一种利用体积应变测量液体密度的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用体积应变测量液体密度的装置与方法，包括玻璃圆筒和玻璃细长筒，所述玻璃圆筒的底部一侧与玻璃细长筒的底部相通，构成连通管，玻璃圆筒内设有橡胶圆球，所述的橡胶圆球通过细绳网与拉力传感器连接，所述的拉力传感器通过固定装置与玻璃圆筒的底部连接。本发明专利技术结构简单合理，拆卸安装方便，生产成本低廉，能够有效的解决现有实验装置结构复杂，安装拆卸困难，使用麻烦且成本昂贵的缺陷，在使用时只需在空气中测量一组数据，以及在所测液体灌满玻璃圆筒的情况下，再测量一组数据，利用所测的两组数据根据已知的方程，即可求得带测液体的密度。

【技术实现步骤摘要】
一种利用体积应变测量液体密度的装置与方法
本专利技术涉及一种测量液体密度的装置与方法，尤其涉及一种利用体积应变测量液体密度的装置与方法。
技术介绍
在化工、炼油、制药、轻工、食品和能源等众多工业中，经常要了解容器里液体的密度，以备工艺设计或分析使用。此时如果液体为纯净物，可通过查阅手册或解析公式计算获得，但如果液体为多组分的混合物或不同浓度的溶液，则通过查阅手册或计算获得就比较困难，尤其是在非常温的工况下，密度数据更难获得。传统的密度测量仪器大多利用密度计法、称质量法和天平量筒法等方法测量，测量过程较为复杂、测量结果偏差较大，而采用大型精密仪器测量液体密度，操作较为复杂、测量成本较高，在一些情况下不能适用。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的是提供一种利用体积应变测量液体密度的装置与方法。技术方案：本专利技术包括玻璃圆筒和玻璃细长筒，所述玻璃圆筒的底部一侧与玻璃细长筒的底部相通，构成连通管，玻璃圆筒内设有橡胶圆球，所述的橡胶圆球通过细绳网与拉力传感器连接，所述的拉力传感器通过固定装置与玻璃圆筒的底部连接。所述的玻璃细长筒上设有标准刻度尺，便于读数。所述玻璃圆筒的顶部设有玻璃圆盘，所述的玻璃圆盘通过密封橡胶圈与玻璃圆筒密封，用于隔绝空气。所述玻璃圆筒的底部设有出水孔，所述的出水孔上塞有橡皮塞，便于释放待测液体。一种利用体积应变测量液体密度的方法，包括以下步骤：(1)用拉力传感器测量橡胶圆球在重力作用下的示数T1，T1＝mg＝ρgv，其中m为橡胶圆球的质量，ρ为橡胶圆球的密度，g为当地的重力加速度，由平衡方程可求出橡胶圆球的体积v；(2)安装实验装置，用橡皮塞堵住出水孔，将待测液体装入玻璃圆筒中，待液体快要浸满玻璃圆筒时，将玻璃圆盘用密封橡胶圈与玻璃圆筒密合；(3)通过玻璃细长筒的顶部继续注入待测液体，直至液面具有一定的高度后停止，读出拉力传感器的实数T2，根据玻璃细长筒上的刻度读出橡胶圆球球心的高度h1和玻璃细长筒中液面的高度h2；(4)竖直方向上的力平衡方程:T2+mg＝ρ1gv1，其中ρ1为待测液体的密度，v1为在待测液体灌满整个装置后的橡胶圆球的体积；(5)如果物体内任一点处的单元体受到压强为p的静水压力，则体积应变Θ＝-3(1-2v)p/E其中v为泊松比，p为静水压强，E为弹性模量，同时体积应变Θ＝(v1-v)/v，静水压强p＝ρ1g(h2-h1)，由上述三个方程可以求解出ρ1、v1和p。有益效果：本专利技术结构简单合理，拆卸安装方便，生产成本低廉，能够有效的解决现有实验装置结构复杂，安装拆卸困难，使用麻烦且成本昂贵的缺陷，在使用时只需在空气中测量一组数据，以及在所测液体灌满玻璃圆筒的情况下，再测量一组数据，利用所测的两组数据根据已知的方程，即可求得带测液体的密度。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术包括玻璃圆筒1、玻璃细长筒2、橡胶圆球3、细绳网4、拉力传感器5、固定装置6、出水孔7、橡皮塞8、玻璃圆盘9和密封橡胶圈10。