一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置，底座上固定放置有两个对称布置的支撑台，两个支撑台上部卡装一个容器，容器顶部盖装一个带有密封圈的容器盖，容器盖上有一个贯通盖板的一号螺纹孔，一个固定架横跨容器并固定安装在支撑台的顶端，气压传感器通过其底部圆柱体上的连接螺纹与容器盖的盖板上的一号螺纹孔螺纹连接，使气压传感器的底部圆柱体的接触面与容器内部空气接触，容器底部有一根与容器内部连通的圆柱管状的玻璃管，一个活塞的活塞头插入玻璃管底部管口，固定块放置在两支撑台之间，活塞柄的底部放置在固定块的顶部；本实用新型结构简单，操作方便，成本低廉，只需要借助于空气这一种介质，测量结果精度高。
【专利说明】
一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于多孔吸声材料参数的实验测量装置领域，具体地说，本实用新型涉及一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置。
【背景技术】
[0002]多孔材料的孔隙率是指多孔材料中孔隙所占体积与多孔材料总体积之比。其中，孔隙包括贯通孔，半通孔和闭合孔，在使用过程中，利用较多的是贯通孔和半通孔。多孔材料起到吸声作用的孔隙是贯通孔和半通孔，因此多孔吸声材料的孔隙率是指贯通孔和半通孔所占体积与材料总体积之比，即材料中与大气相连通的空气体积与材料总体积之比。
[0003]现有技术中，较传统的材料孔隙率的测量方法和装置有质量体积法，浸泡介质法等。质量体积法选取规则形状的样品，直接测量其体积和质量，但试样的骨架密度(也称真密度)的测量步骤较为繁琐。浸泡介质法测量是采用流体静力学原理:将被测试样浸泡于液体介质(使用纯水作为工作介质，对试样不反应、不溶解)中使其饱和后再进行液中称重来确定试样的总体积，进而测算得出多孔体的孔隙率。
[0004]比较新颖的测量孔隙率的装置和方法如中国专利公开号为CN103592211A，【公开日】为2014.02.19，实用新型名称是“多孔材料孔隙率测量方法及装置”的专利所采用的液体置换法测量孔隙率，虽然操作简单，但需要准备非润湿性溶剂以及真空栗等装置。中国专利公开号为CN103335927A，【公开日】为2013.10.02，实用新型名称是“一种谷物孔隙率测量装置及其测量方法”的专利所涉及的测量孔隙率的装置中包括空气压缩机，单片机等，成本较高。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术中没有仅使用空气作为介质、成本低廉的多孔吸声材料的孔隙率测量装置，提供了一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置。
[0006]本实用新型的具体技术方案如下:
[0007]—种测量多孔吸声材料孔隙率的装置，包括一个底座，底座上固定放置有两个对称布置并垂直于底座的矩形的支撑台，其特征在于，两个支撑台上部卡装有一个底部封闭上部开口的圆柱筒状的容器，容器顶部盖装有一个带有密封圈的容器盖，容器盖由盖板、位于盖板顶面中部的手柄和一个贯通盖板的一号螺纹孔组成，一个截面为U型的固定架横跨容器并固定安装在支撑台的顶端，一个气压传感器底部为圆柱体，气压传感器底部圆柱体的侧面上有连接螺纹与盖板上的一号螺纹孔螺纹连接，气压传感器底部圆柱体的下表面为接触面，接触面与容器内的气体直接接触，接触面中心部位设置有引压孔，引压孔将容器内的气体压力引入气压传感器内部的压力敏感器件，容器底部有一根与容器内部连通的圆柱管状的玻璃管，一个活塞由顶部橡胶材质的圆盘形的活塞头、中部圆柱杆状的活塞杆和底部圆盘形的活塞柄组成，活塞头的外径与玻璃管的内径相同，活塞头插入玻璃管底部管口，活塞柄的外径大于玻璃管的外径，固定块放置在两个支撑台之间，位于活塞柄的正下方，活塞柄的底部放置在固定块的顶部。
[0008]进一步的技术方案包括:
[0009]所述的两个支撑台顶部内侧均有一个容器台，每个容器台的边缘为圆弧状，且两个容器台圆弧部分的半径与容器外面表半径相等且同心，用于容纳并固定容器；
