CN1190658C - 固体孔隙度测定仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种测定固体孔隙度的仪器，是运用了气体状态方程，采取气体移动的方法，通过精确地测定固体体积，进而方便地测定出各种固体的孔隙度，能够简便、快速、精确地测定出各种规格、形状固体的孔隙度。本发明由样品室3，膨胀室4，一号连接管道5，压力传感器6，测量电路7，一号三通阀8，二号三通阀9，三号三通阀10，真空泵11，储气瓶12，过滤器13，气源14，二号连接管道15组成，可广泛应用于各种固体孔隙度的测定，也可单独用于固体体积的测定，具有测量方法简便、分析速度快、检测精度高等优点。

Description

固体孔隙度测定仪

(一)技术领域：本发明属于一种测定固体孔隙度的仪器。

(二)背景技术：目前，在测定固体孔隙度的实际工作中，普遍采用水浸、水煮或其他化学溶剂浸入等方法，使孔隙度的测量精度低，周期长，特别是在测量小孔、小缝隙的固体时，由于液体的表面张力作用，使液体无法浸入，因而大大增加了测量误差。为了增加测量精度，还有的采取三维成像技术，采取这种方法使仪器成本昂贵，维护和运行条件要求太高，实际测量中很少采用。本发明能够简便、快速、精确地测定出各种规格、形状固体的孔隙度。

(三)发明内容：本发明是运用了气体状态方程，采取气体移动的方法，通过精确地测定固体体积，进而方便地测定出各种固体的孔隙度。

测定系统由样品室3，膨胀室4，一号连接管道5，压力传感器6，测量电路7，一号三通阀8、二号三通阀9、三号三通阀10，真空泵11，储气瓶12，过滤器13，气源14，二号连接管道15组成。样品室3通过一号连接管道5、一号三通阀8的AC端与膨胀室4连接，一号三通阀8的B端与传感器6连接，传感器6的输出端送入测量电路7。样品室3还通过二号连接管道15、二号三通阀9的DF端与膨胀室4相通，二号三通阀9的E端，一路通过三号三通阀10的HG端与膨胀室4连接，另一路与储气瓶12相通，储气瓶12与过滤器13相连，过滤器13连接气源14。三号三通阀10的I端与真空泵11连接。

测定过程分为四个步骤：

第一步：一号三通阀8的BC端相通，A端断开，二号三通阀9的DE端相通，F端断开，三号三通阀10的GI端相通，H端断开。将带有空隙2的样品1放入样品室3并关闭，打开气源14，工作气体通过过滤器13干燥后进入储气瓶12，通过二号三通阀9的DE端进入样品室3，使样品室3的压力等于大气压。通过三号三通阀10的GI端，开动真空泵11，将膨胀室4抽成真空。

第二步：一号三通阀8的BC端相通，A端断开，二号三通阀9的DE端相通，F端断开，三号三通阀10的GH端相通，I端断开。气源14里的工作气体通过过滤器13干燥后进入储气瓶12，通过三号三通阀10的GH端进入膨胀室4，使膨胀室4内的压力P₂略等于0.2P₀。P₂通过一号三通阀8的BC端接传感器6，送入测量电路7检测出来。将样品1粉碎、破坏孔隙、去油、干燥后参照上述方法测得压力为P₂’。

第三步：一号三通阀8的AB端相通，C端断开，二号三通阀9的DE端相通，F端断开，三号三通阀10的G端断开。测样品室3内的压力为P₁，P₁通过一号三通阀8的AB端接传感器6，送入测量电路7检测出来。将样品1粉碎、破坏孔隙、去油、干燥后参照上述方法测得的压力为P₁’。

第四步：一号三通阀8的AB端相通，C端断开，二号三通阀9的DF端相通，E端断开，三号三通阀10的G端断开。样品室3通过连接管道5与二号三通阀9的DF端和膨胀室4相通，两室压力平衡，为P₃。P₃通过一号三通阀8的AB端接传感器6，送入测量电路7检测出来。将样品1粉碎、破坏孔隙、去油、干燥后参照上述方法测得压力为P₃’。

