[发明专利]一种测量物体密度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量方法，尤其是一种测量物体密度的方法。

背景技术

在科学研究和工程实践中，密度参数是工程计算仿真过程和科学研究实验过程中的重要参数。它作为重要的材料物性参数，对于传热、传质和动量传输等物理和化学过程影响很大。在现有的密度参数的测量方法中，绝大多数利用液体排出法，得到被测物体的体积，然后对被测物体称重，从而得到被测物体平均密度的方法，如发明名称为“一种固体密度测量方法”的专利，公开号为CN101078677，但该方法无法测量具有吸水性或与水反应的被测物体的体积，那些不宜与水接触的物体，如铸造用砂型、某些吸潮性盐类，也无法应用该方法；专利“便携式密度计及密度测量方法”，公开号CN1084272，可快速测量液体的压力，但只能测液体的密度，无法测量固体的密度，应用上同样具有局限性；专利“含固液体密度测量装置及方法”，公开号CN102207440A，可以测量复杂形态的液体尤其是固体液体并存的混合物(含固液体)的密度，但无法测量单一固体的密度，测量精度完全取决于液位传感器的反馈，如果被测含固液体表面不平整，将会出现很大的测量误差，装置测量后清洗也较麻烦；专利：“粉状物料密度测量装置”，公开号CN2692657，只能测量粉状物体的密度；专利：“差压式密度测量装置”公开号CN2409514，仅可测量流体的密度，对固体的密度无法测量，而且装置用过后不易清洁。

综上所述，现有的技术中，当被测物体为固体时，多采用排液法，但对某些对液体敏感的物质无法适用；当被测物体多为流体、粉状物体时，可对其进行约束至规则形状，通过液位传感器侦测计算到体积，但对一些不规则形状的固体无法通过现有装置测量。同时，所有的技术方案中，仅能给出被测物体对应某一温度的密度值，无法给出被测物体在不同温度变化下的密度值。且在科研实践中，有时会需要物质在不同温度的条件下进行工作，如航空发动机的有些部件的工作温度在-50～1000℃之间，因此物质在不同温度下的密度变化对产品或设备的工作至关重要。面对不同材料、状态的物质，往往没有手段去获得物体随温度变化的密度曲线，在现有的技术中也没有成熟的方法进行借鉴，从而导致无法进行工程计算。

发明内容

本发明的目的是提供一种测量物体在不同温度下的密度值的测量方法，旨在测量不同物体在不同温度下的密度值，尤其是具有不规则形状的固体或多相流体，被测物体温度范围可在-50～1000℃之间。借助本发明所提出的方法，可得到被测物体在一定温度点或温度范围内的密度值或密度随温度变化的曲线。

本发明的技术方案是，所述的测量方法包括以下步骤：

(1)将被测物体加热或冷却至测量密度值所需的温度；

(2)将被测物体置于容器中，容器中还设置有与外部相连的压强传感器和容器温度传感器，所述的容器上设置有活塞，活塞将容器密封并可进行上下移动；

(3)将被测物体连同密闭容器，置于称重计之上，测得被测物体的质量m；

(4)在密闭容器上方的活塞上施加一个向外的拉力F1，使得容器呈负压状态，施加F1后，应使容器内的压力P1满足：0.5atm<P1<1atm；

(5)通过压强传感器和热电偶传感器，测量得到密闭容器内空气的压强P1、温度T1，通过施加F1后，活塞的移动量测出容器内空气的体积V1；

(6)在密闭容器上方的活塞上继续施加一个向外的拉力F2，且F2>F1，使得容器继续呈负压状态；

(7)通过压强传感器和热电偶传感器，测量得到密闭容器内空气的压强P2、温度T2，通过施加F2后，活塞的移动量测出容器内空气的体积V2；

(8)利用以下公式：