基本物理量多用测量仪制造技术

本仪器涉及若干项物理量测量的一种新型工具，能测各种状态物质的密度、混合物质的百分比浓度和液体的体胀系数，还能测物体的长度、体积、质量、重量和液压，作为实验仪器它能演示光色散和测量浮子阻尼振动参数。（*该技术在1997年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本仪器涉及若干项物理量测量的一种新型工具，能测各种状态物质的密度、混合物质的百分比浓度和液体的体胀系数，还能测物体的长度、体积、质量、重量和液压，作为实验仪器它能演示光色散和测量浮子阻尼振动参数。现有的用于液体密度测量的玻璃管比重计，包括波美比重计，其原理和原型是由阿基米德2200年前专利技术的，是由一个密闭的玻璃细管，其上部贴有刻度纸，中部偏下有一个膨大的气泡空腔，下部装有铅丸或水银，使玻璃管比重计能垂直地浮在被测液体表面。常用的比重计按其测量范围分为重表和轻表两种。重表的下部所装铅丸或水银较多，用来测量密度大于1.0×103千克／米3的液体的密度，轻表的下部所装的铅丸或水银较少。用来测量密度小于1.0×103千克／米3的液体的密度，某些专门用途的比重计，例如酒精计还按检测溶液的浓度的多种范围采用多种不同规格的结构。根据分析发现，现有的这种比重计用于液体密度的测量时明显存在如下五个方面的弊端1、测量误差与被测液体的密度有关；密度越大或越小的液体测量时都会有较大的测量误差；2、测量所依据的物理基本原理一阿基米德定律和浮沉条件被扭曲了；3、其刻度具有上疏下密的不均匀特征，使制造和测量精确度受到限制；4、测量的数值范围太小，对被测液体的份量和深度有一定要求；5、制造工艺较复杂而且易碎。本仪器的任务主要是提供一种新的密度仪，基本克服现有比重计存在的上述不足，并有可测气体、固体和较少份量液体密度的特殊功能和可测量其它多种物理量的多种功能。本仪器的任务是以如下方式完成的采用机械强度较好的透明薄片材料，制成一个上下处处有相等的横截面积的中空、一端封闭的细长形盒式装置，其横截面积最好为正三棱形，见图1、图2、截面大小由需要决定，在其外壁面上刻上若干组相同均匀的刻度，例如以厘米、毫米刻度为基准，刻出对应的不同物理量的数值和单位。另外还要将仪器外截面积S外和外截面与内腔截面之比S外／S内。K事先选定并标出，可采用无缝管外接底面的方式生产。如下就刻度原理，密度测量的各种情况以及其它各种用途情况结合附图与数据详细说明图1、2是构造图，全部数据依S外＝400mm2几何系数K＝1.5625给出图3、是一般液体密度测量的原理图。图4、是测少份量液体密度的原理图。图5、是测固体物质密度的原理图图6、是测周围气体密度的原理图。参照图3盒式密度仪浮在任意液体或者水的表面符合阿基米德定律和浮沉条件F浮＝ρ液·S外·h液·g＝ρ水·S外h水·g＝G仪最后有ρ液＝ (h水)/(h液) ·ρ水(1)依据此式壁面刻度是均匀的，可直接利用厘米、毫米刻度单位将式中h水以及h液准确读出，如下依(1)式可测出和刻出的一组实际数据，如未页附表所示。(1)式中h水刻线即为密度仪吃水深度线，表明对应于水的密度1.0×1.03千克／米3，可根据液体密度的实际测量值范围的最小数值来选定h水刻线上方的刻度范围表明小于1.0×103千克／米3的密度范围，大于1.0×103千克／米3的密度没有明确界限。在允许的情况h水深度应选大一些，一般可使h水线上方有1／3总高度，仪器的测量范围就比玻璃管比重计重表和轻表加在一起的测量值范围还要大了。它的调试很简单，主要是调节仪表本身的重量和重心位置，方法是向盒内投入适量重物，可采用铁屑最好是铅丸和加热的蜡液同时投入的方法，使选定的h水刻线正好和水面平齐，此时仪器的重心和浮力中心在仪器正中线上，仪器能竖直地浮在水面上，待蜡液凝固以后，理想的调试结果就被永久地保持下来了。如使用时，为了提高精度，可临时调节加大h水深度，此时只要在内腔加入些水即可。(1)式中h液为密度仪垂直地浮在某种待测液体表面时浸入液体的深度。测量物质密度的方法如下1、测份量足够的液体，将密度仪放在待测液体表面上，见附图3根据(1)式只要读出h液即可知密度ρ液。