玻璃圆筒1底部的右侧设有开口并与玻璃细长筒2的底部相通，构成连通管，玻璃圆筒1内设有橡胶圆球3，橡胶圆球3通过细绳网4与拉力传感器5连接，拉力传感器5通过固定装置6与玻璃圆筒1的底部连接。在玻璃圆筒1的底部开有一个小尺寸的出水孔7，并用一个相应大小的橡皮塞8塞住。玻璃圆筒1的上部是完全开口的，用一个等直径的玻璃圆盘9通过密封橡胶圈10与玻璃圆筒1密合，达到隔绝空气，同时密封不透水的目的。玻璃细长筒2上设有标准刻度尺，便于读数。用拉力传感器5测量橡胶圆球3在重力作用下的示数T1，再按照图1安装好实验装置，用橡皮塞8塞住出水孔7，在玻璃圆筒1上部将待测液体装入玻璃圆筒1中，待液体快要浸满玻璃圆筒1时，将玻璃圆盘9用密封橡胶圈10与玻璃圆筒1密合。再通过带有标准刻度尺的玻璃细长筒2上端继续注入待测液体，直至液面具有一定的高度后停止。读出拉力传感器5的实数T2，根据带有标准刻度尺的玻璃细长筒2读出橡胶圆球3球心的高度h1和玻璃细长筒2中液面的高度h2。根据已有的材料参数和测量得到的数据可以算出待测液体的密度。具体步骤为：(1)用拉力传感器测量橡胶圆球在重力作用下的示数T1，橡胶圆球在自身重力mg与拉力传感器的拉力T1下达到平衡：T1＝mg＝ρgv其中，m为橡胶圆球的质量，ρ为橡胶圆球的密度，g为当地的重力加速度，由平衡方程可求出橡胶圆球的体积v；(2)安装实验装置，用橡皮塞堵住出水孔，将待测液体装入玻璃圆筒中，待液体快要浸满玻璃圆筒时，将玻璃圆盘用密封橡胶圈与玻璃圆筒密合；(3)通过玻璃细长筒的顶部继续注入待测液体，直至液面具有一定的高度后停止，读出拉力传感器的实数T2，根据玻璃细长筒上的刻度读出橡胶圆球球心的高度h1和玻璃细长筒中液面的高度h2；(4)竖直方向上的力平衡方程:T2+mg＝ρ1gv1，其中，ρ1为待测液体的密度，v1为在待测液体灌满整个装置后的橡胶圆球的体积；(5)如果物体内任一点处的单元体受到压强为p的静水压力，则体积应变Θ＝-3(1-2v)p/E其中v为泊松比，p为静水压强，E为弹性模量，同时体积应变Θ＝(v1-v)/v，静水压强p＝ρ1g(h2-h1)，整理得：T2+mg＝ρ1gv1Θ＝-3(1-2v)p/E＝(v1-v)/vp＝ρ1g(h2-h1)由上述三个方程可以求解出ρ1、v1和p，从而得到未知待测液体的密度ρ1。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用体积应变测量液体密度的装置，其特征在于，包括玻璃圆筒和玻璃细长筒，所述玻璃圆筒的底部一侧与玻璃细长筒的底部相通，构成连通管，玻璃圆筒内设有橡胶圆球，所述的橡胶圆球通过细绳网与拉力传感器连接，所述的拉力传感器通过固定装置与玻璃圆筒的底部连接。

【技术特征摘要】
1.一种利用体积应变测量液体密度的装置，其特征在于，包括玻璃圆筒和玻璃细长筒，所述玻璃圆筒的底部一侧与玻璃细长筒的底部相通，构成连通管，玻璃圆筒内设有橡胶圆球，所述的橡胶圆球通过细绳网与拉力传感器连接，所述的拉力传感器通过固定装置与玻璃圆筒的底部连接。2.根据权利要求1所述的一种利用体积应变测量液体密度的装置，其特征在于，所述的玻璃细长筒上设有标准刻度尺。3.根据权利要求1所述的一种利用体积应变测量液体密度的装置，其特征在于，所述玻璃圆筒的顶部设有玻璃圆盘，所述的玻璃圆盘通过密封橡胶圈与玻璃圆筒密封。4.根据权利要求1所述的一种利用体积应变测量液体密度的装置，其特征在于，所述玻璃圆筒的底部设有出水孔，所述的出水孔上塞有橡皮塞。5.基于权利要求1所述的一种利用体积应变测量液体密度的装置，其特征在于，包括以下步骤：(1)用拉力传感器测量橡胶圆球在重力作用下的示数T1，T1＝mg＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯超，吴磊，孙洪广，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32