便携式固体密度测量仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种通过检测固定容器内质量的变化，来间接测得固体物质体积的大小的便携式固体密度测量仪，是由容器承台上装有通过软导管连通的固体物质盛放容器和密闭盛水容器，固体物质盛放容器底部装有第一称重传感器，密闭盛水容器底部装有第二称重传感器，第一称重传感器和第二称重传感器分别与测量电路连接构成。显著优点在于可测范围广泛，可以对密度大于1g/cm3且不易溶于水的固体物质的密度进行测量，大大提高了测量精度。在重力的测量电路上采用了放大和模数转换一体的集成电路，使得该装置在测量上一次完成，避免了多次测量造成的误差累积。
【专利说明】便携式固体密度测量仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种任意形状实心固体材料密度测量装置，尤其是对密度小于lg/cm3的固体物质进行密度测量。具体是采用称重传感器以及数据采集和数据处理技术来对诸如矿石等固体物质的密度进行测量。
【背景技术】
[0002]密度是一个很重要的物理量，很多领域都有着重要利用价值。对于测量固体物质的密度有很多种测量方式，例如放射性原理测量法，微波技术测量法和阿基米德测量法。比较常用的是阿基米德间接测量法，但是基于此原理制造的密度仪大多携带不便，测量不方便。
[0003]根据密度计算公式:P = $，关键要准确的测出固体物质的质量和体积。对于固体
V
质量的测定，可以通过目前市场上的称重传感器进行测量，而对于不规则固体物质的体积，无法进行直接测得，一般是采用直接排液体的方法进行测量。而CN2533465Y公开的抽空气法密度测量仪，由于结构复杂，不能实现便携测量。因此只能限于实验室测量。CN2293826Y所公布的高精度密度检测仪需要托盘和砝码等称重器件，也不具有便携的特性，而且需要游标读数，不具备数字化显示的优点。在物理实验学报上发表的一篇题为《智能密度检测仪》的论文采用的了和本实用新型相同的传感器和A/D模块，但是由于测量原理的不同，这篇论文所述测量仪器体积大，携带依然不便，也是仅适合于实验室测量。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就在于克服上述现有技术的不足，提供一种便携式便携式固体密度测量仪。
[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]便携式固体密度测量仪，是由容器承台上装有固体物质盛放容器I和密闭盛水容器2，固体物质盛放容器I和密闭盛水容器2之间通过软导管3连通，固体物质盛放容器I底部装有第一称重传感器4，密闭盛水容器2底部装有第二称重传感器5，第一称重传感器4和第二称重传感器5分别与测量电路13连接构成。
[0007]测量电路13是由第一称重传感器4和第二称重传感器5分别经放大电路6、A/D转换电路7和单片机最小系统8分别与键盘10和液晶显示9连接构成。两路称重传感器的输出信号接入测量电路进行数据采集和处理。
[0008]有益效果:
[0009]本实用新型公开了一种通过检测固定容器内质量的变化，来间接测得固体物质体积的大小，进而求得被测固体物质密度的装置。本装置的显著优点在于可测范围广泛，可以对密度大于lg/cm3且不易溶于水的固体物质的密度进行测量，大大提高了测量精度。而且称重传感器目的在于测出质量的相差值，不因两容器中盛水质量的不同而产生误差。在重力的测量电路上采用了放大和模数转换一体的集成电路。该装置在测量上一次完成，避免了多次测量造成的误差累积。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图1是便携式固体密度测量仪的装置结构图
[0011]附图2是附图1的系统整体框图
[0012]I固体物质盛放容器，2密闭盛水容器，3软导管，4第一称重传感器，5第二称重传感器，6放大电路，7A/D转换电路，8单片机最小系统，9液晶显示IXD，10键盘，11HX711称重传感器专用模块，12是被测物，13是测量电路。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述:
[0014]便携式固体密度测量仪，是由容器承台上装有通过软导管3连通的固体物质盛放容器I和密闭盛水容器2，固体物质盛放容器I底部装有第一称重传感器4，密闭盛水容器2底部装有第二称重传感器5，第一称重传感器4和第二称重传感器5分别与测量电路13连接构成。
[0015]测量电路13是由第一称重传感器4和第二称重传感器5分别经放大电路6、A/D转换电路7和单片机最小系统8分别与键盘10和液晶显示9连接构成。两路称重传感器的输出信号接入测量电路进行数据采集和处理。
[0016]密度这个物理量被定义为质量m和体积V的比值，由此则需要测量的物理量就有被测物的质量m和体积V，其中质量m的求得可以用精度较高的称重传感器来实现。如附图1所示，在被测物放入容器I之前，按下键盘10上的启动键，进行初次测量，此时第一称重传感器测得的质量记为Hi1，第二称重传感器测得的质量记为HI2 ;然后放入被测物于容器1，待被测物沉入容器底部，按下键盘10上的结束按键，则此时第一称重传感器测得的质量记为/ i，第二称重
μ Ami+Am^ A/r/,丄 ι
Q — _ — _t_iL — _；____
[0017]传感器测得的质量记为m' 2，由公式 「 2 aM2 2 aW2 2 (4)便可
P,
计算得到被测物的密度。
[0018]测量电路13是由HX711称重传感器专用A/D模块11和单片机最小系统8以及显示器9和键盘10构成。其中HX711模块11集成了放大电路6和高达24位的A/D转换电路7，大大提闻了测量精度。
[0019]本实用新型用了两个传感器，一个是用来测容器I质量变化量的第一称重传感器4，另一个是用来测量密闭盛水容器2中水的质量的称重传感器5。当容器I中未放入被测物时，第一称重传感器4测得的容器I及自身所盛水的质量是Hi1，第二称重传感器5所测得的容器2及自身所盛水的质量是m2 ;被测物放入容器I中后第一称重传感器测得的容器I及自身所盛水和被测物的质量是m/，第二称重传感器所测得得容器2及自身所盛水的质量是V 2，则被测物质量为:
[0020]M = (m, ^m1)+ (m, 2-m2) = Am1+Am2
[0021](I)
[0022]根据连通器原理，容器2中增加的水的体积和容器I中液面上升的体积一样，所以被测物的体积为:
[0023]
r_2x(/r/:~m.2)_2'Am:⑵
P/RP*
[0024]由公式(I)和⑵得到被测物的密度为:
[0025]
P=DMlTh(3)
v 2 aW2
P:
[0026]由于水的密度已知为lg/cm3，所以(3)式可简化为:
[0027]
M = Ami+Am1 = Δ 肌 + 丄
V 22 Ami 2
PyK
[0028]通过公式(4)可以看出，通过两个称重传感器测得被测物放入前后两容器质量的变化，就可得到被测物的密度。
【权利要求】
1.一种便携式固体密度测量仪，其特征在于，是由容器承台上装有固体物质盛放容器(I)和密闭盛水容器(2)，固体物质盛放容器(I)和密闭盛水容器(2)之间通过软导管(3)连通，固体物质盛放容器(I)底部装有第一称重传感器(4)，密闭盛水容器(2)底部装有第二称重传感器(5)，第一称重传感器(4)和第二称重传感器(5)分别与测量电路(13)连接构成。
2.按照权利要求1所述的便携式固体密度测量仪，其特征在于，测量电路(13)是由第一称重传感器⑷和第二称重传感器(5)分别经放大电路(6)、A/D转换电路(7)和单片机最小系统(8)分别与键盘(10)和液晶显示(9)连接构成。
【文档编号】G01N9/02GK203929561SQ201420226880
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】张景元, 章广帅, 杨浩, 郑鑫, 郭玉峰 申请人:吉林大学