精密测量物体体积和密度的装置和方法
【专利摘要】本发明专利涉及一种自动化运行的气压平衡法测量物体体积和密度的方法及装置，适用于各种形状的物体（包括规则形状、不规则的如根须状、网状等）、颗粒物体（如矿石、玉米花生等）、液体等的体积的精确测量。本发明的这种方法和装置，包括PLC控制系统、供压系统、贮压罐，标准容积罐、自动校准容积罐、加料容器罐，阀门和压力传感器、泄压阀、连通压差计、微压差计。在检测中，仅是人工加入和取出被检物体，其它过程均为机器自动化运作，检测结果显示在PLC系统的显示屏上，装置上还留有与电脑连接的端口，检测结果也可以直接输入电脑保存和显示。
【专利说明】精密测量物体体积和密度的装置和方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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)。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]同样，再进一步限定，所述的自动校准容器罐外连通有微调校准容器罐，微调校准容器罐由活塞位移传感器、微调校准活塞和其运动执行机构、管路构成，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；由PLC控制系统自动控制，当被测物较大时，自动校准容器罐和微调自动校准容器罐配合运行，微调校准活塞直径小，可以使其极高精度的校准和检测；当被测物很小时，只微调自动校准容器的运行就可满足自动检测的要求。
[0010]更进一步限定，所述的PLC控制系统包括信号采集系统、显示系统、运动控制系统，其中，信号采集系统与各压力传感器接通，接收和反馈各处气压的压力大小并显示在显示系统上，同时由运动控制系统控制相关阀门的开闭、校准活塞的运动、微调校准活塞的移动、加料容器密封盖的开闭。
[0011]第二个保护主体，一种精密测量物体密度的装置，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；其特征在于，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；所述的加料容器罐由称重传感器、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，称重传感器设置在托架下或以悬挂方式称重，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。
[0012]第三个保护主体，一种利用上述精密测量物体体积的装置测量物体体积的方法，包括以下步骤:
步骤1)开启PLC控制系统，控制供压系统给贮压罐供压(充气或者抽真空)，达到定压阀设定规定压力，由贮压罐压力传感器反馈给PLC控制系统自动关闭阀门；
步骤2) PLC控制系统控制使第一标准容积开关阀和第二标准容积开关阀同时开启，使贮压罐同时供给第一标准容积罐和第二标准容积罐，此时，这三个容积罐是相通的，待压力平衡并稳定后，由第一标准容积压力传感器、第二标准容积压力传感器压力相等并反馈给PLC控制系统使第一标准容积开关阀和第二标准容积开关阀同时关闭，此时，已知第一标准容积罐和第二标准容积罐的体积相等，压力相同；
步骤3) PLC控制系统控制自动校准容积罐开关阀和加料容器罐开关阀同时开启，第一标准容积罐、第二标准容积罐各自给校准容积罐微调校准容器和加料容器罐给压，并各自达到压力平衡，PLC控制通过自动校准容器和微调校准容器的容积自动调节，使两容器之间的连通压差计和微压差计显示为零，保持各自的容积不变，开启自动校准容积罐排空阀、加料容器罐排空阀，使各个容器压力同归于大气压；再启动前述的过程，以致使其充压后压差和微压差传感器压差值为零即完成自动校准(即两个容积相等)，再泄压；
步骤4)通过PLC控制系统控制开启加料容器盖，放入被测物体后关闭加料容器盖盖体，两次或多次重复上述过程使连通压差计、微压差计压差值为零完成检测:加入被测物体前后自动校准容器的容积和微调校准容积调整量之和就是被测物体的体积，该值由PLC系统按圆柱体公式自动计算出来。
