一种快速精确测量气体密度的装置的制作方法

本实用新型涉及气体密度的测量装置，具体地，涉及一种快速精确测量气体密度的装置。
背景技术：
：密度就是指单位体积里物质质量的多少，ρ。利用这个定义来计算物质的密度，是件简单的事情。但是实验中如何去测量物质的密度却不是一件简单的事情，特别是对于我们看不见、摸不着的空气，精确测量它的密度就更困难了。测量的主要难点在于：1、空气很轻，会到处流动，如何收集它并精确称出它的质量，需要有精密实验仪器；2、空气没有形状，如何精确测量空气体积，需要设计合理的方案才行。另外，其他类型的气体密度测量也会存在一些问题，现有很多产品无法提供方便的测量操作以及准确的测量结果。经对现有技术检索，中国实用新型专利ZL201120148120.8，公开一种测量空气密度的装置，包括用于检测空气温度的温度传感器、用于检测空气湿度的湿度传感器、用于检测空气压力的压力传感器、用于检测空气中二氧化碳含量的二氧化碳传感器、分别与所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器和二氧化碳传感器相连的参数采集模块、与所述参数采集模块相连的微处理器模块、和与所述微处理器模块相连的显示模块。上述ZL201120148120.8，其测量的原理是基于空气摩尔质量和空气密度的经验公式，通过测量压力、温度、湿度、二氧化碳含量等，计算得到空气摩尔质量和空气密度的。这种方法存在的主要问题是：利用经验公式计算空气密度，严格意义上讲，用这个方法得到的空气密度值是理论计算值或理论预测值；无法测量经验公式无法描述的环境的空气密度。当环境发生很大变化时，如在煤矿或者空气污染很严重的地方，空气摩尔质量无法用经验公式得出，也就无法使用上述装置。因此，上述专利中测量空气密度的装置得到的空气密度值是理论计算值或理论预测值，且无法用于其他环境的空气密度测量，适用范围有限。技术实现要素：针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种快速精确测量气体密度的装置，用该装置不仅能够测量空气密度，还能测量其他气体密度，操作简便、快速、精准、便携、省时，各种环境下的气体密度均能测量，具有普遍适用性。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种快速精确测量气体密度的装置，包括：抽气充气部件、密封部件、气压传感部件、质量测量部件、计算部件和显示部件，其中：所述抽气充气部件连接所述密封部件，用于对所述密封部件抽气或充气；所述密封部件设有空腔，通过所述抽气充气部件调节所述空腔气体的气压；所述气压传感部件输入端用于检测所述密封部件内部抽气或充气过程不同时刻的气压，所述气压传感部件输出端连接所述计算部件；所述质量测量部件输入端用于测量与所述气压传感部件测量时刻对应的所述密封部件质量，所述质量测量部件输出端连接所述计算部件；所述计算部件输入端连接所述气压传感部件和所述质量测量部件，所述计算部件输出端连接所述显示部件，所述计算部件用于根据所述密封部件内部气体体积和所述密封部件质量计算气体密度；所述显示部件用于显示所述计算部件的气体密度结果。优选地，所述显示部件包括气压显示部件、质量显示部件、密度显示部件，这三个显示部件为集成的一个显示部件，或者为三个单独的显示部件；采用集成的一个显示部件时，所述显示部件同时连接所述气压传感部件、所述质量测量部件和所述计算部件；采用三个单独的显示部件时，所述气压显示部件连接所述气压传感部件，质量显示部件连接所述质量测量部件，所述密度显示部件连接所述计算部件。更优选地，采用三个单独的显示部件时，所述气压传感部件和所述气压显示部件采用一体化结构的电子产品。更优选地，采用三个单独的显示部件时，所述质量测量部件和所述质量显示部件采用一体化结构的电子产品。更优选地，采用三个单独的显示部件时，所述计算部件和所述密度显示部件采用一体化结构的电子产品。优选地，所述密封部件为透明密封罐。