CN205562331U

CN205562331U - 物质密度测量装置

Info

Publication number: CN205562331U
Application number: CN201620106538.5U
Authority: CN
Inventors: 刘艳峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2026-02-02

Abstract

本实用新型提供了物质密度测量装置，包括气体比热容比测定仪的外接检测系统和组装式烧瓶，组装式烧瓶包括三角烧瓶、直玻璃管和小钢球；三角烧瓶的侧壁上开设入气孔，与外接检测系统中的气泵连接；直玻璃管的侧壁上开设出气孔，小钢球放置在直玻璃管内的出气孔下侧；三角烧瓶的瓶口和直玻璃管的一端口密封连接。本实用新型以气体比热容比测定仪为基础，将烧瓶部分设计为组装式烧瓶结构，方便被测物体的放入与取出。进一步设计提供了一套阴阳密封结构件，保证该组装式烧瓶的气密性。同时增设了重量传感器，方便读取被测物质的重量；增设的光敏传感器，可以及时发现因强光对光电门传感器的影响，避免因光电门传感器的不可靠工作带来的测量误差。

Description

物质密度测量装置

技术领域

本实用新型涉及物质密度测量装置技术领域，尤其是涉及针对可溶性、吸水性物质以及各种小粒状固体密度的密度测量装置。

背景技术

物质密度的测量在物理学实验中是一个古老而传统的研究课题。对于不溶性物质的密度，可以采用静力称衡法、力敏传感器等传统的方法进行测量。但是对于可溶性、吸水性物质以及各种小粒状固体密度的测量方法甚为鲜见，其主要原因是由于这些物质的体积不易测量，这导致上述这类物质的密度很难精确得到，进而也在一定程度上限制了该类物质的应用。

目前，有文献报道采用气体比热容比测定仪进行物质密度的测量，并对测量方法进行了介绍，并得出了密度计算公式：其中，M—被测物质质量；m—小钢球质量；d—小钢球直径；p—大气压强；γ—气体比热容比；T₀—未放置被测物质时小钢球的振动周期；T₁—放置被测物质时小钢球的振动周期。T₀和T₁在小钢球的振动次数相同的情况下测量得到的。

气体比热容比测定仪的结构大致上分为烧瓶和烧瓶外的其他检测结构件，如，可预置测量次数的数字计时仪、光电门传感器和气泵，习惯上将烧瓶外的其他检测结构件统称为外接检测系统。在上述的将气体比热容比测定仪用于测量物体密度时，需要将被测物体放置于烧瓶中，而现有采用的烧瓶大多为一体的带颈圆底烧瓶，向烧瓶中放置被测物体时难度大，因此，需要对烧瓶进行改进以方便向烧瓶内放置被测物体。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对可溶性、吸水性物质以及各种小粒状固体物质，提供的一种利用气体比热容比测定仪进行密度测量的物质密度测量装置，解决现有的密度测量方法无法得到精确的可溶性、吸水性物质以及各种小粒状固体物质的密度的技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

物质密度测量装置，包括气体比热容比测定仪的外接检测系统和组装式烧瓶，所述组装式烧瓶包括三角烧瓶、直玻璃管和小钢球；所述三角烧瓶的侧壁上开设入气孔，与外接检测系统中的气泵连接；所述直玻璃管的侧壁上开设出气孔，所述小钢球的直径比直玻璃管的内径小0.01-0.02mm，所述小钢球放置在所述直玻璃管内的出气孔下侧；所述三角烧瓶的瓶口和直玻璃管的一端口密封连接。

进一步地，所述三角烧瓶的瓶口和直玻璃管的一端口通过阴阳配合的密封结构件密封连接。

进一步地，所述密封结构件包括套设在三角烧瓶的瓶口的阴密封件和套设在直玻璃管的一端口的阳密封件；所述阴密封件为截面为“S”形的环状密封圈，其中一端面的环形凹槽为套接槽，套设在所述三角烧瓶的瓶口上，另一端面的环形凹槽为卡接槽；所述阳密封件为截面为“S”形的环状密封圈，其中一端面的环形凹槽为套接槽，套设在直玻璃管的一端口上，另一端面的环形凹槽为卡接槽，扣设在阴密封件上。

进一步地，所述阳密封件与阴密封件均采用弹性材料加工而成。

进一步地，所述阴密封件的卡接槽内填充密封油。增强密封性。

进一步地，还包括防震底座，所述三角烧瓶放置在所述防震底座上。具体地，所述防震底座采用橡胶垫。

进一步地，还包括重量传感器，所述重量传感器的感应端设置在所述三角烧瓶的底部。通过读取被测物体加入前后的重量数据，方便快捷地得到被测物体的重量数据。

进一步地，还包括光敏传感器和报警器，所述光敏传感器的感应端设置在所述小钢球附近，输出端与所述报警器的控制端连接；光敏传感器检测小钢球附近的光亮程度，当光亮程度超过预设数值时，向报警器发出报警信号，报警器发出报警声。当因外界光线过强，导致光电门传感器工作性能不可靠时，能够及时报警，采取措施，避免因光电门传感器的不可靠工作带来的测量误差。

