液体密度测量装置及方法与流程

本发明涉及计量领域，更具体地，涉及一种液体密度测量装置及方法。

背景技术：

在液体密度仪的校准装置中，现有的方法是使用常压条件下的容器，利用高精度分度的玻璃管密度计测量液体的密度，用这个测量值校准密度计。然而，由于玻璃管密度计只能常压下使用，这种方法不能够校准不同压力下的密度计的准确度，不能提供不同压力下密度计准确度的校准参数。因此，有必要开发一种液体密度测量装置及方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提出了一种液体密度测量装置及方法，其能够通过增设压力调节与体积检测单元，实现在不同压力下液体密度的测量，进而实现对不同压力下密度计准确度的校准。

根据本发明的一方面，提出了一种液体密度测量装置，所述装置包括：液体容器，所述液体容器的顶部设有进液口，用于盛装待测量液体；电子天平，用于测量所述液体容器的质量；压力测量单元，设置于所述液体容器壁部，用于测量所述待测量液体的压力；温度测量单元，设置于所述液体容器内部，用于测量所述待测量液体的温度；压力调节与体积检测单元，用于调节所述待测量液体的压力，并测量所述待测量液体的体积。

在一个示例中，所述压力调节与体积检测单元包括：调压管，与所述液体容器连通；调压旋杆，能够在所述调压管内移动，从而压缩所述调压管内的待测量液体以调节所述待测量液体的压力。

在一个示例中，所述调压管上标有刻度。

在一个示例中，所述压力调节与体积检测单元还包括机械放大模块和标尺，所述机械放大模块为杠杆结构，所述杠杆结构的支点设于固定位置，所述杠杆结构的一端连接至所述调压旋杆，所述标尺用于测量所述杠杆结构的另一端的位移。

在一个示例中，所述调压管上端设置有限位装置，用于限制所述调压旋杆的移动范围。

在一个示例中，所述调压管上设置有排气阀，用于排出所述调压管内的气体。

根据本发明的另一方面，提出了一种液体密度测量方法。所述方法可以包括：在注入待测量液体之前，用电子天平测量液体容器和压力调节与体积检测单元的质量mnet；通过进液口将待测量液体注入所述液体容器，直到待测量液体充满所述液体容器，封闭所述进液口，记录注入的待测量液体的体积v0；通过温度测量单元测量所述待测量液体的温度t；测量注入所述待测量液体后的液体容器和压力调节与体积检测单元的质量mgross，计算所述待测量液体的质量m；将调压旋杆下移，然后通过压力测量单元测量所述待测量液体的内部压力p；通过标尺读取杠杆结构的所述另一端的位移△h，计算所述待测量液体的体积vpt；基于所述待测量液体的体积vpt与质量m，计算在所述温度t和所述内部压力p下所述待测量液体的密度ρ。

在一个示例中，所述待测量液体的质量为：

m＝mgross-mnet(1)。

在一个示例中，所述待测量液体的体积vpt为：

vpt＝v0-△h·s/a(2)

其中，s表示所述调压管的横截面积，a表示所述杠杆结构的放大比。

在一个示例中，所述待测量液体的密度为：

ρ＝m/vpt(3)。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的液体密度测量装置的示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的压力调节与体积检测单元的示意图。

图3示出了根据本发明的液体密度测量方法的流程图。

附图标记说明：

1、电子天平；2、液体容器；3、压力测量单元；4、温度测量单元；5、压力调节与体积检测单元；501、调压管；502、调压旋杆；503、机械放大模块；504、标尺。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的一个实施例的液体密度测量装置的示意图。

如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种液体密度测量装置，所述装置可以包括：液体容器2，液体容器2的顶部设有进液口，用于盛装待测量液体；电子天平1，用于测量液体容器2的质量；压力测量单元3，设置于液体容器2壁部，用于测量待测量液体的压力；温度测量单元4，设置于液体容器2内部，用于测量待测量液体的温度；压力调节与体积检测单元5，用于调节待测量液体的压力，并测量待测量液体的体积。

具体地，液体容器2上设置有注液口(未示出)，用于向液体容器2中注入待测量液体；由于测量时将液体容器2密封，待测量液体压力的变化测量值不会受压力测量单元3的位置高矮的影响，因此，压力测量单元3可以设置于液体容器2壁部任意高度的位置。

该实施例通过增设压力调节与体积检测单元5，实现在不同压力下液体密度的测量，进而可以实现对不同压力下密度计准确度的校准。

在一个示例中，压力调节与体积检测单元5包括：调压管501，与液体容器2连通；调压旋杆502，能够在调压管501内移动，从而压缩调压管501内的待测量液体以调节待测量液体的压力。本领域技术人员可以理解，为了能够通过调压旋杆502压缩调压管501内的待测量液体，调压旋杆502的底端为螺旋活塞，周围设置密封圈，使调压旋杆502的活塞与调压管501的内壁密封配合，从而可以保证待测量液体不会通过调压旋杆502与调压管501之间的缝隙流出。

在一个示例中，调压管501上标有刻度。

在一个示例中，压力调节与体积检测单元5还包括机械放大模块503和标尺504，机械放大模块503为杠杆结构，杠杆结构的支点设于固定位置，杠杆结构的一端连接至调压旋杆502，标尺504用于测量杠杆结构的另一端的位移。

在一个示例中，调压管501上端设置有限位装置，用于限制调压旋杆502的移动范围。

在一个示例中，调压管501上设置有排气阀，用于排出调压管501内的气体。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的压力调节与体积检测单元5的示意图。

