CN205103121U - 多孔石灰岩密度测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型还提供一种多孔石灰岩密度测定装置，提高了多孔石灰岩密度的测定精度。密度仪的底座上设置第一水准器和第二水准器，通过观测第一水准器和第二水准器，可以确保密度仪的调平。第一摆杆摆动幅度远大于第二摆杆摆动幅度，进行调平操作时，螺杆的升降幅度远大于支撑球的升降幅度，故通过调平机构能够提高密度仪的调平效果。

Description

多孔石灰岩密度测定装置

技术领域

本实用新型属于地质勘探技术领域，具体涉及多孔石灰岩密度测定装置。

背景技术

单位体积岩石的质量称为岩石的密度，其单位为g/Cm³或kg/m³。地壳内不同地质体之间存在的密度差异，是地质重力勘探开展工作的先决条件，亦是对重力测量结果进行地形校正和中间层校正的重要参数，密度资料对于重力异常分析也有非常重要的作用。所以说，对多孔石灰岩岩石密度的测定以及对测定结果的分析研究是地质重力勘探工作的一个重要内容。

影响岩石密度大小的主要因素有：（1）岩石中各种矿物组成及其含量；（2）岩石中的孔隙度大小及孔隙中的充填物量；（3）岩石所受压力的大小。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种多孔石灰岩密度测定装置，提高了多孔石灰岩密度的测定精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种多孔石灰岩密度测定装置，包括密度仪，密度仪包括第一臂、第二臂、指示丝和底座，第一臂和第二臂相同，指示丝随第一臂和第二臂的转动而摆动，指示丝在A平面运动，

底座上设置第一水准器和第二水准器，第一水准器和第二水准器均处于底座所处的平面上，第一水准器和第二水准器垂直布置，密度仪的调平通过密度仪调平总成实现，调平总成包括三套调平机构，

每套调平机构包括第一摆杆、第二摆杆、第一连杆、第二连杆、升降杆和螺杆螺母，第一摆杆和第二摆杆均横置，第一摆杆位于第二摆杆下方，第一连杆、第二连杆、升降杆和螺杆螺母均立置，第一连杆位于第二连杆右侧，螺母与固定件连接，螺杆上端设置手柄，螺杆下端和升降杆上端连接，螺杆下端和升降杆上端能够在周向上相对转动且在轴向上相对固定，升降杆下端与第一摆杆左端形成转动副，第一摆杆右端与第一连杆下端形成转动副，第一连杆上端与固定件形成转动副，第二连杆下端和第一摆杆形成转动副，第二连杆下端与第一摆杆的铰接点靠近第一摆杆右端，第二连杆上端与第二摆杆右端形成转动副，第二摆杆左端与固定件形成转动副，立杆上端固定支撑球，立杆下端固定于第二摆杆上，立杆与第二摆杆的连接点靠近第二摆杆左端；

三套调平机构的支撑球分散布置且共同承托密度仪底座。

上述多孔石灰岩密度测定装置，还包括读数系统，读数系统包括沿B直线顺次布置的光源、聚光镜和第一全反射镜以及沿C直线顺次布置的目镜、场镜和第二全反射镜，第一全反射镜和第二全反射镜以A平面为镜像面，第一全反射镜和第二全反射镜的连线为D直线，第一全反射镜、指示丝、物镜和第二全反射镜沿D直线顺次布置，B直线与C直线平行，D直线与A平面垂直；

光源发出的光线顺次经由聚光镜和第一全反射镜，经第一全反射镜后的光线垂直照射指示丝后经由物镜进入第二全反射镜，光线经第二全反射镜反射后经由场镜后进入目镜，目镜上设置密度刻度。

上述多孔石灰岩密度测定装置，还包括读数系统，读数系统包括沿B直线顺次布置的光源、聚光镜和第一全反射镜以及沿C直线顺次布置的目镜、场镜和第二全反射镜，第一全反射镜和第二全反射镜以A平面为镜像面，第一全反射镜和第二全反射镜的连线为D直线，第一全反射镜、指示丝、物镜和第二全反射镜沿D直线顺次布置，B直线与C直线平行，D直线与A平面垂直；