进一步地，所述气体比热容比测定仪的外接检测系统包括可预置测量次数的数字计时仪、光电门传感器和气泵；所述气泵与所述三角烧瓶的入气孔联通；所述光电门传感器的输出端与所述可预置测量次数的数字计时仪连接，感应端设置在小钢球两侧；所述气泵的控制端与所述可预置测量次数的数字计时仪连接；开启可预置测量次数的数字计时仪的同时，控制光电门传感器和气泵同时开启工作。

本实用新型的物质密度测量装置，以气体比热容比测定仪为基础，对烧瓶部分的结构进行了改进，设计为组装式烧瓶结构，方便了被测物体的放入与取出。进一步设计提供了一套阴阳密封结构件，保证该组装式烧瓶的气密性。同时增设了重量传感器，方便读取被测物质的重量；增设的光敏传感器，可以及时发现因强光对光电门传感器的影响，避免因光电门传感器的不可靠工作带来的测量误差。

本实用新型的物质密度测量装置可以测量可溶性物质、吸水性物质、各种小粒状固体以及其它难以测量的物质的体积，从而能够方便地得到可溶性物质如食盐、白糖和吸水性物质如小米、红砖以及密度很小的物质如塑料泡末的密度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的物质密度测量装置的结构示意图；

图2是图1中的密封连接部分的局部放大结构示意图；

图3是阴阳配合的密封结构件的配合爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1至图3所示，说明本实用新型的物质密度测量装置，包括气体比热容比测定仪的外接检测系统2和组装式烧瓶1，所述组装式烧瓶1包括三角烧瓶11、直玻璃管12和小钢球13；所述三角烧瓶11的侧壁上开设入气孔111，与外接检测系统2中的气泵21连接；所述直玻璃管12的侧壁上开设出气孔121，所述小钢球13的直径比直玻璃管12的内径小0.01-0.02mm，所述小钢球13放置在所述直玻璃管12内的出气孔121下侧；所述三角烧瓶11的瓶口和直玻璃管12的一端口密封连接。

所述气体比热容比测定仪的外接检测系统2包括可预置测量次数的数字计时仪21、光电门传感器22和气泵23；所述气泵23与所述三角烧瓶11的入气孔111联通；所述光电门传感器22的输出端与所述可预置测量次数的数字计时仪21连接，感应端设置在小钢球13两侧；所述气泵23的控制端与所述可预置测量次数的数字计时仪21连接；开启可预置测量次数的数字计时仪21的同时，控制光电门传感器22和气泵23同时开启工作。该外接检测系统2采用现有气体比热容比测定仪中的连接结构即可。

由于在密度测量过程中，组装式烧瓶1的气密性是非常重要的，因此，本实用新型中所述三角烧瓶11的瓶口和直玻璃管12的一端口通过阴阳配合的密封结构件3密封连接。具体地，如图2和图3所示，所述密封结构件3包括套设在三角烧瓶11的瓶口的阴密封件31和套设在直玻璃管12的一端口的阳密封件32；所述阴密封件31为截面为“S”形的环状密封圈，其中一端面的环形凹槽为套接槽311，套设在所述三角烧瓶11的瓶口上，另一端面的环形凹槽为卡接槽312；所述阳密封件32为截面为“S”形的环状密封圈，其中一端面的环形凹槽为套接槽321，套设在直玻璃管12的一端口上，另一端面的环形凹槽为卡接槽322，扣设在阴密封件31上。所述阳密封件32与阴密封件31均采用弹性材料加工而成，如，橡胶。密封性能好。

阳密封件32与阴密封件31配合时，阴密封件31的内侧壁与阳密封件32的卡接槽322的内侧壁接触，形成良好密封，保证该组装式烧瓶1的气密性。

阳密封件32与阴密封件31配合时，阳密封件32的卡接槽322扣设在阴密封件31上，且卡接槽322的外侧壁插入阴密封件31的卡接槽312中，加强了该阴阳配合的密封结构件3的气密性。进一步地，为了进一步增加气密性，在阴密封件31的卡接槽312中填充密封油5。当卡接槽322的外侧壁插入阴密封件31的卡接槽312中时，密封油5填充在两者结合的壁面上，增加了气密性。

在测量过程中，小钢球13在直玻璃管12的出气孔121上下振动，因此，需要保证组装式烧瓶的稳定性，避免小钢球13与直玻璃管12的内部摩擦带来测量误差。本实用新型增设了防震底座6，所述三角烧瓶11放置在所述防震底座6上。具体地，所述防震底座6采用橡胶垫。