本实用新型使用时，先得到密封部件内气体的体积，通过改变密封部件内气体量和气压，然后通过气压传感部件获得密封部件内的气压，通过质量测量部件测量改变密封部件内气体后密封部件的质量，根据测量结果采用计算部件，得到环境气压下的气体密度。所述计算部件用于根据所述密封部件内部气体体积和所述密封部件质量计算气体密度。与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：本实用新型结构设置简单合理，通过可抽气和充气的密封部件，测量抽气后和充气后密封罐的质量和罐内气压，实现对气体密度的快速精确测量，具有如下优点：操作简便、省时、精准，便携，利用日常生活用品包括手机、抽气密封罐和电子天平等，可随时测量不同环境的气体密度，适用性强，具有很大的应用市场和潜力。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本实用新型一实施例结构框图；图2为本实用新型另一实施例结构框图；图3为本实用新型一实施例中具体应用结构示意图；图4为本实用新型一实施例密封部件中空气质量随气压变化图；图5为本实用新型另一实施例密封部件中空气质量随气压变化图；图中：抽气充气部件1、密封部件2、气压传感部件3、质量测量部件4、计算部件5、气压显示部件6、质量显示部件7、密度显示部件8。具体实施方式下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。如图1所示，一种快速精确测量气体密度的装置的实施例结构，该实施例中采用三个单独的显示部件，即：气压显示部件6、质量显示部件7和密度显示部件8。具体的，所述装置包括：抽气充气部件1、密封部件2、气压传感部件3、气压显示部件6、质量测量部件4、质量显示部件7、计算部件5和密度显示部件8，其中：所述抽气充气部件1连接所述密封部件2，用于对所述密封部件2抽气或充气；所述密封部件2设有空腔，通过所述抽气充气部件1调节所述空腔空气的气压；所述气压传感部件3输入端用于检测所述密封部件2空腔抽气或充气过程不同时刻的气压，所述气压传感部件3的输出端连接所述计算部件5和所述气压显示部件6；所述质量测量部件4用于测量与所述气压传感部件3测量时刻对应的所述密封部件2质量，所述质量测量部件4输出端连接所述计算部件5和所述质量显示部件7；所述计算部件5输用于计算空气密度，所述计算部件5输出端链接所述密度显示部件8；所述气压显示部件6用于显示所述气压传感部件3的检测结果，所述质量显示部件7用于显示所述质量测量部件4的测量结果，所述密度显示部件8用于显示所述计算部件5获得的空气密度结果。所述计算部件5根据所述密封部件2内部空气体积和所述密封部件质量计算空气密度。基于上述的装置结构，在部分优选实施方式中，所述抽气充气部件1为抽气或充气泵，或者也可以采用按压式密封塞将空气充入密封部件2中。基于上述的装置结构，在部分优选实施方式中，所述气压传感部件3和所述气压显示部件6采用一体化结构的电子产品，该电子产品可以是智能终端，比如智能手机等。基于上述的装置结构，在部分优选实施方式中，所述质量测量部件4和所述质量显示部件7可以采用常用的电子天平。基于上述的装置结构，在部分优选实施方式中，所述计算部件5和所述密度显示部件8采用一体化结构的电子产品，该电子产品可以是智能终端，如电脑、智能手机等。基于上述的装置结构，在部分优选实施方式中，所述气压显示部件6、质量显示部件7、密度显示部件8，可以采用同一显示部件实现。在其他实施例中，所述气压显示部件6、质量显示部件7和密度显示部件8也可以采用同一显示部件实现，该显示部件同时连接气压传感部件3、质量测量部件4、计算部件5，用于显示气压、质量和密度，具体可以参见图2所示。当然，在另外的实施例中，所述气压显示部件6、质量显示部件7的测量结果不用显示，这两个部件的结果直接输出到计算部件5，显示部件可以仅仅显示计算部件5的最终气体密度结果。实施例1基于上述装置结构，如图3所示，本实施例中所述密封部件2采用密封罐，所述密封罐连接有抽气或充气泵1；所述气压传感部件3和气压显示部件6采用一体化结构的智能手机；所述质量测量部件4和质量显示部件7，采用电子天平。所述计算部件5和密度显示部件8，采用电脑。