RU2540247C1 - Method to measure density - Google Patents

Method to measure density Download PDF

Info

Publication number
RU2540247C1
RU2540247C1 RU2013145116/28A RU2013145116A RU2540247C1 RU 2540247 C1 RU2540247 C1 RU 2540247C1 RU 2013145116/28 A RU2013145116/28 A RU 2013145116/28A RU 2013145116 A RU2013145116 A RU 2013145116A RU 2540247 C1 RU2540247 C1 RU 2540247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
volume
substance
density
measurement
Prior art date
Application number
RU2013145116/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Михайлович Мордасов
Денис Михайлович Мордасов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ
Priority to RU2013145116/28A priority Critical patent/RU2540247C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2540247C1 publication Critical patent/RU2540247C1/en

Links

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: method to measure density by determination of mass of a controlled substance and its placement into a measurement reservoir, reduction of its volume and measurement of pressure change consists into measurement of pressure changes in a measurement reservoir before and after placement of the controlled substance into it with variation of the volume of the measurement reservoir by the specified value is proportionate to the substance mass. Additionally they change the volume of the closed measurement reservoir by the fixed value without the controlled material, pressure change is measured. Then they determine the ratio of the produced change of pressure to the pressure change before and after placement of the controlled material into the measurement reservoir, and by difference of these ratios they decide on density of substances.
EFFECT: increased accuracy of density measurement, provision of efficient control due to usage of a single measurement process.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности ρв твердой фазы гетерогенных систем (сыпучие, волокнистые, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др.), а также твердых тел различной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.The invention relates to the field of measuring technology, in particular to pneumatic methods for measuring the density ρ in the solid phase of heterogeneous systems (bulk, fibrous, woven and non-woven materials, porous filtering ceramics, gas-filled plastics (poroplastics), etc.), as well as solids of various shapes , and can find application in various industries.

Известен способ измерения плотности по массе и объему вещества, в котором осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют его объем и по их отношению судят о насыпной плотности вещества (Пестов Н.Е. Физико-химические свойства зернистых и порошкообразных химических продуктов. М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1947. - С.152). Недостатком такого способа измерения плотности является невозможность определения пикнометрической плотности вещества, а также отсутствие единства процесса измерения.A known method of measuring density by weight and volume of a substance in which a sample of a substance is weighed, then its volume is determined and the bulk density of the substance is judged by their ratio (Pestov N.E. Physical and chemical properties of granular and powdery chemical products. M. - L .: Publishing house of the Academy of Sciences of the USSR, 1947. - P.152). The disadvantage of this method of measuring density is the inability to determine the pycnometric density of the substance, as well as the lack of unity of the measurement process.

Известен способ измерения плотности путем измерения массы и объема вещества, позволяющий измерять пикнометрическую плотность вещества (Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. - 216 с). В таком способе осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют его объем путем погружения в сосуд с жидкостью и фиксации объема вытесненной веществом жидкости. После измерения массы mв и объема Vв вещества определяют плотность ρв вещества из отношения ρв=mв/Vв.There is a method of measuring density by measuring the mass and volume of a substance, allowing to measure the pycnometric density of a substance (Makarov Yu.I. Devices for mixing bulk materials. M: Mechanical Engineering, 1973. - 216 s). In this method, a sample of the substance is weighed, and then its volume is determined by immersion in a vessel with liquid and fixing the volume of the liquid displaced by the substance. After measuring the mass m and the volume V is determined in substance density ρ of the substance in a ratio ρ = m a / V c.

Основной недостаток такого способа состоит в том, что он не применим для измерения плотности пористых и сыпучих веществ, не допускающих смачивания в какой-либо жидкости.The main disadvantage of this method is that it is not applicable for measuring the density of porous and granular substances that do not allow wetting in any liquid.

Известен способ измерения плотности (Кивилис С.С.Плотномеры. М.: Энергия, 1980. - С.156), состоящий в том, что измерительную емкость с контролируемым веществом заполняют газом и об объеме судят по изменению абсолютного давления в ней, а плотность определяют делением массы на полученный объем.A known method of measuring density (Kivilis S. S. Plotnomer. M .: Energy, 1980. - S. 156), consisting in the fact that the measuring container with the controlled substance is filled with gas and the volume is judged by the change in absolute pressure in it, and the density determined by dividing the mass by the resulting volume.