进一步地，为了更方便快捷地获得被测物体的重量，本实用新型优选的技术方案是，还包括重量传感器(图未示)，所述重量传感器的感应端设置在所述三角烧瓶的底部。通过读取被测物体加入前后的重量数据，方便快捷地得到被测物体的重量数据。

进一步地，为了避免测试环境光线对光电门传感器的工作可靠性的影响，本实用新型的优选的技术方案是，还包括光敏传感器(图未示)和报警器(图未示)，所述光敏传感器的感应端设置在所述小钢球附近，输出端与所述报警器的控制端连接；光敏传感器检测小钢球附近的光亮程度，当光亮程度超过预设数值时，向报警器发出报警信号，报警器发出报警声。当因外界光线过强，导致光电门传感器工作性能不可靠时，能够及时报警，采取措施，避免因光电门传感器的不可靠工作带来的测量误差。

本实用新型中，为了验证该物质密度测量装置的测量精确性，对一部分物质的密度进行的测量，如，食盐和无水甘油。通过密度计算公式得到的测量结果：食盐的密度为ρ＝2.156g/cm³，食盐在20.0℃时密度的标准值为ρ＝2.140g·cm^-3，测量结果与标准值相比，其相对误差为0.7％。无水甘油的密度ρ＝1.276g/cm³，无水甘油在20.0℃时密度的标准值为ρ＝1.260g·cm^-3，测量结果与标准值相比，其相对误差为1.3％。测量结果的精度高。因此，可以广泛应用于其他物质的密度的测量上，且其相对误差会控制在2％以内。

在利用上述密度计算公式计算物质密度时，其中的T₀和T₁是通过本实用新型的物质密度测量装置读出的，p测定测试时的大气压强即可，γ采用双原子气体(空气近似双原子气体)的数值1.40。小钢球的质量m和直径d采用电子天平和螺旋测微器测量得到；被测物质质量M采用电子天平获得，或者通过本实用新型的物质密度测量装置中的重量传感器读出。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.物质密度测量装置，其特征在于，包括气体比热容比测定仪的外接检测系统和组装式烧瓶，所述组装式烧瓶包括三角烧瓶、直玻璃管和小钢球；所述三角烧瓶的侧壁上开设入气孔，与外接检测系统中的气泵连接；所述直玻璃管的侧壁上开设出气孔，所述小钢球的直径比直玻璃管的内径小0.01-0.02mm，所述小钢球放置在所述直玻璃管内的出气孔下侧；所述三角烧瓶的瓶口和直玻璃管的一端口密封连接。

2.根据权利要求1所述的物质密度测量装置，其特征在于，所述三角烧瓶的瓶口和直玻璃管的一端口通过阴阳配合的密封结构件密封连接。

3.根据权利要求2所述的物质密度测量装置，其特征在于，所述密封结构件包括套设在三角烧瓶的瓶口的阴密封件和套设在直玻璃管的一端口的阳密封件；所述阴密封件为截面为“S”形的环状密封圈，其中一端面的环形凹槽为套接槽，套设在所述三角烧瓶的瓶口上，另一端面的环形凹槽为卡接槽；所述阳密封件为截面为“S”形的环状密封圈，其中一端面的环形凹槽为套接槽，套设在直玻璃管的一端口上，另一端面的环形凹槽为卡接槽，扣设在阴密封件上。

4.根据权利要求3所述的物质密度测量装置，其特征在于，所述阳密封件与阴密封件均采用弹性材料加工而成。

5.根据权利要求3所述的物质密度测量装置，其特征在于，所述阴密封件的卡接槽内填充密封油。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的物质密度测量装置，其特征在于，还包括防震底座，所述三角烧瓶放置在所述防震底座上。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的物质密度测量装置，其特征在于，还包括重量传感器，所述重量传感器的感应端设置在所述三角烧瓶的底部。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的物质密度测量装置，其特征在于，还包括光敏传感器和报警器，所述光敏传感器的感应端设置在所述小钢球附近，输出端与所述报警器的控制端连接；光敏传感器检测小钢球附近的光亮程度，当光亮程度超过预设数值时，向报警器发出报警信号，报警器发出报警声。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的物质密度测量装置，其特征在于，所述气体比热容比测定仪的外接检测系统包括可预置测量次数的数字计时仪、光电门传感器和气泵；所述气泵与所述三角烧瓶的入气孔联通；所述光电门传感器的输出端与所述可预置测量次数的数字计时仪连接，感应端设置在小钢球两侧；所述气泵的控制端与所述可预置测量次数的数字计时仪连接；开启可预置测量次数的数字计时仪的同时，控制光电门传感器和气泵同时开启工作。