具体地，调压管501为中空“l”形弯管，底部与液体容器2连通，且与液体容器2通过连接杆固定连接。调压管501上标有刻度，该刻度可以是长度值，当调压旋杆502在调压管501内移动时，可以粗读出调压旋杆502的位移；该刻度也可以是体积值，可以粗读出调压管501内的待测量液体的体积。调压管501上端可以设置有限位装置(未示出)，在注液过程中，首先将调压旋杆502移动至调压管501最下端，当液面高度高于调压管501下端面之后，上提调压旋杆502使液体注入调压管501中，限位装置设置于调压管501上端，用于限制调压旋杆502移动范围；也可以在调压管501上设置有排气阀(未示出)，用于排出调压管501内的气体，从而可以使液体充满调压管501。

调压旋杆502的前端可以为螺旋活塞，周围设置密封圈，其直径与调压管501的内径相等，使调压旋杆502的活塞与调压管501的内壁密封配合，及能够在调压管501内往复移动，从而压缩调压管501内的待测量液体以调节待测量液体的压力，并能保证待测量液体不会通过调压旋杆502与调压管501之间的缝隙流出。

机械放大模块503为杠杆结构，杠杆结构的支点设置于固定位置，杠杆结构可绕支点旋转，杠杆结构的一端连接至调压旋杆502，另一端为指针，指向标尺504，标尺504上标有刻度，用于测量杠杆结构的另一端的位移，进而计算出待测量液体的准确体积。

图3示出了根据本发明的液体密度测量方法的流程图。

根据本发明的液体密度测量方法可以包括：步骤101，在注入待测量液体之前，用电子天平1测量液体容器2和压力调节与体积检测单元5的质量mnet；步骤102，通过进液口(未示出)将待测量液体注入液体容器2，直到待测量液体充满液体容器2，封闭进液口，记录注入的待测量液体的体积v0，为了获得体积v0，可以在制造液体容器2后，就液体容器2的容积进行高精度的测量，测量出液体容器2(包括调压管501)的容积值，即为待测量液体的体积v0，或者也可以通过高精度量杯向液体容器2中注入待测量液体，这样也能够方便地确定体积v0；步骤103，通过温度测量单元4测量待测量液体的温度t；步骤104，测量注入待测量液体后的液体容器2和压力调节与体积检测单元5的质量mgross，计算待测量液体的质量m；步骤105，将调压旋杆502下移，然后通过压力测量单元3测量待测量液体的内部压力p；步骤106，通过标尺504读取杠杆结构的不与调压旋杆502相连的一端的位移△h，计算待测量液体的体积vpt；以及步骤107，基于待测量液体的体积vpt与质量m，计算在温度t和内部压力p下待测量液体的密度ρ。

该实施方式通过增设压力调节与体积检测单元5，实现在不同压力下液体密度的测量，进而实现对不同压力下密度计准确度的校准。

在一个示例中，待测量液体的质量为：

m＝mgross-mnet(1)

在一个示例中，待测量液体的体积vpt为：

vpt＝v0-△h·s/a(2)

其中，s表示调压管501的横截面积，a表示杠杆结构的放大比。本领域技术人员可以理解，放大比a可以表示为杠杆结构的两个力臂的长度之比，即a＝l1/l2，其中l1表示杠杆结构的支点与杠杆结构指向标尺的一端之间的距离，l2表示杠杆结构的支点与杠杆结构与调压旋杆502相连的一端之间的距离。

在一个示例中，待测量液体的密度为：

ρ＝m/vpt(3)。

具体地，在注入待测量液体之前，用电子天平1测量液体容器2和压力调节与体积检测单元5的质量mnet；通过注液口将待测量液体注入液体容器2，直到待测量液体充满液体容器2，封闭注液口，记录注入的待测量液体的体积v0，同时，通过温度测量单元4测量待测量液体的温度t；测量注入待测量液体后的液体容器2和压力调节与体积检测单元5的质量mgross；将mgross与mnet代入公式(1)中，计算获得待测量液体的质量m。

将调压旋杆502下移，加大待测量液体的内部压力，然后通过压力测量单元3测量待测量液体的内部压力p；通过标尺504读取杠杆结构的外端的位移△h，基于调压管501的横截面积s与杠杆结构的放大比a，将△h、s与a代入公式(2)中计算当前压力下的待测量液体的体积vpt；将m与vpt带入公式(3)中，计算获得当前温度、当前压力下的待测量液体的密度ρ。

应用示例

为便于理解本发明实施方式的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

通过液体密度测量装置测量不同压力下水的密度。

在注入水之前，用电子天平1测量液体容器2和压力调节与体积检测单元5的质量mnet为0.2kg；通过进液口将水注入液体容器2，直到水充满液体容器2，封闭进液口，记录注入的水的体积v0为1.0017l，同时，通过温度测量单元4测量水的温度t为20℃，通过压力测量单元3测量水的内部压力为0.1mpa；测量注入水后的液体容器2和压力调节与体积检测单元5的质量mgross为1.2kg；将mgross与mnet代入公式(1)中，计算获得水的质量m为1kg。

将调压旋杆502下移，加大水的内部压力，然后通过压力测量单元3测量水的内部压力p为0.2mpa；通过标尺504读取杠杆结构的外端的位移△h为0.2cm，调压管501的横截面积s为0.5cm²，杠杆结构的放大比a为10倍，将△h、s与a代入公式(2)中计算当前压力下的水的体积vpt为1.0016l；将m与vpt带入公式(3)中，计算获得20℃、0.2mpa的水的密度ρ为998.4kg/m³。

通过与现有数据对比，以上结果均基本符合标准。

综上所述，本方法通过增设压力调节与体积检测单元5，便于在不同压力下液体密度的测量，提高对不同压力下密度计校准的准确度。

以上已经描述了本发明的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。