[0013]步骤5)检测结果通过PLC控制系统的显示系统进行显示。
[0014]第四个保护主体，一种利用上述精密测量物体密度的装置测量物体密度的方法，包括以下步骤:
步骤1)开启PLC控制系统，控制供压系统给贮压罐供压(充气或者抽真空)，达到定压阀设定规定压力，由贮压罐压力传感器反馈给PLC控制系统自动关闭阀门；
步骤2) PLC控制系统控制使第一标准容积开关阀和第二标准容积开关阀同时开启，使贮压罐同时供给第一标准容积罐和第二标准容积罐，此时，这三个容积罐是相通的，待压力平衡并稳定后，由第一标准容积压力传感器、第二标准容积压力传感器压力相等并反馈给PLC控制系统使第一标准容积开关阀和第二标准容积开关阀同时关闭，此时，已知第一标准容积罐和第二标准容积罐的体积相等，压力相同；
步骤3) PLC控制系统控制自动校准容积罐开关阀和加料容器罐开关阀同时开启，第一标准容积罐、第二标准容积罐各自给校准容积罐和加料容器罐给压，并各自达到压力平衡，PLC控制通过自动校准容器和微调校准容器的容积自动调节，使两容器之间的连通压差计和微压差计显示为零，保持各自的容积不变，开启自动校准容积罐排空阀、加料容器罐排空阀，使各个容器压力同归于大气压；再启动前述的过程，以致使其充压后压差和微压差传感器压差值为零即完成自动校准(即两个容积相等)，再次泄压；
步骤4)通过PLC控制系统控制开启加料容器盖，放入被测物体后关闭加料容器盖盖体，两次或多次重复上述过程使连通压差计、微压差计压差值为零完成检测:加入被测物体前后自动校准容器的容积和微调校准容积调整量之和就是被测物体的体积；该值由PLC系统按圆柱体公式自动计算出来。同时通过称重传感器测出该物体的质量，PLC自动计算出该物体的密度；
步骤5)检测结果通过PLC控制系统的显示系统进行显示。
[0015]根据不同被检物体的精度等级要求，可在系统上设定微压差传感器的压差值低于某个数值即可认定为零压差，限定所述的微压差计的微压差计量程可大至_5000Pa—5000Pa，可小至-lOOPa — lOOPa。可因被测物不同或其体积巨大或者微小等因素，微压差计82的量程可大至-5000Pa — 5000Pa，可小至-lOOPa — lOOPa。
[0016]最后，限定所述的PLC控制系统上还留有与电脑连接的端口，检测结果可以直接输入电脑保存和显示。
[0017]本发明专利适用于各种形状的物体(包括规则形状、不规则的如根须状、网状等)、颗粒物体(如矿石、玉米花生等)、液体等的体积的精确测量。采用上述技术方案的装置，包括PLC自动显示、控制和运行系统、供压系统(空压机或者真空泵)、贮压罐、标准容积罐、自动校准容器罐(容积可自动调节)、加料容器和阀、压差计、微压差计组成。自动校准容器由容器体、与其相连的管路(含阀、传感器、管等的微空间)、一个或多个直径不同的高精度精密圆柱形活塞及其运动机构和高精度位移传感器、排空阀组成；加料容器由加料容器罐、加料容器密封盖、加料容器操作手柄运动压紧密封机构、内装托架和被测物体盛具、管路、排空阀等组成；压差计、微压差计通过管道和阀连接自动校准容器与加料容器，检测其压力差；空压机(或者真空泵)通过定压阀与贮压罐连接以提供压力并到规定值、自动关闭，贮压罐与两个标准容积通过阀门相连接，打开阀至压力平衡后关闭阀门，两个标准容积分别与自动校准容器、加料容器通过阀门相连，打开阀至各自压力平衡后，通过自动校准容器的容积自动调节，使两容器压差为零，保持各自的容积不变，开启排空阀，使各个容器压力同归于大气压；再启动前述的过程，使其充压后微压差传感器压差值为零即完成自动校准(即两个容积相等)；泄压后，开启加料容器盖，放入被测物体后关闭盖体，两次或多次重复上述过程使微压差计压差值为零完成检测:加入被测物体前后自动校准容器的容积调整量就是被测物体的体积。根据不同被检物体的精度等级要求，可在系统上设定微压差传感器的压差值低于某个数值即可认定为零压差。本发明的这种方法和装置，在检测中，仅是人工加入和取出被检物体，其它过程均为机器自动化运作，检测结果显示在PLC系统的显示屏上，装置上还留有与电脑连接的端口，检测结果也可以直接输入电脑保存和显示，减少人为因素的干扰，确保检测结果高精度、并与电脑连接实现自动存取。