Недостатком такого способа является отсутствие единого измерительного процесса и влияние изменения атмосферного давления на результат измерения.The disadvantage of this method is the lack of a single measuring process and the effect of changes in atmospheric pressure on the measurement result.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения плотности (Патент РФ 2399904, МПК G01N 9/00. Способ измерения плотности./ Мордасов М.М., Мордасов Д.А., Дмитриева А.Р. заявл. 2009119100/28 от 20.05.2009, опубл. 20.09.2010, бюлл. №26), в котором измеряют изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества и по отношению изменений давлений судят о плотности вещества.The closest in technical essence is a method of measuring density (RF Patent 2399904, IPC G01N 9/00. Method of measuring density. / Mordasov M.M., Mordasov D.A., Dmitrieva A.R., application. 2009119100/28 from 20.05. 2009, published September 20, 2010, Bulletin No. 26), in which pressure changes in a measuring vessel are measured before and after the controlled substance is placed in it when the volume of the measuring vessel changes by a predetermined value in proportion to the mass of the substance and the density of the substance is judged by the ratio of the pressure changes .

Недостатком способа измерения плотности, принятого за прототип, является низкая точность измерения из-за влияния объема измерительной емкости на результат измерений.The disadvantage of the density measurement method adopted as a prototype is the low accuracy of the measurement due to the influence of the volume of the measuring capacitance on the measurement result.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения плотности сыпучих веществ и твердых тел различной формы, а также обеспечение оперативности контроля за счет использования единого измерительного процесса.An object of the invention is to increase the accuracy of measuring the density of bulk solids and solids of various shapes, as well as ensuring the efficiency of control through the use of a single measuring process.

Поставленная техническая задача достигается за счет того, что в способе измерения плотности путем определения массы контролируемого вещества и помещения его в измерительную емкость, уменьшения ее объема и измерения изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества дополнительно изменяют на фиксированную величину объем измерительной емкости без контролируемого материала, измеряют изменение давления, определяют отношение полученного изменения давления к изменению давлений до и после помещения контролируемого материала в измерительную емкость и о плотности судят по разности этих отношений.The stated technical problem is achieved due to the fact that in the method of measuring the density by determining the mass of the controlled substance and placing it in the measuring tank, reducing its volume and measuring pressure changes in the measuring tank before and after placing the controlled substance in it when the volume of the measuring tank is changed to a predetermined the value proportional to the mass of the substance is additionally changed by a fixed value the volume of the measuring capacity without the controlled material, measure the change yes phenomena, determine the ratio of the obtained change in pressure to the change in pressure before and after placing the controlled material in the measuring tank and the density is judged by the difference of these relations.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения плотности.Figure 1 presents a diagram of a device that implements a method of measuring density.

Устройство содержит емкость 1 с контролируемым веществом 2, к верхней части которой подключены цилиндр 3 с поршнем 4 и измеритель давления 5.The device comprises a container 1 with a controlled substance 2, to the upper part of which a cylinder 3 with a piston 4 and a pressure meter 5 are connected.

Сущность способа измерения плотности заключается в следующем.The essence of the method of measuring density is as follows.

Изменяют объем V1 герметично закрытой измерительной емкости 1 на величину ΔVa=const и измеряют изменение давления ΔPa манометром 5.The volume V 1 of the hermetically sealed measuring vessel 1 is changed by ΔV a = const and the pressure change ΔP a is measured by pressure gauge 5.

После этого емкость 1 соединяют с атмосферой и герметично закрывают. Изменяют объем V1 измерительной емкости 1 на величину ΔV=kmв, где k - коэффициент пропорциональности, mв - масса контролируемого вещества, путем перемещения поршня 4 и измеряют изменение давления ΔP1 манометром 5.After that, the tank 1 is connected to the atmosphere and hermetically closed. Change the volume V 1 of the measuring capacitance 1 by ΔV = km in , where k is the proportionality coefficient, m in is the mass of the substance being controlled, by moving the piston 4 and measure the pressure change ΔP 1 with a pressure gauge 5.