[0010]所述的固定架由一个水平板和水平板两端垂直于水平板的两个竖直板组成，每个支撑台顶端位于容器台圆弧部分的外侧均有一个竖直方向设置的卡槽，固定架的两个竖直板插入两个支撑台的卡槽中，每个竖直板的下部均有一个螺栓孔，每个支撑台的上部的外端面上与固定架的竖直板上的螺栓孔对应的位置有二号螺纹孔，螺栓穿过二号螺纹孔和螺栓孔将固定架固定安装在支撑台顶端；
[0011]所述的容器为玻璃材质，容器的内部由下至上依次有中间台和第一内壁，中间台的内壁为第二内壁，第二内壁的内径小于第一内壁的内径，中间台的顶面用于卡住容器盖；
[0012]所述的气压传感器底部的螺纹上缠有四氟密封带；
[0013]所述的气压传感器采用顶部带有一个液晶显示屏的液晶显示气压传感器，并采用扩散硅芯片作为压力敏感器件。
[0014]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0015]本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的结构简单，实验时操作方便，整个装置成本低廉，只需要借助于空气这一种介质，即所需辅助材料简单。容器盖的盖板套有橡胶密封圈，气压传感器的螺纹部分缠有四氟密封带，活塞的活塞头采用橡胶活塞，均保证了实验装置的密封。采用气压传感器直接测量密闭空间中的压强值，测量结果精度较高。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0017]图1为本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的整体结构的轴侧投影视图；
[0018]图2为本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的整体结构的主视图；
[0019]图3为本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的固定架的轴侧投影视图；
[0020]图4为本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的容器盖的轴侧投影视图；
[0021]图5为本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的容器的轴侧投影视图；
[0022]图6为本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的活塞的轴侧投影视图；
[0023]图7为本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的支撑台和底座的轴侧投影视图；
[0024]图8为本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的气压传感器的轴侧投影视图。
[0025]图中:1.气压传感器，2.水平板，3.竖直板，4.螺栓孔，5.螺栓，6.手柄，7.盖板，8.一号螺纹孔，9.容器，10.第一内壁，11.中间台，12.第二内壁，13.玻璃管，14.活塞头，15.活塞杆，16.活塞柄，17.容器台，18.卡槽，19.二号螺纹孔，20.支撑台，21.底座，22.固定块，23.接触面，24.引压孔，25.连接螺纹，26.液晶显示屏。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
[0027]参阅图7，底座21上固定放置有两个对称布置并垂直于底座21的矩形支撑台20。两个支撑台20顶部内侧均有一个容器台17，每个容器台17的边缘为圆弧状，且两个容器台17圆弧部分的半径与容器9外表面半径相等且同心，用于容纳并固定容器9。
[0028]参阅图5，容器9为玻璃材质，其底部有一根与其内部连通的圆柱管状的玻璃管13。容器9的内部由下至上依次是中间台11和第一内壁10，中间台11的内壁为第二内壁12，第二内壁12的内径小于第一内壁10的内径。