[0018]
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明:
图1是本发明精密测量物体体积的装置结构示意图； 图2是本发明精密测量物体密度的装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]
如图1所示的【具体实施方式】，本发明这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1、贮压罐2，供压系统1与贮压罐2通过定压阀21连通，在其连通管道中，定压阀21后设置有贮压罐压力传感器22 ;还包括有两个已知同容积的第一标准容积罐3、第二标准容积罐4，贮压罐2与第一标准容积罐3通过第一标准容积开关阀31连通，在其连通管道中，第一标准容积开关阀31后设置有第一标准容积压力传感器31，贮压罐2与第二标准容积罐4通过第二标准容积开关阀41连通，在其连通管道中，第二标准容积开关阀41后设置有第二标准容积压力传感器42，第一标准容积罐3、第二标准容积罐4并联；还包括有自动校准容积罐5、加料容器罐6，自动校准容积罐5上设有自动校准容器罐排空阀11，加料容器罐6罐体上设有加料容器罐排空阀13，自动校准容积罐5与第一标准容积罐3通过自动校准容积罐开关阀51连通，在其连通管道中，自动校准容积罐开关阀51后设置有自动校准容积罐压力传感器52，加料容器罐6与第二标准容积罐4通过加料容器罐开关阀61连通，在其连通管道中，加料容器罐开关阀61后设置有加料容器罐压力传感器62，自动校准容积罐与加料容器罐6分别与微压差计82串联，同时，自动校准容积罐5与加料容器罐6分别与连通压差计10串联，微压差计82与连通压差计10并联；还包括有PLC控制系统8，PLC控制系统8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。所述的加料容器罐6由托架63、盛物器具64、加料容器密封盖65、加料容器动作执行机构构成，其中，盛物器具放置在托架63上，加料容器动作执行机构能控制加料容器密封盖65的开启和关闭。所述的自动校准容器罐5由校准活塞位移传感器53、校准活塞和其运动执行机构55、管路构成，由PLC控制校准活塞运动执行机构55调整校准活塞(54)的运动使校准容积体积发生变化。所述的自动校准容器罐外连通有微调校准容器罐7，微调校准容器罐7由活塞位移传感器71、微调校准活塞和其运动执行机构72、管路构成，由PLC控制校准活塞运动执行机构72调整校准活塞54的运动使校准容积体积发生变化；由PLC控制系统自动控制，当被测物较大时，自动校准容器罐和微调自动校准容器罐7配合运行，微调校准活塞直径小，可以使其极高精度的校准和检测；当被测物很小时，只微调自动校准容器7的运行就可满足自动控制的要求。所述的PLC控制系统8包括信号采集系统83、显示系统84、运动控制系统，其中，信号采集系统83与各压力传感器接通，接收和反馈各处气压的压力大小并显示在显示系统84上，同时由运动控制系统85控制相关阀门的开闭、校准活塞54的运动、微调校准活塞的移动、加料容器密封盖65的开闭。其中，所述的微压差计的微压差计量程可大至_5000Pa — 5000Pa，可小至-lOOPa — lOOPa，由被测物不同或其体积巨大或者微小确定。所述的PLC控制系统上还留有与电脑连接的端口，检测结果可以直接输入电脑保存和显示。
[0021]利用上述精密测量物体体积的装置测量物体体积的方法，包括以下步骤:
步骤1)开启PLC控制系统，控制供压系统1给贮压罐2供压(充气或者抽真空)，达到定压阀21设定规定压力，由贮压罐压力传感器22反馈给PLC控制系统自动关闭阀门；