设：带有孔隙2的样品1的体积为V_X，孔隙度破坏后样品1的净体积为V_X’，孔隙度为δ，样品室3的体积为V₁，膨胀室4的体积为V₂。

则有：

$V_X=V_1-\frac{P_3-P_2}{P_1-P_3}\·V_2$

${V_X}^{,}=V_1-\frac{{P_3}^{,}-{P_2}^{,}}{{P_1}^{,}-{P_3}^{,}}\·V_2$

$\mathrm{\δ}=\frac{V_X-{V_X}^{,}}{V_X}1-\frac{{V_X}^{,}}{V_X}$

为了保证测量精度，将整个测量系统置于恒温系统中。

本发明可广泛应用于各种固体孔隙度的测定，也可单独用于固体体积的测定，具有测量方法简便、分析速度快、检测精度高等优点。

(四)附图说明：图1是固体孔隙度测定仪示意图。图中：1是样品、2是孔隙、3是样品室、4是膨胀室、5是一号连接管道、6是传感器、7是测量电路、8是一号三通阀、9是二号三通阀、10是三号三通阀、11是真空泵、12是储气瓶、13是过滤器、14是气源、15是二号连接管道。

(五)具体实施方式：

实施例一：

实验日期：2002年3月10日

实验条件：恒温45摄氏度。

实施例二：

标准样块体积的测定

样块为Φ59×7.5号扁圆柱体，外表经磨床加工，一组7只。该样块经计量检定所鉴定结果为V_B＝145.5159立方厘米，本仪器测量结果为V_x＝145.55立方厘米，误差为+0.02％。

实施例三：

特纯级(99.99％)氯化钠的体积测定

氯化钠属立方晶体，晶形单一，实际体积为V＝73.045立方厘米，测量体积为V_x＝72.977立方厘米，误差为-0.09％。

Claims (3)

1、一种固体孔隙度测定仪，有连接管道(5)，压力传感器(6)，测量电路(7)，一号三通阀(8)，二号三通阀(9)，三号三通阀(10)，真空泵(11)，储气瓶(12)，过滤器(13)，气源(14)，其特征是：还有样品室(3)，膨胀室(4)，样品室(3)通过连通管道(5)、一号三通阀(8)的AC端与膨胀室(4)连接，一号三通阀(8)的B端与传感器(6)连接，传感器(6)的输出端送入测量电路(7)；样品室(3)还通过另一路连接管道(5)、二号三通阀(9)的DF端与膨胀室(4)相通，二号三通阀(9)的E端，一路通过三号三通阀(10)的HG端与膨胀室(4)连接，另一路与储气瓶(12)相通，储气瓶(12)与过滤器(13)相连，过滤器(13)连接气源(14)；三号三通阀(10)的I端与真空泵(11)连接。

2、如权利要求1所述的一种固体孔隙度测定仪，其特征是：在测定固体孔隙度的四个步骤中：第一步放置样品(1)时，一号三通阀(8)的BC端相通，A端断开，二号三通阀(9)的DE端相通，F端断开，三号三通阀(10)的GI端相通，H端断开；第二步测定膨胀室(4)内压力P₂、P₂’时，一号三通阀(8)的BC端相通，A端断开，二号三通阀(9)的DE端相通，F端断开，三号三通阀(10)的GH端相通，I端断开；第三步测定样品室(3)内压力P₁、P₁’时，一号三通阀(8)的AB端相通，C端断开，二号三通阀(9)的DE端相通，F端断开，三号三通阀(10)的G端断开；第四步测量样品室(3)和膨胀室(4)相通压力平衡的压力P₃、P₃’时，一号三通阀(8)的AB端相通，C端断开，二号三通阀(9)的DF端相通，E端断开，三号三通阀(10)的G端断开。

3、如权利要求1所述的一种固体孔隙度测定仪，其特征是：将整个测量系统置于恒温系统中。