В измерительную емкость 1 объемом V1 помещают контролируемое вещество 2 с объемом Vв, герметично закрывают измерительную емкость 1 и изменяют ее объем на величину ΔV=kmв.. Затем измеряют изменение давления ΔP.In the measuring tank 1 with a volume of V 1 place the controlled substance 2 with a volume of V in , tightly close the measuring tank 1 and change its volume by ΔV = km in. . Then measure the change in pressure ΔP.

Определяют отношения давлений ΔPa/ΔP1 и ΔPa/ΔP, по разности значений которых судят о плотности контролируемого вещества 2.The pressure ratios ΔP a / ΔP 1 and ΔP a / ΔP are determined, the difference of values of which determines the density of the controlled substance 2.

Если газ в герметично закрытой измерительной емкости 1 до помещения в нее контролируемого вещества 2 с начальным давлением Pатм сжать путем перемещения поршня 4 на заданную величину ΔVa=const, то согласно закону Бойля-Мариотта будет равенство состояний газа в пустой измерительной емкости 1 до и после сжатия, которое можно представить в видеIf the gas in the sealed measuring container 1 and fitted over the controlled substance 2 with the initial pressure P atm compress by movement of the piston 4 by a predetermined value ΔV a = const, then according to the Boyle-Mariotte law would equality gas states into an empty measuring container 1 to and after compression, which can be represented as

Figure 00000001
Figure 00000001

ОткудаWhere from

Figure 00000002
Figure 00000002

После помещения контролируемого материала измерительную емкость с объемом V1 и ее герметизации состояние газа будет описываться уравнением Менделеева-Клапейрона в видеAfter placing the controlled material, the measuring capacity with a volume of V 1 and its sealing, the state of the gas will be described by the Mendeleev-Clapeyron equation in the form

Figure 00000003
Figure 00000003

где Pатм - начальное давление в измерительной емкости 1; Q - масса газа в измерительной емкости 1; R - газовая постоянная; T - температура газа в измерительной емкости 1.where P atm is the initial pressure in the measuring tank 1; Q is the mass of gas in the measuring tank 1; R is the gas constant; T is the gas temperature in the measuring tank 1.

После сжатия газа в емкости 1, путем перемещения поршня 4 на величину Δh, объем емкости 1 уменьшится на величину ΔVв, а начальное давление увеличится на величину ΔP. Состояние газа будет описываться уравнениемAfter gas compression in the tank 1, by moving the piston 4 by Δh, the volume of the tank 1 will decrease by ΔV in , and the initial pressure will increase by ΔP. The gas state will be described by the equation

Figure 00000004
Figure 00000004

При Q, R, Т=const из (3), (4), согласно закону Бойля-Мариотта, получаемFor Q, R, T = const, from (3), (4), according to the Boyle-Mariotte law, we obtain

Figure 00000005
Figure 00000005

Из уравнения (5) следуетFrom equation (5) it follows

Figure 00000006
Figure 00000006

При условии ΔVв=kmв уравнение (6) примет видProvided at ΔV = km in equation (6) takes the form

Figure 00000007
Figure 00000007

илиor

Figure 00000008
Figure 00000008

После извлечения контролируемого материала емкость 1 герметизируют и изменяют ее объем V1 на величину ΔVв=kmв. Давление в емкости изменится и станет равнымAfter removing the controlled material, the container 1 is sealed and its volume V 1 is changed by ΔV in = km in . The pressure in the tank will change and become equal

Figure 00000009
Figure 00000009

илиor

Figure 00000010
Figure 00000010

Вычитая из (8) уравнение (10) с учетом (2) получимSubtracting equation (10) from (8) and taking (2) into account, we obtain

Figure 00000011
.
Figure 00000011
.

здесь

Figure 00000012
here
Figure 00000012

Преимуществом способа является то, что при реализации метода измерения плотности объем измерительной емкости не оказывает влияния на получаемый результат. Плотность оценивается по результатам измерения массы и объема контролируемого вещества в едином измерительном процессе. Исключено влияние изменения атмосферного давления на результат измерения.The advantage of the method is that when implementing the density measurement method, the volume of the measuring capacitance does not affect the result. Density is estimated by measuring the mass and volume of a controlled substance in a single measuring process. The effect of changes in atmospheric pressure on the measurement result is excluded.