步骤2)PLC控制系统控制使第一标准容积开关阀31和第二标准容积开关阀41同时开启，使贮压罐2同时供给第一标准容积罐3和第二标准容积罐，此时，这三个容积罐是相通的，待压力平衡并稳定后，由第一标准容积压力传感器32、第二标准容积压力传感器42压力相等并反馈给PLC控制系统自动关闭阀门第一标准容积开关阀31和第二标准容积开关阀41，此时，已知第一标准容积罐3和第二标准容积罐的体积都为V0，压力都为P0 ;
步骤3) PLC控制系统控制自动校准容积罐开关阀51和加料容器罐开关阀61同时开启，第一标准容积罐3、第二标准容积罐各自给校准容积罐5和加料容器罐6给压，并各自达到压力平衡，PLC控制通过自动校准容器和微调校准容器的容积自动调节，使两容器之间的连通压差计10和微压差计82显示为零，保持各自的容积不变，开启自动校准容积罐排空阀11、加料容器罐排空阀13，使各个容器压力同归于大气压；再启动前述的过程，使其充压后微压差传感器压差值为零即完成自动校准(即两个容积相等)，再次泄压；
步骤4)通过PLC控制系统控制8开启加料容器盖，放入被测物体后关闭加料容器盖盖体，两次或多次重复上述过程使连通压差计10、微压差计压82差值为零完成检测:加入被测物体前后自动校准容器的容积和微调校准容积调整量之和就是被测物体的体积。
[0022]步骤5)检测结果通过PLC控制系统的显示系统进行显示。
[0023]如图2所示的【具体实施方式】，本发明这种精密测量物体密度的装置，包括能产生气体压力的供压系统1、贮压罐2，供压系统1与贮压罐2通过定压阀21连通，在其连通管道中，定压阀21后设置有贮压罐压力传感器22;还包括有两个已知同容积的第一标准容积罐3、第二标准容积罐4，贮压罐2与第一标准容积罐3通过第一标准容积开关阀31连通，在其连通管道中，第一标准容积开关阀31后设置有第一标准容积压力传感器32，贮压罐2与第二标准容积罐4通过第二标准容积开关阀41连通，在其连通管道中，第二标准容积开关阀41后设置有第二标准容积压力传感器42，第一标准容积罐3、第二标准容积罐并联；还包括有自动校准容积罐5、加料容器罐6，自动校准容积罐上设有自动校准容器罐排空阀11，加料容器罐6罐体上设有加料容器罐排空阀13，自动校准容积罐与第一标准容积罐3通过自动校准容积罐开关阀51连通，在其连通管道中，自动校准容积罐开关阀51后设置有自动校准容积罐压力传感器52，加料容器罐6与第二标准容积罐通过加料容器罐开关阀61连通，在其连通管道中，加料容器罐开关阀61后设置有加料容器罐压力传感器62，自动校准容积罐5与加料容器罐6分别与微压差计82串联；同时，自动校准容积罐5与加料容器罐6分别与连通压差计10串联，微压差计82与连通压差计10并联；还包括有PLC控制系统8，PLC控制系统8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；所述的加料容器罐6由称重传感器9、托架63、盛物器具64、加料容器密封盖65、加料容器动作执行机构66构成，其中，盛物器具64放置在托架63上，称重传感器9设置在托架63下或以悬挂方式设置，加料容器动作执行机构66能控制加料容器密封盖65的开启和关闭。其中，所述的微压差计82的微压差计量程可大至_5000Pa — 5000Pa，可小至-lOOPa — lOOPa，由被测物不同或其体积巨大或者微小确定。所述的PLC控制系统上还留有与电脑连接的端口，检测结果可以直接输入电脑保存和显示。
[0024]这种利用上述精密测量物体密度的装置测量物体密度的方法，包括以下步骤: 步骤1)开启PLC控制系统，控制供压系统1给贮压罐2供压(充气或者抽真空)，达到定压阀21设定规定压力，由贮压罐压力传感器22反馈给PLC控制系统自动关闭阀门； 步骤2)PLC控制系统控制使第一标准容积开关阀31和第二标准容积开关阀41同时开启，使贮压罐2同时供给第一标准容积罐3和第二标准容积罐，此时，这三个容积罐是相通的，待压力平衡并稳定后，由第一标准容积压力传感器32、第二标准容积压力传感器42压力相等并反馈给PLC控制系统自动关闭阀门第一标准容积开关阀31和第二标准容积开关阀41，此时，已知第一标准容积罐3和第二标准容积罐的体积都为V0，压力都为P0 ;