[0029]参阅图6，活塞由顶部橡胶材质的圆盘形的活塞头14、中部圆柱杆状的活塞杆15和底部圆盘形的活塞柄16组成。活塞头14的外径与玻璃管13的内径相同，活塞头14插入玻璃管13底部管口。活塞柄16的外径大于玻璃管13的外径。活塞杆15的长度与活塞头14的厚度之和小于玻璃管13的长度。
[0030]参阅图4，容器盖的盖板7的圆周边缘套有橡胶密封圈。橡胶密封圈的外径等于容器9的第一内壁10的内径，因此安装后可以保证盖板7与第一内壁10之间的密封。安装时，盖板7进入容器9内部，直到盖板7的下表面与容器9内部的中间台11的顶面相接触。容器盖的盖板7上设置有与气压传感器I上的连接螺纹25相匹配的一号螺纹孔8。
[0031]参阅图8，气压传感器I采用液晶显示气压传感器，可以在顶部的液晶显示屏26上直接显示所测气压值，气压传感器I采用扩散硅芯片作为压力敏感核心。气压传感器I上与盖板7相连接的部分为圆柱状，气压传感器I通过圆柱体的侧面上的连接螺纹25与盖板7上的的一号螺纹孔8采用螺纹连接。圆柱体的下表面为接触面23，接触面23与容器9内的气体直接接触。在圆柱体内部，接触面23中心部位设置有引压孔24，引压孔24直接通向传感器内部的扩散硅。引压孔24将气体压力引入气压传感器I的内部，气体压力作用到传感器内部扩散硅上，引起传感器的电阻值变化，内部电路将这一变化转化为气压值显示在液晶显示屏26上。为了确保连接处的密封性能，在气压传感器I的连接螺纹25缠有四氟密封带后，再将其旋入一号螺纹孔8。
[0032]参阅图3，固定架的截面为U型，固定架横跨容器9安装在支撑台20的顶端，固定架是由一个水平板2和在水平板2两端垂直于水平板2的两个竖直板3组成。每个支撑台20顶端位于容器台17圆弧部分的外侧均有一个竖直方向设置的卡槽18。当容器9已经安装于支撑台20的容器台17中，并且容器盖已经在容器9的上端安装好后，固定架的两个竖直板3插入两个支撑台20的卡槽18中，每个竖直板3的下部均有一个螺栓孔4，每个支撑台20的上部的外端面上与固定架的竖直板3上的螺栓孔4对应的位置有二号螺纹孔19。螺栓5穿过二号螺纹孔19和螺栓孔4将固定架安装在支撑台20的顶端。同时，固定架的尺寸满足使其水平板2的下表面刚好与容器盖的手柄6的上表面接触，使固定架能够将容器盖及容器9固定于支撑台20上。
[0033]参阅图1，固定块22是横截面为正方形的长方体，其两个正方形侧面中的一个面放置在底座21上，放置于两个支撑台20的中间，调整其位置，使另一个面正对并抵住活塞柄16的下表面。正方形截面的边长大于活塞柄16的外径，小于两个支撑台20的两内侧面之间的距离。本装置共包括五个截面大小相同，但高度不同的固定块22，并且各固定块22的高度值h为已知(高度最高的固定块22的高度值小于活塞在玻璃管13中压缩到最高点时，活塞柄16的下表面与底座21的上表面之间的距离)。
[0034]本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的使用及测量步骤如下:
[0035]1.先将容器9和玻璃管13放置在支撑台20顶端的容器台17上，将被测多孔材料放入容器9内部的第二内壁12内，然后将容器盖在容器9上端的中间台处安装好。
[0036]2.用固定架将容器盖和容器9固定在支撑台20上。
[0037]3.将活塞的活塞头14从下端插入玻璃管13，使整个活塞头14刚刚进入玻璃管13即可。
[0038]4.将气压传感器I的螺纹部分旋入容器盖的盖板7上的一号螺纹孔8内。此时已经保证被测材料所处的周围空间是密闭空间。
[0039]5.向上压缩活塞的活塞柄16，用高度最低的固定块22抵住活塞柄16，记录此时气压传感器I上的压强值P1。计算出此时容器9及玻璃管13内的气体总体积￥1”1计算过程见“注”)。
[0040]6.分别采用不同高度固定块22，重复步骤5的操作，得到多组数据P2，V2，……P5,
V5O
[0041]注:记容器9内第二内壁12所围空间的体积为Vt，被测材料的体积为Vm，孔隙率记为?=Va/Vm，其中Va表示被测材料开孔中的气体体积。当所用的固定块22高度依次从低到高时，活塞头14以上部分的玻璃管13中的高度依次记为Imh2, h3，h4，h5，玻璃管13内部截面积记为S，则 Vi = Vt-Vm+S*hi+?*Vm，其中，i = l，2，3，4，5.