Claims (1)

Способ измерения плотности путем определения массы контролируемого вещества и помещения его в измерительную емкость, уменьшения ее объема и измерения изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на величину, пропорциональную массе вещества, отличающийся тем, что дополнительно изменяют на фиксированную величину объем герметично закрытой измерительной емкости без контролируемого материала, измеряют изменение давления, определяют отношение полученного изменения давления к изменению давлений до и после помещения контролируемого материала в измерительную емкость и о плотности судят по разности этих отношений. A method of measuring density by determining the mass of a controlled substance and placing it in a measuring tank, reducing its volume and measuring the pressure change in the measuring tank before and after placing a controlled substance in it when the volume of the measuring tank is changed by a value proportional to the mass of the substance, characterized in that change the volume of the hermetically sealed measuring vessel without a controlled material by a fixed value, measure the pressure change, determine the ratio Acquiring the pressure change to the pressure change before and after placing the test material into the measuring vessel and on the density judged by the difference of these relationships.
RU2013145116/28A 2013-10-08 2013-10-08 Method to measure density RU2540247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145116/28A RU2540247C1 (en) 2013-10-08 2013-10-08 Method to measure density

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013145116/28A RU2540247C1 (en) 2013-10-08 2013-10-08 Method to measure density

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2540247C1 true RU2540247C1 (en) 2015-02-10

Family

ID=53286811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013145116/28A RU2540247C1 (en) 2013-10-08 2013-10-08 Method to measure density

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2540247C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618504C1 (en) * 2016-03-09 2017-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") Method of body density determining

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4144763A (en) * 1978-03-29 1979-03-20 Vogelman Joseph H Non-invasive method for the measurement of body fat
RU2162596C2 (en) * 1999-03-30 2001-01-27 Тамбовский государственный технический университет Method measuring density
RU2176078C2 (en) * 1999-06-16 2001-11-20 Тамбовский государственный технический университет Procedure measuring density
RU2399904C1 (en) * 2009-05-20 2010-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") Method of measuring density

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4144763A (en) * 1978-03-29 1979-03-20 Vogelman Joseph H Non-invasive method for the measurement of body fat
RU2162596C2 (en) * 1999-03-30 2001-01-27 Тамбовский государственный технический университет Method measuring density
RU2176078C2 (en) * 1999-06-16 2001-11-20 Тамбовский государственный технический университет Procedure measuring density
RU2399904C1 (en) * 2009-05-20 2010-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") Method of measuring density

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618504C1 (en) * 2016-03-09 2017-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный педагогический университет" (ФГБОУ ВПО "ЧГПУ") Method of body density determining

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Haverkamp et al. Soil properties and moisture movement in the unsaturated zone
CN104807720B (en) A kind of method based on gas pressure intensity method measurement object density
Olsen Darcy's law in saturated kaolinite
CN103512829B (en) A kind of method by muddy water density measure sediment concentration
Kirchberg et al. Influence of particle shape and size on the wetting behavior of soft magnetic micropowders
Kiesgen de Richter et al. Vibration-induced compaction of granular suspensions
EP2256475A2 (en) Measuring procedure and measuring device for measuring physical quantities of non-compressible media
CN103994908A (en) Method for accurately preparing experiment test samples with different water contents
CN104237066A (en) Method for measuring density of object
RU2537099C1 (en) Device for measurement of weight flow and weigh batching of liquid flotation reagents (weighing flow meter/liquid batcher)
RU2540247C1 (en) Method to measure density
RU2399904C1 (en) Method of measuring density
Hrisko Capacitive Soil Moisture Sensor Theory, Calibration, and Testing
RU2398213C1 (en) Method of measuring density
CN103776723B (en) A kind of assay method of gases at high pressure adsorption isothermal and the device of enforcement the method
RU2162596C2 (en) Method measuring density
CN112485175A (en) Rock porosity measuring method and measuring device
RU2176078C2 (en) Procedure measuring density
RU2670367C1 (en) Device for determining the quantity of drilling solution in a tank
RU2243536C1 (en) Method of determining gas concentration in liquid
RU2247964C2 (en) Method of measuring density
RU2457461C1 (en) Method and apparatus for measuring density of liquid
CN204807421U (en) Granule capital loading bottom quality test system
Wang et al. Research on volume measurement system of weight below 100 g
US3420094A (en) Apparatus for measuring permeability

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151009