CN85104857A - 恒温补偿微压计 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种恒温补偿微压计。该仪器的特点是采用恒温容器空气体积能够补偿的方法，使得空气压力源的空气体积在测压时保持不变，从而解决了原有仪器恒温容器空气体积是个变值而无法获得稳定的空气压力源的问题，这种稳定的空气压力源是采用垂直上下移动液位玻璃管的方法来实现的，同时利用硅油液面透光特性确定液位的方法在测压时进行液位控制。本发明不仅将使矿井通风监测工作制度化成为可能，还将成为大地地形高程测量、环境保护监测等方面的重要工具。

Description

本发明与恒温微压计有关，这种仪器特别适应于矿井通风风压分布测定。但也完全可被用于其他工程技术上，例如大地地形高程测量、环境保护鉴测、气象测定或诸如气压测定的领域上。

现有应用于矿井通风风压分布测定是采用恒温压差计-京大式气压差计的方法，这种仪器是根据“一定量空气，在定容和恒温条件下，其压力亦不变”的基本原理制造的。恒温是依靠装在保温瓶中的冰块来维持的。由此得到的空气压力源，通过装有油液（煤油）的U形管与外界空气压力进行比较，以测得各测点的空气压差。京大式气压差计是目前国内外具有代表性的先进测压差计，这种仪器结构简单可靠，操作方便，价格便宜，但也存在不少问题，其主要缺点是：所谓标准压力源的空气体积，随着外界大气压力变化U形管油液的升降是一个变量，由于体积不能恒定，使仪器无法获得稳定不变的空气压力源。用直尺由U形管读取压差值，读数精度大于0.3mm水柱，仪器误差大。

本发明的目的是要提供一种误差小、精度高并且能够精确读取压差值的微压计。

本发明因此提供了一种恒温补偿微压计，该仪器采用恒温空气体积能够补偿的方法，使空气压力源的空气体积在测压时保持不变，从而获得了稳定的空气压力源，而恒温容器空气体积在测压时能够补偿保持不变是采用垂直上下移动液位玻璃管的方法实现的。通过对甲基硅油液面透光特性的研究，利用硅油液面透光特性确定液位的方法对空气压力源空气体积能够补偿保持不变进行液位控制，而硅油液面透光特性确定液位的方法是利用硅油液面透光强度变化灵敏区确定液位及其微量变化（液位升降0.01mm便可驱动uA表指针离开原来位置）的方法。

下面结合图2、图3、图4进一步对以上所述本发明的内容作详细的描述。

图2是压力补偿示意图。

图3是硅油液面定位装置示意图。

图4是硅油液面透光特性示意图。

本仪器使用时，可先将截止阀打开，使恒温容器内液面和液位玻璃管内液面处于同一水平位置，然后关闭截止阀，此时恒温容器内的空气压力等于外界大气压力，即P₀＝P₀;当外界大气压力变化时，设其压力增（减）量为△P，液位玻璃管内液面必会相应下降（或上升），并离开了光敏管原来所确定的位置（由uA表指针确定），而恒温容器内液面也相应上升（或下降），两液面垂直高差为△h'，这时恒温容器内的空气压力则由P₀增（或减）至P₁，两液面能量方程可写为P₁+△h'＝P₀+△P，旋转转盘，使液位玻璃管的原来位置下降（或上升），而恒温容器内液面也会相应地下降（或上升），直到液位玻璃管内液面恢复到光敏管原来所确定的位置为止（或上升），直到液位玻璃管内液面恢复到光敏管原来所确定的位置为止（由uA表指针确定），使之恒温容器内的空气体积得以补偿保持不变，因此提供一个稳定的空气压力源，此时恒温容器内空气压力也必定恢复到原值P₀，再列两液面能量方程：P₀+△h＝P₀+△P，式中△h为仪器补偿高度，它可由粗细刻度尺读得，由此得△P＝△h，即可求得外界大气压力的相对变化量（参见图2压力补偿示意图）。

按图3、图4所示，集光电珠（19）产生的光束透过液位玻璃管（5）及硅油液面（20），最后投射到光敏管（18）的受光点上;仅1mm左右厚的液面透光带，可分为三个基本透光带，即上层的渐黑带、中间的黑带和下层的渐亮带。当液面移动时，光敏管所感受的透光强度是按所示曲线继续变化的，由曲线发现，在渐亮区透光强度变化率最大，称为透光灵敏区，曲线中每一点都在uA表中有自己相应的指针读数，由此在uA表中所选定的定位点，也就准确地代表了硅油液面在液位玻璃管中的相对位置。利用硅油液面透光特性来确定液位相当准确（液位升降0.01mm，uA表指针即离开了原来位置），使仪器的精度得到了保证。

本发明与现有技术比较，其优点在于主要的技术经济指标（如测量范围：不限，分辨力＜0.01mm水柱，现场测定误差＜0.25mm水柱，精度＜0.08mm水柱，恒温性能：内外温差6℃情况下△t＝0.03℃/小时，灵敏度：很高，结构简单，等等）都超过目前国内外同类仪器的水平。

本发明将在经济、技术上产生显著的积极效果，特别是将使矿井通风鉴测工作正常化、制度化成为可能，还将对促进矿井生产、节约能源和保护工人、技术人员的健康和安全具有重要意义。本发明还将成为大地地形高程测量（代替苏联、日本和英国等生产的测高仪）、环境保护鉴测、气象测定等方面的重要工具。

发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是根据本发明提出的恒温补偿微压计的结构原理图。

该仪器由恒温装置和补偿读数系统两部分组成。在灌满蒸馏水的真空瓶胆（1）内，装有园柱形铜制恒温容器（2），其底部出口（3）通过软皮管（4）与仪器右部的液位玻璃管（5）连接，向恒温容器（2）内注入适量硅油，以使其上部留有 1/2 空间，恒温容器（2）又通过装在直通管（7）端部的截止阀（8）的控制，可以根据测定需要，既可通过干燥器（9）与外界大气相通，也可自行封闭，液位玻璃管（5）固定在带有指针（10）和光电液位控制盒（11）的螺帽（12）上，光电液位控制盒（11）含有一个集光电珠（19）和光敏管（18）（如图3所示），液位玻璃管（5）上端则经软皮管（13）与被测大气相通，当转盘（14）带动螺杆（15）旋转时，套在其上的螺帽（12）及液位玻璃管（5）等随着垂直上下移动，其精确位移量（或称微压补偿量）可根据粗读尺（16）及刻在转盘上的细读尺（17）的读数确定，借助硅油液面透光特性及光敏管（18）相应电阻值的变化，可由仪表（uA表）（21）准确确定液面位置，电源由干电池（22）通过稳压装置（23）供给，为了保持仪器垂直位置，在仪器上还装有水准泡（24）。

Claims (4)

1、一种恒温补偿微压计，包括一个恒温装置和一个补偿读数系统，其特征在于所说恒温装置的空气压力源是一个空气体积能够补偿保持不变的空气压力源。

2、按照权利要求项1规定的恒温补偿微压计，其特征在于所说空气体积能够补偿保持不变的空气压力源是采用垂直上下移动液位玻璃管的方法实现的。

3、按照权利要求项1和2规定的恒温补偿微压计，其特征是所说补偿读数系统在于利用了硅油液面透光特性确定液位的方法对空气压力源空气体积能够补偿保持不变进行液位控制。

4、按照权利要求项3规定的恒温补偿微压计，其特征在于所说利用硅油液面透光特性确定液位的方法是利用硅油液面透光强度变化灵敏区确定液位及其微量变化（液位升降0.01mm便可驱动uA表离开原来位置）方法。

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