步骤3) PLC控制系统控制自动校准容积罐开关阀51和加料容器罐开关阀61同时开启，第一标准容积罐3、第二标准容积罐各自给校准容积罐5和加料容器罐6给压，并各自达到压力平衡，PLC控制通过自动校准容器和微调校准容器的容积自动调节，使两容器之间的连通压差计10和微压差计82显示为零，保持各自的容积不变，开启自动校准容积罐排空阀11、加料容器罐排空阀13，使各个容器压力同归于大气压；再启动前述的过程，使其充压后微压差传感器压差值为零即完成自动校准(即两个容积相等)，再次泄压；
步骤4)通过PLC控制系统控制8开启加料容器盖，放入被测物体后关闭加料容器盖盖体，两次或多次重复上述过程使连通压差计10、微压差计压82差值为零完成检测:加入被测物体前后自动校准容器的容积和微调校准容积调整量之和就是被测物体的体积；同时通过称重传感器9测出该物体的质量，PLC自动计算出该物体的密度；
步骤5)检测结果通过PLC控制系统的显示系统进行显示。
[0025]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构安排的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.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(1)、贮压罐(2)，供压系统(I)与贮压罐(2 )通过定压阀(21)连通，在其连通管道中，定压阀(21)后设置有贮压罐压力传感器(22);还包括有两个已知同容积的第一标准容积罐(3)、第二标准容积罐(4)，贮压罐(2 )与第一标准容积罐(3 )通过第一标准容积开关阀(31)连通，在其连通管道中，第一标准容积开关阀(31)后设置有第一标准容积压力传感器(32)，贮压罐(2)与第二标准容积罐(4)通过第二标准容积开关阀(41)连通，在其连通管道中，第二标准容积开关阀(41)后设置有第二标准容积压力传感器(42)，第一标准容积罐(3)、第二标准容积罐(4)并联；其特征在于，还包括有自动校准容积罐(5)、加料容器罐(6)，自动校准容积罐(5)上设有自动校准容器罐排空阀(11 )，加料容器罐(6 )罐体上设有加料容器罐排空阀(13 )，自动校准容积罐(5 )与第一标准容积罐(3 )通过自动校准容积罐开关阀(51)连通，在其连通管道中，自动校准容积罐开关阀(51)后设置有自动校准容积罐压力传感器(52)，加料容器罐(6)与第二标准容积罐(4)通过加料容器罐开关阀￠1)连通，在其连通管道中，加料容器罐开关阀(61)后设置有加料容器罐压力传感器￠2)，自动校准容积罐(5)与加料容器罐(6)分别与微压差计(82)串联，同时，自动校准容积罐(5)与加料容器罐(6)分别与连通压差计(10)串联，微压差计(82)与连通压差计(10)并联；还包括有PLC控制系统(8)，PLC控制系统(8)分别与所述的各个压力传感器、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。
2.根据权利要求1所述的精密测量物体体积的装置，其特征在于，所述的加料容器罐(6)由托架(63)、盛物器具(64)、加料容器密封盖(65)、加料容器动作执行机构(66)构成，其中，盛物器具(64)放置在托架(63)上，加料容器动作执行机构(66)能控制加料容器密封盖(65)的开启和关闭。
3.根据权利要求1或2所述的精密测量物体体积的装置，其特征在于，所述的自动校准容器罐(5)由校准活塞位移传感器(53)、校准活塞(54)和其运动执行机构(55)、管路构成，自动校准容器罐(5)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(55)调整校准活塞(54)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。
