[发明专利]精密测量物体体积和密度的装置和方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种自动化运行的压力平衡法测量物体体积和密度的装置和方法，适用于各种形状的物体，包括规则形状、不规则形状的固体以及液体体积和密度的精确测量。

背景技术

目前，测量不规则物体体积的方法的原理基本上都是用阿基米德定律法，即浸入液体法，这种方法是将需要测量的被测物体，完全浸入液体中，通过观察浸入物体的液体的前后液面升高值乘以液体截面积计算出物体的体积，然后根据其称量出的重量（通常在浸入液体之前，就利用电子称、天平等仪器称出其质量），计算出其密度。这类的方法比较粗况、繁琐，一般需要做小件试样，专业人员操作，通过多次检测再取平均值才能得出并不准确体积和密度(比重)。

上述这种测量物体体积的方法对易被浸入液体渗入的被测物体，表面张力大的被测物体等都不能准确的测量出其体积，这是因为，被测物体或其表面易被液体渗入，其液面不稳定或者被测物本身体积发生变化的缘故，使其读取或检测值不准确或者说不精确；表面张力大的被测物体会导致液体不能完全贴合被测物表面，特别是不规则物、带凹形锐角、表面多微孔、表面多凸凹不平之类的，也不能得到被测物体的精确体积，从而通过计算也就不能得到被测物体的密度。液面刻度的读取仅凭人工经验、量杯量筒刻度的间距疏密甚至刻度线的粗细等也是很难得到精确检测的因素：量杯量筒的制造精度远无法与现代金属材料的精密加工方法得到的精度所比；利用传感器来检测液面的方法也因上述的缘故等很难得到精确测量值；现行的体积和密度(比重)的精密检测方法都是在理论上忽略上述某些误差基础之上的。所以上述的测量物体体积的方法存在复杂、测量体积不准确，适用范围局限性大的缺陷。由于测量的物体体积存在的偏差大、适用范围小，导致测量出相应的物体的密度也存在偏差大、适用范围小的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前测量部分被测物体体积和密度偏差大，程序复杂、适用物体范围小，从而提供一种简单、适用范围广的、准确测量出物体体积和密度的装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明一种精密测量物体体积和密度的装置和方法，包括四个保护主体，第一个是精密测量物体体积的装置；第二个精密测量物体密度的装置；第三个是精密测量物体体积的方法；第四个精密测量物体密度的方法。

第一个保护主体，一种精密测量物体体积的装置，包括能产生气体压力的供压系统、贮压罐，供压系统与贮压罐通过定压阀连通，在其连通管道中，定压阀后设置有贮压罐压力传感器；还包括有两个已知同容积的第一标准容积罐、第二标准容积罐，贮压罐与第一标准容积罐通过第一标准容积开关阀连通，在其连通管道中，第一标准容积开关阀后设置有第一标准容积压力传感器，贮压罐与第二标准容积罐通过第二标准容积开关阀连通，在其连通管道中，第二标准容积开关阀后设置有第二标准容积压力传感器，第一标准容积罐、第二标准容积罐并联；还包括有自动校准容积罐、加料容器罐，自动校准容积罐上设有自动校准容器罐排空阀，加料容器罐罐体上设有加料容器罐排空阀，自动校准容积罐与第一标准容积罐通过自动校准容积罐开关阀连通，在其连通管道中，自动校准容积罐开关阀后设置有自动校准容积罐压力传感器，加料容器罐与第二标准容积罐通过加料容器罐开关阀连通，在其连通管道中，加料容器罐开关阀后设置有加料容器罐压力传感器，自动校准容积罐与加料容器罐分别与微压差计串联，同时，自动校准容积罐与加料容器罐分别与连通压差计串联，微压差计与连通压差计并联；还包括有PLC控制系统，PLC控制系统分别与各个传感器、各个开关阀和其运动执行机构相连并通过程序自动控制各开关阀的开关。

进一步限定，所述的加料容器罐由托架、盛物器具、加料容器密封盖、加料容器动作执行机构构成，其中，盛物器具放置在托架上，加料容器动作执行机构能控制加料容器密封盖的开启和关闭。

再进一步限定，所述的自动校准容器罐由校准活塞位移传感器、校准活塞和其运动执行机构、管路构成，自动校准容器罐容积是由固定部分空间和校准活塞移动空间组成，校准活塞为精密加工并精密测量的圆柱形活塞，其活塞调整的位移由校准活塞位移传感器检测，一并存入PLC系统，由PLC控制校准活塞运动执行机构调整校准活塞的运动使校准容积体积发生变化，并自动计算自动校准容器罐所调整的体积。