光源发出的光线顺次经由聚光镜和第一全反射镜，经第一全反射镜后的光线垂直照射指示丝后经由物镜进入第二全反射镜，光线经第二全反射镜反射后经由场镜后进入目镜，照相机镜头对准目镜，照相机将拍摄的指示丝位置图像上传到计算机图像处理系统，图像处理系统根据图像中指示丝的位置计算出多孔石灰岩岩石标本测定密度。

密度仪的底座上设置第一水准器和第二水准器，通过观测第一水准器和第二水准器，可以确保密度仪的调平。第一摆杆摆动幅度远大于第二摆杆摆动幅度，进行调平操作时，螺杆的升降幅度远大于支撑球的升降幅度，故通过调平机构能够提高密度仪的调平效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步详细的说明：

图1为密度仪的原理图，

图2为密度仪读数系统的原理图，

图3为图2中A处放大图，

图4为调平机构的原理图，

图5为调平机构的动作示意图，虚线为动作后的示意图。

图6为在直角坐标系中绘制的曲线。

图中：1第一臂,2转轴,3指示丝,4第二臂,5多孔石灰岩岩石标本,6光源,7聚光镜,8第一全反射镜,9物镜,10第二全反射镜,11场镜,12目镜,13照相机镜头,14底座,15支撑球,16立杆,17手柄,18螺杆,19升降杆,20第一摆杆,21第二连杆,22第一连杆,23第二摆杆。

具体实施方式

如图1至图6所示，一种多孔石灰岩密度测定方法，按照以下步骤进行：

步骤1）.采集多孔石灰岩岩石标本45块，每块标本重量在295-305g之间。

步骤2）.将每块多孔石灰岩岩石标本表面涂覆晶形蜡层，将多孔石灰岩岩石标本表面孔隙封闭。

上述步骤2）中晶形蜡可以采用下述物质替换，该物质采用以下工艺制成：

步骤（1）.按照质量比例8:1:6:1.5:0.3取正二十二烷的直链烷烃、端羧基聚丁二烯、正二十八烷的直链烷烃、端羟基丁二烯丙烯腈和聚氨酯扩链补强剂，取A/6质量的聚丙二醇的环氧乙烷加成物和A/8质量的脂肪酸甲酯乙氧基化物，取A/12质量的油酸聚氧乙烯酯和12×A质量的异丙醇溶液，将油酸聚氧乙烯酯溶解于异丙醇溶液中；A为所取正二十二烷的直链烷烃的质量；

步骤（2）.将正二十二烷的直链烷烃、端羧基聚丁二烯、正二十八烷的直链烷烃、端羟基丁二烯丙烯腈和聚氨酯扩链补强剂放入混合机中混匀，然后将混合物装入反应釜中，釜内搅拌，向釜内充氮气，釜内物料温度保持于80±0.1℃，反应时间2h，然后以1℃/min的温变速度升温，最终温度升至87±0.1℃，并维持该温度恒定；

步骤（3）.接着向釜中投入聚丙二醇的环氧乙烷加成物和脂肪酸甲酯乙氧基化物，反应时间90min，然后，釜内物料温度以3℃/min的温变速度降温，温度降至80±0.1℃，并维持该温度恒定；

步骤（4）.接着向釜中缓慢滴加溶解油酸聚氧乙烯酯的异丙醇溶液，溶解油酸聚氧乙烯酯的异丙醇溶液的加入量为每分钟（0.05～0.06）×G，G为溶解油酸聚氧乙烯酯的异丙醇溶液的总质量，溶解油酸聚氧乙烯酯的异丙醇溶液的滴加结束起，釜内物料温度以5℃/min的温变速度升温，温度升至165±0.1℃，并维持该温度恒定，反应3h；

步骤（5）.釜内物料温度以10℃/min的温变速度降温，釜内物料温度降至20±0.1℃，将物料从反应釜取出，冷却，获得最终产物。

通过将该最终产物涂覆于多孔石灰岩岩石标本表面，该最终产物和多孔石灰岩岩石标本表面附着性好，能够良好地将多孔石灰岩岩石标本表面孔隙封闭，阻止水分侵入多孔石灰岩岩石标本，对多孔石灰岩岩石标本密度的测定影响小，使得多孔石灰岩岩石标本密度测定更加准确。

