
图3为活塞8拉出时受力分析，由图可知，当将活塞8从密封容器1里拉出时，活塞8受到向左的外界气压P0产生的压力P0S和向右内部气压的压力PS 及测力计5测得的拉力F。
实施例2
采用实施例1的方法，测定塑料块和石块的密度。
表1为传统的物体密度测量方法-液体静力衡量法来测量得到的塑料块和石块的密度。
表2为采用实施例1所述的方法来测量得到的塑料块和石块的密度，其中所述塑料块和石块为表1中用于测量的塑料块和石块。根据在加入塑料块或石块后注射器体积改变量分别为10ml、20ml、30ml时的塑料块或石块的相应体积，计算得到塑料块或石块的密度。
表1.液体静力衡量法(传统方法)测量被测物体的数据
表2.本发明方法测量得到的塑料块和石块密度
表1和表2的结果可知，本发明的方法测定得到的塑料块密度和石块密度与传统方法测定得到的密度相接近，误差分别为6％和3％，在物理实验百分误差范围内，说明本发明的方法可用于测定物体的密度。
表3为采用实施例1所述的方法来测量得到的棉花的密度。根据在加入棉花后容器体积改变量分别为20ml、40ml、60ml时的棉花的相应体积，计算得到棉花密度。
表3.本发明方法测量得到的棉花密度。
Claims (1)
1.一种基于气体压强法测量物体的密度的方法，该方法采用能够测定气体压强系数的装置测量物体的密度，其特征在于：
所述能够测定气体压强系数的装置包括带有密封盖和体积刻度的密封容器、温度计、测力计和压力传感器，其中，密封容器上设置有活塞，活塞将容器密封，温度计设置在密封容器内部，压力传感器设置在密封容器内部，通过软管连接于设置在密封容器外的测力计，测力计与活塞相连接；
采用所述能够测定气体压强系数的装置测量物体密度的方法，包括如下步骤：
(1)打开密封盖，将活塞拉到密封容器体积刻度初始点X，盖上密封盖；
(2)将活塞由初始点X往容器内部推进至密封容器体积刻度X0，记录测力计显示的压力F0和密封容器内气体体积的改变量ΔV＝X-X0；
(3)打开密封盖，将活塞再次拉到密封容器体积刻度初始点X，将被测物体放入密封容器内，盖上密封盖；
(4)将活塞由初始点X往容器内部推进至密封容器体积刻度X0，记录测力计显示的压力F1和密封容器内气体体积的改变量ΔV＝X-X0；
(5)根据式Ι和式Ⅱ分别计算未放入被测物体时的密封容器内所有空气的体积V0和放入被测物体后的密封容器内所有空气的体积V1；
V0＝(P0*ΔV)/(F0/S)+ΔV (式Ι)
V1＝(P0*ΔV)/(F1/S)+ΔV (式Ⅱ)
F0和F1分别为在步骤(2)和步骤(3)中测力计测得的压力，S为活塞截面积；P0为标准大气压；
被测物体的体积V＝V1-V0；
根据公式ρ＝m/V，计算得到被测物体的密度ρ，其中m为被测物体的重量；
所述被测物体为棉花、海绵。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510259317.1A CN104807720B (zh) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 一种基于气体压强法测量物体密度的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510259317.1A CN104807720B (zh) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 一种基于气体压强法测量物体密度的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104807720A CN104807720A (zh) | 2015-07-29 |
| CN104807720B true CN104807720B (zh) | 2018-04-17 |
Family
ID=53692740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510259317.1A Expired - Fee Related CN104807720B (zh) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | 一种基于气体压强法测量物体密度的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104807720B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965313A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-20 | 中检集团公信安全科技有限公司 | 食品比容测量仪及其检测方法 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105865974A (zh) * | 2016-03-30 | 2016-08-17 | 陕西师范大学 | 一种排水法测定棉花密度的方法 |
| CN105954145A (zh) * | 2016-06-25 | 2016-09-21 | 袁林 | 一种黄金密度测量仪及其测量物体密度的方法 |
| CN106352819B (zh) * | 2016-08-13 | 2019-01-15 | 杭州方汇建设工程检测有限公司 | 一种建筑工程水泥混凝土自收缩测量装置 |
| CN106950150A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-07-14 | 孙学军 | 液体密度测量装置及方法 |
| CN107252315B (zh) * | 2017-06-05 | 2020-08-21 | 黄瑞良 | 一种可校正的压变式人体体积测量装置、方法及系统 |
| CN109115133A (zh) * | 2018-07-20 | 2019-01-01 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种电缆导体或绝缘层截面积快速精确测量装置 |
| CN108981643B (zh) * | 2018-07-20 | 2020-04-14 | 国网重庆市电力公司电力科学研究院 | 一种电缆导体或绝缘层截面积快速精确测量方法 |
| CN108955809A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-07 | 四川大学 | 一种测量不规则物体体积的装置和方法 |
| CN109100261B (zh) * | 2018-08-15 | 2020-12-04 | 河南工业大学 | 一种测量小麦麸皮及其结构层真密度的方法及装置 |
| CN109856007A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-06-07 | 吉林大学 | 基于空气压力测量的便携式比重仪及比重测量方法 |
| CN109633136A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-04-16 | 江苏华宁工程咨询有限公司 | 一种水泥浆水灰比检测仪及其操作方法 |
| CN109827868B (zh) * | 2019-04-09 | 2022-05-03 | 国电常州发电有限公司 | 一种煤场煤堆密度测量装置 |