4.根据权利要求3所述的精密测量物体体积的装置，其特征在于，所述的自动校准容器罐(5)外连通有微调校准容器罐(7)，微调校准容器罐(7)由活塞位移传感器(71)、微调校准活塞(73)和其运动执行机构(72)、管路构成，由PLC控制校准活塞运动执行机构(72)调整校准活塞(54)的运动使校准容积体积发生变化；由PLC控制系统自动控制，当被测物较大时，自动校准容器罐(5)和微调自动校准容器罐(7)配合运行，微调校准活塞直径小，可以使其极高精度的校准和检测；当被测物很小时，只微调自动校准容器(7)的运行就可满足自动检测的要求。
5.根据权利要求4所述的精密测量物体体积的装置，其特征在于，所述的PLC控制系统(8)包括信号采集系统(83)、显示系统(84)、运动控制系统(85)，其中，信号采集系统(83)与各压力传感器接通，接收和反馈各处气压的压力大小并显示在显示系统(84)上，同时由运动控制系统(85)控制相关阀门的开闭、校准活塞(54)的运动、微调校准活塞(73)的移动、加料容器密封盖(65)的开闭。
6.精密测量物体密度的装置，包括能产生气体压力的供压系统(1)、贮压罐(2)，供压系统(I)与贮压罐(2 )通过定压阀(21)连通，在其连通管道中，定压阀(21)后设置有贮压罐压力传感器(22);还包括有两个已知同容积的第一标准容积罐(3)、第二标准容积罐(4)，贮压罐(2 )与第一标准容积罐(3 )通过第一标准容积开关阀(31)连通，在其连通管道中，第一标准容积开关阀(31)后设置有第一标准容积压力传感器(32)，贮压罐(2)与第二标准容积罐(4)通过第二标准容积开关阀(41)连通，在其连通管道中，第二标准容积开关阀(41)后设置有第二标准容积压力传感器(42)，第一标准容积罐(3)、第二标准容积罐(4)并联；其特征在于，还包括有自动校准容积罐(5)、加料容器罐(6)，自动校准容积罐(5)上设有自动校准容器罐排空阀(11 )，加料容器罐(6 )罐体上设有加料容器罐排空阀(13 )，自动校准容积罐(5 )与第一标准容积罐(3 )通过自动校准容积罐开关阀(51)连通，在其连通管道中，自动校准容积罐开关阀(51)后设置有自动校准容积罐压力传感器(52)，加料容器罐(6)与第二标准容积罐(4)通过加料容器罐开关阀(61)连通，在其连通管道中，加料容器罐开关阀(61)后设置有加料容器罐压力传感器￠2)，自动校准容积罐(5)与加料容器罐(6)分别与微压差计(82)串联；同时，自动校准容积罐(5)与加料容器罐(6)分别与连通压差计(10)串联，微压差计(82)与连通压差计(10)并联；还包括有PLC控制系统(8)，PLC控制系统(8)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；所述的加料容器罐(6)由称重传感器(9)、托架(63)、盛物器具(64)、加料容器密封盖(65 )、加料容器动作执行机构(66 )构成，其中，盛物器具(64)放置在托架(63 )上，称重传感器(9 )设置在托架(63 )下或以悬挂方式称重，加料容器动作执行机构(66 )能控制加料容器密封盖(65)的开启和关闭。
7.根据权利要求5所述的利用这种装置精密测量物体体积的方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤I)开启PLC控制系统，控制供压系统(I)给贮压罐(2)供压(充气或者抽真空)，达到定压阀(21)设定规定压力，由贮压罐压力传感器(22)反馈给PLC控制系统自动关闭阀门； 步骤2)PLC控制系统控制使第一标准容积开关阀(31)和第二标准容积开关阀(41)同时开启，使贮压罐(2 )同时供给第一标准容积罐(3 )和第二标准容积罐(4 )，此时，这三个容积罐是相通的，待压力平衡并稳定后，由第一标准容积压力传感器(32)、第二标准容积压力传感器(42)压力相等并反馈给PLC控制系统使第一标准容积开关阀(31)和第二标准容积开关阀(41)同时关闭，此时，已知第一标准容积罐(3)和第二标准容积罐(4)的体积相等，压力相同； 