[0042]本实用新型所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置的测量原理与孔隙率的计算如下:
[0043]波义耳定律:在定量定温下，理想气体的体积与气体的压强成反比。
[0044]将实验过程中所得数据由波义耳定律得:
[0045]PiVi = P2V2
[0046]即
[0047]Pi*(Vt-Vm+S*hi+C>*Vm) = P2* (Vt-Vm+S*h2+ Φ *Vm)
[0048]其中，记Vt-Vm+S*hi= V7i, Vt-Vm+S*h2 = V72,则有
[0049]Pl*(V7 l+C>*Vm) =P2*(V/ 2+i>*Vm)
[0050]得到
[0051 ] ΦI = (PiV71-P2V7 2) / [ Vm* (P2-P1)]
[0052]同理，再由 P1V1 = PjVj,其中 j = 3，4，5.。分别得到 Φ2，Φ3，Φ4，将Φ = (Φι+Φ2+Φ3+ Φ4)/4作为实验最终测得的被测多孔吸声材料的孔隙率值。
【主权项】
1.一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置，包括一个底座(21)，底座(21)上固定放置有两个对称布置并垂直于底座(21)的矩形的支撑台(20)，其特征在于，两个支撑台(20)上部卡装有一个底部封闭上部开口的圆柱筒状的容器(9)，容器(9)顶部盖装有一个带有密封圈的容器盖，容器盖由盖板(7)、位于盖板(7)顶面中部的手柄(6)和一个贯通盖板(7)的一号螺纹孔(8)组成，一个截面为U型的固定架横跨容器(9)并固定安装在支撑台(20)的顶端，一个气压传感器(I)底部为圆柱体，气压传感器(I)底部圆柱体的侧面上有连接螺纹(25)与盖板(7)上的一号螺纹孔(8)螺纹连接，气压传感器(I)底部圆柱体的下表面为接触面(23)，接触面(23)与容器(9)内的气体直接接触，接触面(23)中心部位设置有引压孔(24)，引压孔(24)将容器(9)内的气体压力引入气压传感器(I)内部的压力敏感器件，容器(9)底部有一根与容器(9)内部连通的圆柱管状的玻璃管(13)，一个活塞由顶部橡胶材质的圆盘形的活塞头(14)、中部圆柱杆状的活塞杆(15)和底部圆盘形的活塞柄(16)组成，活塞头(14)的外径与玻璃管(13)的内径相同，活塞头(14)插入玻璃管(13)底部管口，活塞柄(16)的外径大于玻璃管(13)的外径，固定块(22)放置在两个支撑台(20)之间，位于活塞柄(16)的正下方，活塞柄(16)的底部放置在固定块(22)的顶部。2.根据权利要求1所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置，其特征在于，所述的两个支撑台(20)顶部内侧均有一个容器台(17)，每个容器台(17)的边缘为圆弧状，且两个容器台(17)圆弧部分的半径与容器(9)外面表半径相等且同心，用于容纳并固定容器(9)。3.根据权利要求2所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置，其特征在于，所述的固定架由一个水平板(2)和水平板(2)两端垂直于水平板(2)的两个竖直板(3)组成，每个支撑台(20)顶端位于容器台(17)圆弧部分的外侧均有一个竖直方向设置的卡槽(18)，固定架的两个竖直板(3)插入两个支撑台(20)的卡槽中，每个竖直板(3)的下部均有一个螺栓孔(4)，每个支撑台(20)的上部的外端面上与固定架的竖直板(3)上的螺栓孔(4)对应的位置有二号螺纹孔(19)，螺栓(5)穿过二号螺纹孔(19)和螺栓孔(4)将固定架固定安装在支撑台(20)顶端。4.根据权利要求1所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置，其特征在于，所述的容器(9)为玻璃材质，容器(9)的内部由下至上依次有中间台(11)和第一内壁(10)，中间台(11)的内壁为第二内壁(12)，第二内壁(12)的内径小于第一内壁(10)的内径，中间台(11)的顶面用于卡住容器盖。5.根据权利要求1所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置，其特征在于，所述的气压传感器(I)底部的螺纹上缠有四氟密封带。6.根据权利要求1所述的一种测量多孔吸声材料孔隙率的装置，其特征在于，所述的气压传感器(I)采用顶部带有一个液晶显示屏(26)的液晶显示气压传感器，并采用扩散硅芯片作为压力敏感器件。
【文档编号】G01N15/08GK205719891SQ201620678170
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】陈书明, 郭晗, 贾纪绍, 张继修, 井晓瑞, 王登峰, 陈静
【申请人】吉林大学