当然，在其他实施例中，也可以采用其他的方式，这对本实用新型的实质没有影响。按照以下步骤进行空气密度测试实验：1、测量抽气密封罐内空气的体积。采用质量测量部件测量空密封罐的质量，再测量装满水的密封罐的质量，二者之差便是水的质量，将水的质量除以水的密度，估算出水的体积。水的体积就是空密封罐内空气的体积，在本实施例中为1216.38毫升。空密封罐内空气的体积减去实验所用智能手机的体积，就是密封罐内空气的体积约为1150.39毫升。3、将智能手机调到气压显示界面并放入密封罐内，盖上密封罐盖子。4、将密封罐盖紧，用抽气泵从密封罐抽出少量空气，用感量0.01电子天平测量抽气后密封罐质量，拍照记录罐内气压和密封罐质量；抽气泵重复抽气，直到密封罐气压降至低气压。所得数据如表1所示，表1为抽气改变密封罐内气体量，不同气体量下的密封罐质量和密封罐内气压的测量值：表1气压(百帕)质量(克)1024.07388.14912.750387.980850.330387.900739.760387.750647.450387.610555.990387.500457.850387.360362.230387.230262.030387.080通过上述数据，画出密封罐整体质量随罐内气压变化的曲线，拟合计算得到密封罐内每百帕气压对应的空气质量为0.001380克。图4中密封罐质量随密封罐内气压变化图，散点是实验测量值，直线是拟合结果。计算密封罐内气压和环境气压相等时密封罐内空气质量为1.415克；密封罐内空气质量除以密封罐内空气体积，计算得到所在环境的空气密度为1.230克/升。此部分通过计算部件实现，最终结果通过显示部件显示。实施例21、测量抽气密封罐内空气的体积。此步骤操作与实施例1相同。3、将智能手机调到气压显示界面并放入抽气密封罐内，盖上密封罐盖子。4、用手动抽气泵，将密封罐抽气至低气压，用电子天平测量密封罐质量，拍照记录罐内气压和密封罐质量；按压密封罐盖子上的密封塞，将少量环境空气充入密封罐，用电子天平测量进气后密封罐质量，拍照记录罐内气压和密封罐质量；不断重复充气，直至密封罐气压升至大气压，所得数据表2所示，表2充气式改变密封罐内气体量，测得不同气体量下的密封罐质量和密封罐内气压数值：表2气压(百帕)质量(克)224.070387.040351.530387.190463.130387.360532.770387.450618.120387.570720.840387.700854.770387.900942.350388.0301024.070388.140通过上述数据，画出密封罐整体质量随罐内气压变化的曲线，拟合计算得到密封罐内每百帕气压对应的空气质量为0.001388克。图5中密封罐质量随密封罐内气压变化图，散点是实验测量值，直线是拟合结果。计算密封罐内气压和环境气压相等时密封罐内空气质量为1.423克。密封罐内空气质量除以密封罐内空气体积，计算得到所在环境的空气密度为1.237克/升。此部分通过计算部件实现，最终结果通过显示部件显示。通过以上实施例可以看出，本实用新型提出的装置，采用的原理是基于密度的定义，即密度等于质量除以体积。通过测量密封部件内气压和密封罐部件的质量，得到密封部件内气体质量随密封部件内气压的变化，进而计算空气密度。对于其他气体的密度，参照上述操作步骤进行即可，无需太大调整，简单方便。进一步的，本实用新型无需环境温度、湿度、以及空气摩尔质量等信息，就能测出不同环境(包括不同温度、不同湿度、不同气压)下的空气密度(气体密度)，操作简单，使用方便。进一步的，本实用新型能测量复杂环境即经验公式无法描述的环境下(比如污染严重的环境或PM2.5指数高的环境)的空气密度(气体密度)，测量快速，结果精确，具有普遍性。进一步的，本实用新型不仅可以用来测量空气密度，也可以用于测量不同气体在不同环境下的密度，实用性强，具有普遍性。因此，本实用新型装置具有操作简便、快速、精准、便携、省时的优点，适用范围广，具有很好应用前景。以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。当前第1页1 2 3