步骤3）.对密度仪进行调平，使用密度仪测定每块多孔石灰岩岩石标本的密度，读取密度值，并记录每块多孔石灰岩岩石标本的测定密度；密度仪包括指示丝3和底座14，指示丝在A平面运动。

上述步骤3）中密度仪的底座上设置第一水准器和第二水准器，第一水准器和第二水准器均处于底座所处的平面上，第一水准器和第二水准器垂直布置，密度仪的调平通过密度仪调平总成实现，调平总成包括三套调平机构，

如图4所示，每套调平机构包括第一摆杆20、第二摆杆23、第一连杆22、第二连杆21、升降杆19和螺杆螺母，第一摆杆和第二摆杆均横置，第一摆杆位于第二摆杆下方，第一连杆、第二连杆、升降杆和螺杆螺母均立置，第一连杆位于第二连杆右侧，螺母与固定件连接，螺杆18上端设置手柄17，螺杆下端和升降杆上端连接，螺杆下端和升降杆上端能够在周向上相对转动且在轴向上相对固定，升降杆下端与第一摆杆左端形成转动副，第一摆杆右端与第一连杆下端形成转动副，第一连杆上端与固定件形成转动副，第二连杆下端和第一摆杆形成转动副，第二连杆下端与第一摆杆的铰接点靠近第一摆杆右端，第二连杆上端与第二摆杆右端形成转动副，第二摆杆左端与固定件形成转动副，立杆16上端固定支撑球15，立杆下端固定于第二摆杆上，立杆与第二摆杆的连接点靠近第二摆杆左端；

三套调平机构的支撑球分散布置且共同承托密度仪底座。

密度仪的底座上设置第一水准器和第二水准器，通过观测第一水准器和第二水准器，可以确保密度仪的调平。如图5所示，第一摆杆摆动幅度远大于第二摆杆摆动幅度，进行调平操作时，螺杆的升降幅度远大于支撑球的升降幅度，故通过调平机构能够提高密度仪的调平效果。

如图2所示，上述步骤3）中读取密度值通过读数系统实现，读数系统包括沿B直线顺次布置的光源6、聚光镜7和第一全反射镜8以及沿C直线顺次布置的目镜12、场镜11和第二全反射镜10，第一全反射镜和第二全反射镜以A平面为镜像面，第一全反射镜和第二全反射镜的连线为D直线，第一全反射镜、指示丝、物镜9和第二全反射镜沿D直线顺次布置，B直线与C直线平行，D直线与A平面垂直；

光源发出的光线顺次经由聚光镜和第一全反射镜，经第一全反射镜后的光线垂直照射指示丝后经由物镜进入第二全反射镜，光线经第二全反射镜反射后经由场镜后进入目镜，目镜上设置密度刻度。

该光学读数系统将指示丝的图像精准地显示在目镜上，通过目镜能够准确地读取测定的密度值。

上述步骤3）中读取密度值通过读数系统实现，读数系统包括沿B直线顺次布置的光源、聚光镜和第一全反射镜以及沿C直线顺次布置的目镜、场镜和第二全反射镜，第一全反射镜和第二全反射镜以A平面为镜像面，第一全反射镜和第二全反射镜的连线为D直线，第一全反射镜、指示丝、物镜和第二全反射镜沿D直线顺次布置，B直线与C直线平行，D直线与A平面垂直；

光源发出的光线顺次经由聚光镜和第一全反射镜，经第一全反射镜后的光线垂直照射指示丝后经由物镜进入第二全反射镜，光线经第二全反射镜反射后经由场镜后进入目镜，照相机镜头13对准目镜，照相机将拍摄的指示丝位置图像上传到计算机图像处理系统，图像处理系统根据图像中指示丝的位置计算出多孔石灰岩岩石标本测定密度。