2、测较少份量的液体密度，可将适量被测液体放入密度仪内腔后，再将密度仪放在水面上，见附图4、此有ρ液＝ (h外－h水)/(h内液) K·ρ水＝ (△h外水)/(h内液) K·ρ水(2)只要从刻度上读出△h外水，h内液依(2)式就可知ρ液。3、测固体物块，先在盒内盛些水，再把密度仪放在水面上，可读出h外1、h内1刻度数，最后将待测固体的若干大小不一的物块小心地投入盒内水中，务使物块全部浸没水中，并保持仪器仍然垂直地浮在水面，再读h外2以及h内2，见图5、此时有ρ物＝ (h外2－h外1)/(h内2－h内1) K·ρ水＝ (Δh外水)/(Δh内水) ·K·ρ水(3)4、如若考虑到周围气体的影响，可以测出周围气体的密度，取如图6示装置，支座架①和可上下自由调节的水平铁片②。测法先将密度仪内盛入些水，调节水平铁片②和仪器顶端刚好四处挨着，此时、考虑密度仪内盛水前后的情况有ρ气·h内·S内＋m仪＝ρ水·h水·S外 ①ρ气·h内上2·S内＋ρ水·h内下2·S内＋m仪＝ρ水·h外2·S外 ②①－②应有ρ气＝(1－k (h外2－h水)/(h内下2) )·ρ水＝(1－k (Δh外水)/(h内水) )·ρ水(4)装置①和②的作用是承受仪器上方全部气体的重力作用。很明显，物质密度测量的精确度提高了，另据实际比较，测液体密度时此多用仪的灵敏度在广大测量范围内都比玻璃管比重(轻)计提高了。本仪器的其它应用有如下1、长度测量，因为采用了厘米、毫米刻度基准，此仪器可测量物体的长、宽、高，刻度精确到毫米。2、体积(或容量)测量，此仪器可作为量筒使用，其内腔中液体的容量为V＝S外·h／K将长度测量的刻度对应地刻出量筒的容量单位(或体积单位)即可测量液体容量，不规则固体的体积。刻度可准确到毫米3。3、液体压强的测量，依液体压强的公式P＝ρ液·g·h可将不同深度处对应的水的压强值P水一一刻出，可精确到每毫米水深9.8帕斯卡。测量方法是将仪器垂直地插入或浮在水面上。吃水深度对应的压强即为仪器外底水的压强。如果要测某种液体内某深度处的压强。可用本仪器先测出液体的密度，(方法见前)并算出其相对密度C即C＝ρ液／ρ水。此时从仪器上读出液体内某深度对应的水的压强值P水再乘以C。即得液体某深度处仪器外底面所受液体压强的值。P液＝P水·C4、重量(或质量)的测量，此仪器竖直浮在水面上满足阿基米德定律和浮沉条件F浮＝ρ水·S外·g·h＝G这和弹簧秤依据的胡克定律F＝KX有极为相似之处，两相比较K＝ρ水·S外·g是一个常数。可称浮力系数。量纲［牛顿／米］依这样的关系，可刻出不同水深处对应的重量数和单位，也可依压力(此处即重力)等于底面压强乘以底面积的关系刻出重力数值和单位，二者结果是一样的，刻度的精度依仪器外形尺寸而定，一般的比弹簧秤的精密度要好些，例如已制样机S外＝19.36厘米2、浮力系数为18.97牛顿／米。其重量单位的精密度可达每毫米水深1.897×10－2牛顿。质量单位的精密度可达每毫米水深1.936克。此仪器可很方便地称量一些很小的物体的重量，如果换用ρ液较小的液体和S外较小的尺寸，其精密度还可大大提高。5、将仪器竖直地浮在水(或其它液体)面上，用手压下然后松开就演示成为一个液面浮子阻尼振动的物理模型，可求出它的振幅、振动周期以及振动衰减情况，其振动的圆频率ω＝k /m]]>＝ρ液·s 外·g / m 仪]]&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量多种物理量的仪器，其特征在于它是由透明材料制成的一个中空、薄壁、一端封闭、内外、上下、处处有相等的横截面积的细长形盒式装置，其内外横截面均为正三棱形，在其外表面上刻出：（１）外截面积Ｓ↓〔外〕单位：ｍｍ↑２，（２）外截面和内腔截面之比Ｋ＝Ｓ↓〔外〕／Ｓ↓〔内〕，（３）六组毫米间隔的刻度和相应的物理量值及单位。

【技术特征摘要】
1.一种用于测量多种物理量的仪器，其特征在于它是由透明材料制成的一个中空、薄壁、一端封闭、内外、上下、处处有相等的横截面积的细长形盒式装置，其内外横截面均为正三棱形，在其外表面上刻出(1)外截...

【专利技术属性】
技术研发人员：李应春，
申请(专利权)人：李应春，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]