| CN110208143A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-06 | 湖南宏特试验检测有限公司 | 直读式密度管 |
| CN111811401A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-23 | 大连优联智能装备股份有限公司 | 容积测量装置及其使用方法 |
| CN111721669A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-09-29 | 北京中建建筑科学研究院有限公司 | 一种测量材料表观密度、含气量的方法 |
| CN112665678A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-16 | 湖北亿纬动力有限公司 | 一种电池产气量测量装置及电池产气量测量方法 |
| CN112903058A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-04 | 北京中建建筑科学研究院有限公司 | 一种容积检测装置及检测方法 |
| CN112923992A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-06-08 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 用于测量物品体积的系统和方法 |
| CN113028986A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-06-25 | 北京科技大学 | 一种体积测量装置及质量测量系统 |
| CN113433031A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-24 | 浙江工业大学之江学院 | 一种固体体积密度测量的方法 |
| CN113433030A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-24 | 浙江工业大学之江学院 | 一种固体体积密度测量仪 |
| CN113776986B (zh) * | 2021-08-27 | 2023-10-27 | 中国人民解放军63653部队 | 一种测定堆料表观密度的装置及其测定方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5608157A (en) * | 1995-10-18 | 1997-03-04 | Micromeritics Instrument Corporation | Method and apparatus for measuring envelope density |
| CN104237066A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 | 一种测量物体密度的方法 |
-
2015
- 2015-05-20 CN CN201510259317.1A patent/CN104807720B/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "一种新的不规则实体密度测量方法研究";高正明 等;《自动化仪表》;20121231;第33卷(第12期);第10页左栏最后一段至第11页右栏倒数第2段及图1 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111965313A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-11-20 | 中检集团公信安全科技有限公司 | 食品比容测量仪及其检测方法 |
| CN111965313B (zh) * | 2020-08-24 | 2021-04-16 | 中检集团公信安全科技有限公司 | 食品比容测量仪及其检测方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104807720A (zh) | 2015-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104807720B (zh) | 一种基于气体压强法测量物体密度的方法 | |
| CN105806738B (zh) | 一种测量气体在液体中溶解度的变体积定压装置及方法 | |
| CN105510566B (zh) | 一种环氧树脂固化收缩体积实时监测方法 | |
| CN102901695A (zh) | 一种岩样孔隙度测定方法 | |
| CN104237066A (zh) | 一种测量物体密度的方法 | |
| CN106769689A (zh) | 一种变体积恒压下气体在液体中扩散系数的测量装置及方法 | |
| CN102841109A (zh) | 新型纳米温敏复合材料热膨胀性能测试装置 | |
| CN106769629B (zh) | 一种土壤质量含水量检测方法 | |
| CN103344666A (zh) | 一种材料导热性能测试仪 | |
| CN204086071U (zh) | 一种固体密度测量装置 | |
| CN206321534U (zh) | 一种快速精确测量气体密度的装置 | |
| Rejikumar et al. | Estimation of dry rubber content in natural rubber latex by differential scanning calorimetry | |
| CN103278430A (zh) | 一种低渗岩心启动压力梯度测试装置 | |
| CN104849175B (zh) | 采用杨氏模量拉伸仪测量棉花类物质密度的方法 | |
| CN208091872U (zh) | 聚合物驱残余阻力系数测定装置 | |
| CN201535759U (zh) | 分散型材料的热传导与热膨胀性能检测仪 | |
| CN202075229U (zh) | 测试人造板甲醛含量的实验装置 | |
| CN210571818U (zh) | 一种用于测量物体体积和体膨胀系数的装置 | |
| CN106990019A (zh) | 一种测量矿石体重的方法 | |
| CN103411872B (zh) | 一种散粒体孔隙度就仓测量仪 | |
| CN203405433U (zh) | 材料导热性能测试仪 | |
| CN206563690U (zh) | 一种带传感器的便携式土壤含水率测定仪 | |
| US4934176A (en) | Method and apparatus to determine amount of gas and size of gas voids entrained in viscous substances | |
| CN202814955U (zh) | 一种粮食快速水分测定仪 | |
| CN204405542U (zh) | 一种红外水分测定仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180417 Termination date: 20190520 |