该光学读数系统将指示丝精准成像，然后通过照相机获取指示丝位置图像，并上传至计算机图像处理系统，进行分析，计算出测定密度，也进一步提高了密度读取的准确性。

步骤4）.对多孔石灰岩岩石标本的测定密度进行整理分析，获得多孔石灰岩的特性。

上述步骤4）中对多孔石灰岩岩石标本的测定密度进行整理分析的方法具体为，

步骤（1）.直角坐标系原点X₀=b，在直角坐标系中绘制坐标点（X₁，Y₁），（X₂，Y₂），（X₃，Y₃）,（X₄，Y₄）和（X₅，Y₅），X₁=X₀+△/2，X₂=X₁+△，X₃=X₂+△，X₄=X₃+△，X₅=X₄+△，△=（a-b）/5，Y₁=N₁/45，Y₂=N₂/45，Y₃=N₃/45，Y₄=N₄/45，Y₅=N₅/45；

步骤（2）.将坐标点（X₁，Y₁），（X₂，Y₂），（X₃，Y₃）,（X₄，Y₄）和（X₅，Y₅）连线获得服从正态分布规律的曲线，如图6所示，曲线极大值Y_max所对应的横坐标密度值即为多孔石灰岩岩石标本的常见密度值，纵坐标Y=Y_max×0.606所对应的两个横坐标密度值差值的0.5倍即为密度测定的标准离差；

a为全部测定密度值中的最大密度值，

b为全部测定密度值中的最小密度值，

N₁为在X₀～X₀+△范围内对应的多孔石灰岩岩石标本块数，

N₂为在X₀+△～X₀+2×△范围内对应的多孔石灰岩岩石标本块数，

N₃为在X₀+2×△～X₀+3×△范围内对应的多孔石灰岩岩石标本块数，

N₄为在X₀+3×△～X₀+4×△范围内对应的多孔石灰岩岩石标本块数，

N₅为在X₀+4×△～X₀+5×△范围内对应的多孔石灰岩岩石标本块数。

通过曲线可以获得多孔石灰岩岩石标本的常见密度值和密度测定的标准离差，还可以获得多孔石灰岩岩石密度的稳定性以及识别密度测定的质量，为地质重力勘探开展工作提供条件。

一种多孔石灰岩密度测定装置，包括密度仪，密度仪包括第一臂1、第二臂4、指示丝3和底座14，第一臂和第二臂相同，指示丝随第一臂和第二臂的转动而摆动，指示丝在A平面运动。第一臂1、第二臂4和指示丝3均绕同一转轴2转动，第二臂悬挂多孔石灰岩岩石标本5。

底座上设置第一水准器和第二水准器，第一水准器和第二水准器均处于底座所处的平面上，第一水准器和第二水准器垂直布置，密度仪的调平通过密度仪调平总成实现，调平总成包括三套调平机构，

每套调平机构包括第一摆杆、第二摆杆、第一连杆、第二连杆、升降杆和螺杆螺母，第一摆杆和第二摆杆均横置，第一摆杆位于第二摆杆下方，第一连杆、第二连杆、升降杆和螺杆螺母均立置，第一连杆位于第二连杆右侧，螺母与固定件连接，螺杆上端设置手柄，螺杆下端和升降杆上端连接，螺杆下端和升降杆上端能够在周向上相对转动且在轴向上相对固定，升降杆下端与第一摆杆左端形成转动副，第一摆杆右端与第一连杆下端形成转动副，第一连杆上端与固定件形成转动副，第二连杆下端和第一摆杆形成转动副，第二连杆下端与第一摆杆的铰接点靠近第一摆杆右端，第二连杆上端与第二摆杆右端形成转动副，第二摆杆左端与固定件形成转动副，立杆上端固定支撑球，立杆下端固定于第二摆杆上，立杆与第二摆杆的连接点靠近第二摆杆左端；

三套调平机构的支撑球分散布置且共同承托密度仪底座。

多孔石灰岩密度测定装置还包括读数系统，读数系统包括沿B直线顺次布置的光源、聚光镜和第一全反射镜以及沿C直线顺次布置的目镜、场镜和第二全反射镜，第一全反射镜和第二全反射镜以A平面为镜像面，第一全反射镜和第二全反射镜的连线为D直线，第一全反射镜、指示丝、物镜和第二全反射镜沿D直线顺次布置，B直线与C直线平行，D直线与A平面垂直；

光源发出的光线顺次经由聚光镜和第一全反射镜，经第一全反射镜后的光线垂直照射指示丝后经由物镜进入第二全反射镜，光线经第二全反射镜反射后经由场镜后进入目镜，目镜上设置密度刻度。

