基于干法测试固体体积的非标样品池及其测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及固体成型产品的体积测定领域，具体涉及一种基于干法测试固体 体积的非标样品池及其测试系统。
【背景技术】
[0002] 在固体产品密度测试过程中，对于体积的测量，一般采用传统的液体静力称量法， 受水溶性和液体张力等因素影响，对于小体积产品该方法不能满足精度要求。以气体为测 试介质的干法测量系统可以解决溶水性强的小体积产品体积测试问题，但主要针对各种粉 末状、颗粒状、块状、泡沫状等的固体样品，对于特定形状的成型固体小体积产品，很难满足 上述要求，故其测试精度同样不能满足要求。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是对基于干法测试固体体积的测试系统在小体积产品体积测 试过程中进行技术改进，设计新的非标样品池，提高其体积测试精度，为产品设计及加工工 艺更方便、准确地提供体积和密度物理性能参数。
[0004] 为了达到上述的技术效果，本实用新型采取以下技术方案：基于干法测试固 体体积的非标样品池，被测样品的体积与所述非标样品池的有效容积的比率范围在 60%-80%，所述非标样品池的进出口的横向尺寸大于所述被测样品的最大横向尺寸。
[0005] 本实用新型同时还提供另一种方案：基于干法测试固体体积的测试系统，它包括 参考池、多个电磁螺线阀、传感器以及上述的非标样品池。所述参考池与非标样品池之间连 接所述电磁螺线阀，在所述电磁螺线阀之间还连接有所述传感器。所述非标样品池的进气 口连接一个进气阀，所述非标样品池的出气口连接一个第一出气阀。
[0006] 作为优选，所述参考池包括第一参考池和第二参考池，所述第一参考池和第二参 考池各自连接一个电磁螺线阀后再都连接到所述传感器上。
[0007] 作为优选，所述非标样品池的出气口还连接一个第二出气阀，并通过所述第二出 气阀与外置真空栗连接。
[0008] 下面结合原理对本实用新型做进一步说明：
[0009] 为气体在参考池时的压强；Pc^为气体在参考池和样品池达到平衡时的压 强；Patni-为大气压强；V S-一样品体积。因为Prh〉Pch〉Patni，由压强平衡计算可知，Pc h越大， Vs越大，在测试条件不变的情况下，误差越小。而Pc h受限于系统与储气瓶连接的泄压阀， 其须调节到〇. 13-0. 15Mpa之间，不可太高，否则容易损害仪器内部泄压阀部件，也不可太 低，否则达不到测试压力设定值，可调节范围不大，故而主要从提高样品体积所占样品池的 体积比例来提高测试精度。
[0010] 本实用新型与现有技术相比，具有以下的有益效果：本实用新型根据被测样品的 体积，设定非标样品池的容积，通过控制两者的比率，提高了小体积固体成型样品体积测试 精度、为产品设计及加工工艺更方便、准确地提供体积和密度物理性能参数。
【附图说明】
[0011] 图1是现有技术中标准样品池的剖面示意图；
[0012] 图2是本实用新型半球形状非标样品池的剖面示意图；
[0013] 图3是本实用新型圆柱形状非标样品池的剖面示意图；
[0014] 图4是本实用新型实施例一中标准样品池的剖面示意图；
[0015] 图5本实用新型实施例一中非标样品池的剖面示意图；
[0016] 图6是本实用新型实施例二测试系统图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合本实用新型的实施例对本实用新型作进一步的阐述和说明。
[0018] 实施例一
[0019] 基于干法测试固体体积的非标样品池，被测样品的体积与所述非标样品池的有效 容积的比率范围在60% -80%，所述非标样品池的进出口的横向尺寸大于所述被测样品的 最大横向尺寸。
[0020] 测试系统的样品池一般如图1所示，对于特殊小体积产品（体积远小于干法测试 系统的标准样品池）其测量精度大幅下降，不能满足要求。为此，对样品池进行非标设计， 根据测量对象的不同，设置不同形状的非标样品池，可以是半球形，如图2所示；或是圆柱 形或长方体形，如图3所示；或其他形状。
[0021] 非标样品池的设计主要依据原则：（1)所测样品可以有效放进样品池；(2)样品体 积与样品池有效容积的比率尽量接近60% -80% ; (3)样品进出样品池须方便、安全。
[0022] 如图4、图5所示，根据以上设计原则，从被测样品安全性考虑，以半球样品为被测 对象，开展非标样品池设计。
[0023] 图4是标准样品池的剖面示意图，标准样品池呈圆柱体形状，其中d表示圆柱体的 直径和高度，其值均为13. 2_。图5是本实施例非标样品池的剖面示意图，非标样品池呈 半球体形状，其中R表半球体的半径，r表示被测半球样品的半径。
[0024] 对于被测半球样品，其体积为
[0025] V1 = 2 π R 3/3 = 2 X 3. 14 X (5. 2) 3/3 = 294. 339 (mm3)
[0026] 干法密度测试系统所能使用的标准样品池如4所示，其有效容积为
[0028] 所设计的非标样品池如图5所示，其体积为