步骤3 ) PLC控制系统控制自动校准容积罐开关阀(51)和加料容器罐开关阀(61)同时开启，第一标准容积罐(3)、第二标准容积罐(4)各自给校准容积罐(5)微调校准容器(7)和加料容器罐(6)给压，并各自达到压力平衡，PLC控制通过自动校准容器和微调校准容器的容积自动调节，使两容器之间的连通压差计(10)和微压差计(82)显示为零，保持各自的容积不变，开启自动校准容积罐排空阀(11 )、加料容器罐排空阀(13)，使各个容器压力同归于大气压；再启动前述的过程，以致使其充压后压差和微压差传感器压差值为零即完成自动校准(即两个容积相等)，再泄压； 步骤4)通过PLC控制系统控制(8)开启加料容器盖，放入被测物体后关闭加料容器盖盖体，两次或多次重复上述过程使连通压差计(10)、微压差计压(82)差值为零完成检测:加入被测物体前后自动校准容器的容积和微调校准容积调整量之和就是被测物体的体积，该值由PLC系统按圆柱体公式自动计算出来； 步骤5)检测结果通过PLC控制系统的显示系统进行显示。
8.根据权利要求6所述的利用这种装置精密测量物体密度的方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤I)开启PLC控制系统，控制供压系统(I)给贮压罐(2)供压(充气或者抽真空)，达到定压阀(21)设定规定压力，由贮压罐压力传感器(22)反馈给PLC控制系统自动关闭阀门； 步骤2)PLC控制系统控制使第一标准容积开关阀(31)和第二标准容积开关阀(41)同时开启，使贮压罐(2 )同时供给第一标准容积罐(3 )和第二标准容积罐(4 )，此时，这三个容积罐是相通的，待压力平衡并稳定后，由第一标准容积压力传感器(32)、第二标准容积压力传感器(42)压力相等并反馈给PLC控制系统使第一标准容积开关阀(31)和第二标准容积开关阀(41)同时关闭，此时，已知第一标准容积罐(3)和第二标准容积罐(4)的体积相等，压力相同； 步骤3 ) PLC控制系统控制自动校准容积罐开关阀(51)和加料容器罐开关阀(61)同时开启，第一标准容积罐(3)、第二标准容积罐(4)各自给校准容积罐5和加料容器罐(6)给压，并各自达到压力平衡，PLC控制通过自动校准容器和微调校准容器的容积自动调节，使两容器之间的连通压差计(10)和微压差计(82)显示为零，保持各自的容积不变，开启自动校准容积罐排空阀(11)、加料容器罐排空阀(13)，使各个容器压力同归于大气压；再启动前述的过程，以致使其充压后压差和微压差传感器压差值为零即完成自动校准(即两个容积相等)，再次泄压； 步骤4)通过PLC控制系统控制(8)开启加料容器盖，放入被测物体后关闭加料容器盖盖体，两次或多次重复上述过程使连通压差计(10)、微压差计压(82)差值为零完成检测:加入被测物体前后自动校准容器的容积和微调校准容积调整量之和就是被测物体的体积；该值由PLC系统按圆柱体公式自动计算出来。同时通过称重传感器(9)测出该物体的质量，PLC自动计算出该物体的密度； 步骤5)检测结果通过PLC控制系统的显示系统进行显示。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述的微压差计(82)的微压差计量程可大至_5000Pa — 5000Pa，可小至-1OOPa — 10Pa，由被测物不同或其体积巨大或者微小来确定。
10.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于，所述的PLC控制系统上还留有与电脑连接的端口，检测结果可以直接输入电脑保存和显示。
【文档编号】G01F17/00GK104501899SQ201410824803
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月27日 优先权日:2014年12月27日
【发明者】叶兴林 申请人:重庆钇林达科技有限公司