多孔石灰岩密度测定装置还包括读数系统，读数系统包括沿B直线顺次布置的光源、聚光镜和第一全反射镜以及沿C直线顺次布置的目镜、场镜和第二全反射镜，第一全反射镜和第二全反射镜以A平面为镜像面，第一全反射镜和第二全反射镜的连线为D直线，第一全反射镜、指示丝、物镜和第二全反射镜沿D直线顺次布置，B直线与C直线平行，D直线与A平面垂直；

光源发出的光线顺次经由聚光镜和第一全反射镜，经第一全反射镜后的光线垂直照射指示丝后经由物镜进入第二全反射镜，光线经第二全反射镜反射后经由场镜后进入目镜，照相机镜头对准目镜，照相机将拍摄的指示丝位置图像上传到计算机图像处理系统，图像处理系统根据图像中指示丝的位置计算出测定密度。

Claims (3)

1.一种多孔石灰岩密度测定装置，包括密度仪，密度仪包括第一臂、第二臂、指示丝和底座，第一臂和第二臂相同，指示丝随第一臂和第二臂的转动而摆动，指示丝在A平面运动，其特征在于：

底座上设置第一水准器和第二水准器，第一水准器和第二水准器均处于底座所处的平面上，第一水准器和第二水准器垂直布置，密度仪的调平通过密度仪调平总成实现，调平总成包括三套调平机构，

每套调平机构包括第一摆杆、第二摆杆、第一连杆、第二连杆、升降杆和螺杆螺母，第一摆杆和第二摆杆均横置，第一摆杆位于第二摆杆下方，第一连杆、第二连杆、升降杆和螺杆螺母均立置，第一连杆位于第二连杆右侧，螺母与固定件连接，螺杆上端设置手柄，螺杆下端和升降杆上端连接，螺杆下端和升降杆上端能够在周向上相对转动且在轴向上相对固定，升降杆下端与第一摆杆左端形成转动副，第一摆杆右端与第一连杆下端形成转动副，第一连杆上端与固定件形成转动副，第二连杆下端和第一摆杆形成转动副，第二连杆下端与第一摆杆的铰接点靠近第一摆杆右端，第二连杆上端与第二摆杆右端形成转动副，第二摆杆左端与固定件形成转动副，立杆上端固定支撑球，立杆下端固定于第二摆杆上，立杆与第二摆杆的连接点靠近第二摆杆左端；

三套调平机构的支撑球分散布置且共同承托密度仪底座。

2.根据权利要求1所述的多孔石灰岩密度测定装置，其特征在于：还包括读数系统，读数系统包括沿B直线顺次布置的光源、聚光镜和第一全反射镜以及沿C直线顺次布置的目镜、场镜和第二全反射镜，第一全反射镜和第二全反射镜以A平面为镜像面，第一全反射镜和第二全反射镜的连线为D直线，第一全反射镜、指示丝、物镜和第二全反射镜沿D直线顺次布置，B直线与C直线平行，D直线与A平面垂直；

光源发出的光线顺次经由聚光镜和第一全反射镜，经第一全反射镜后的光线垂直照射指示丝后经由物镜进入第二全反射镜，光线经第二全反射镜反射后经由场镜后进入目镜，目镜上设置密度刻度。

3.根据权利要求1所述的多孔石灰岩密度测定装置，其特征在于：还包括读数系统，读数系统包括沿B直线顺次布置的光源、聚光镜和第一全反射镜以及沿C直线顺次布置的目镜、场镜和第二全反射镜，第一全反射镜和第二全反射镜以A平面为镜像面，第一全反射镜和第二全反射镜的连线为D直线，第一全反射镜、指示丝、物镜和第二全反射镜沿D直线顺次布置，B直线与C直线平行，D直线与A平面垂直；

光源发出的光线顺次经由聚光镜和第一全反射镜，经第一全反射镜后的光线垂直照射指示丝后经由物镜进入第二全反射镜，光线经第二全反射镜反射后经由场镜后进入目镜，照相机镜头对准目镜，照相机将拍摄的指示丝位置图像上传到计算机图像处理系统，图像处理系统根据图像中指示丝的位置计算出多孔石灰岩岩石标本测定密度。