[0030] 则样品体积与标准样品池的体积比
样品体积与非标样品池的体 积比
?综上，样品与非标样品池的体积之比较样品与标准样品池的体积 之比有大幅提高，接近系统"样品体积应该占样品池体积的60% -80% "的要求，经过多次 试验，该方法设计的非标样品池能有效提高小体积以及特殊体积的样品体积测试精度。
[0031] 实施例二
[0032] 如图2所示，基于干法测试固体体积的测试系统，它包括参考池 Vr、多个电磁螺线 阀、传感器，以及它还包括如实施例一所述的非标样品池 Vc。所述参考池与非标样品池之间 连接所述电磁螺线阀，在所述电磁螺线阀之间还连接有所述传感器。所述非标样品池的进 气口连接一个进气阀EV1，进气阀EVl同时连接到所述传感器上，所述非标样品池的出气口 连接一个第一出气阀EV5。更佳的所述参考池包括第一参考池和第二参考池，所述第一参考 池和第二参考池各自连接一个电磁螺线阀后再都连接到所述传感器上，本实施例中，第一 参考池与第一电磁螺线阀EV3连接，第二参考池与第二电磁螺线阀EV4连接，之后都连接到 所述传感器上，传感器再通过第三电磁螺线阀EV2连接到所述非标样品池上。更佳的，所述 非标样品池的出气口还连接一个第二出气阀EV6,并通过所述第二出气阀EV6与外置真空 栗连接。
[0033] 第二电磁螺线阀Ev4连接了参考池 Vr和非标样品池 Vc，首先用以压强等于大气 压的探测气体将参考池 Vr和样品池 Vc的大气清洗出去。再用压强高于大气压的氦气通过 Evl通入参考池 Vr。当气体温度稳定时读出压强值。接着第二电磁螺线阀Ev4打开，气体 从参考池 Vr扩散到非标样品池 Vc，此时当氦气到达非标样品池 Vc及产品空隙内部后经过 温度和压强稳定后得到一个新的平衡压强，最后气体经过第一出气阀Ev5或者第二出气阀 Ev6排入大气里，并对大气压进行记录。就这样循环，直到产品体积读数得到稳定。
[0034] Prh+为气体在参考池时的压强；Pch+为气体在参考池和样品池达到平衡时的压 强；Patni-为大气压强；vs-一样品体积。因为Prh〉Pc h〉Patni，由压强平衡计算可知，Pch越大， Vs越大，在测试条件不变的情况下，误差越小。而Pc h受限于系统与储气瓶连接的泄压阀， 其须调节到〇. 13-0. 15Mpa之间，不可太高，否则容易损害仪器内部泄压阀部件，也不可太 低，否则达不到测试压力设定值，可调节范围不大，故而主要从提高样品体积所占样品池的 体积比例来提高测试精度。
[0035] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性 实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本 实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实 用新型的保护范围。
【主权项】
1. 基于干法测试固体体积的非标样品池，其特征在于：被测样品的体积与所述非标样 品池的有效容积的比率范围在60%-80%，所述非标样品池的进出口的横向尺寸大于所述 被测样品的最大横向尺寸。2. 基于干法测试固体体积的测试系统，它包括参考池、多个电磁螺线阀、传感器，其特 征在于，它还包括如权利要求1所述的非标样品池；所述参考池与非标样品池之间连接所 述电磁螺线阀，在所述电磁螺线阀之间还连接有所述传感器；所述非标样品池的进气口连 接一个进气阀，所述非标样品池的出气口连接一个第一出气阀。3. 根据权利要求2所述的基于干法测试固体体积的测试系统，其特征在于：所述参考 池包括第一参考池和第二参考池，所述第一参考池和第二参考池各自连接一个电磁螺线阀 后再都连接到所述传感器上。4. 根据权利要求2所述的基于干法测试固体体积的测试系统，其特征在于：所述非标 样品池的出气口还连接一个第二出气阀，并通过所述第二出气阀与外置真空栗连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于干法测试固体体积的非标样品池及其测试系统，涉及固体成型产品的体积测定领域。基于干法测试固体体积的非标样品池，被测样品的体积与非标样品池的有效容积的比率范围在60％-80％，非标样品池的进出口的横向尺寸大于被测样品的最大横向尺寸。基于干法测试固体体积的测试系统，它包括参考池、多个电磁螺线阀、传感器以及上述的非标样品池。参考池与非标样品池之间连接电磁螺线阀，在电磁螺线阀之间还连接有传感器。非标样品池的进气口连接一个进气阀，非标样品池的出气口连接一个第一出气阀。本实用新型提高了小体积固体成型样品体积测试精度、为产品设计及加工工艺更方便、准确地提供体积和密度物理性能参数。
【IPC分类】G01F17/00
【公开号】CN205015034
【申请号】CN201520732019
【发明人】常河, 高国防, 张伟斌, 肖丽, 徐剑峰
【申请人】中国工程物理研究院化工材料研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年9月21日