本发明涉及一种多孔材料孔隙率测量装置及其控制方法，属于材料检测领域。
背景技术：
汽车噪声作为噪声污染的主要组成部分，随着汽车保有量的逐年增加，对人们工作生活环境的影响也越来越大。汽车噪声的控制主要从噪声源、噪声传播途径和噪声接受者三个方面考虑。目前多孔材料是噪声传播途径控制的主要措施之一。多孔材料内部具有大量的孔隙，孔隙之间相互连通，一方面使得空气中的声波可以进入多孔材料，另一方面材料中的孔隙能使声波振动并将能量转化成热能被消耗。因此多孔材料中的孔隙对材料的吸声能力有着较大的影响。
多孔材料的孔隙率是指材料内部空气体积与整个材料的体积之比。目前多孔材料孔隙率的测量方法主要有湿式测量法和干式测量法。湿式测量法是将多孔材料浸入非润湿性溶剂，通过测量浸入溶剂体积与多孔材料总体积比值估计多孔材料孔隙率；但是测量过程中需要根据不同的材料选择不同的溶剂，还会造成材料的浪费。干式测量法是相对湿式测量法而言的，指在干燥环境下通过改变多孔材料所处密封空间内部压力，结合理想气体状态方程求得多孔材料孔隙率的方法。专利cn107677335a《测量物体体积和孔隙率的装置和方法及真空气体密封方法》中，通过开闭不同的阀门改变两个测量容器中的真空度，结合理想气体状态方程分别求出材料的表观体积和实际体积，从而得到材料的孔隙率；但是操作过程复杂，需要开闭的阀门数目较多，容易造成测量失败，并且管路连接较多，易造成测量结果准确度降低。专利cn103335927a《一种谷物孔隙率测量装置及其测量方法》中，通过开闭阀门，测量不同状态下气缸与谷物容器内的压力，结合理想气体状态方程求得谷物的孔隙率，但是需要测量多个管道和容器的体积，而管道内气体的体积求解比较困难，因此会造成结果的准确性降低。
技术实现要素：
本发明设计开发了一种多孔材料孔隙率测量装置，通过调节气体流量，实现不同压力条件下多孔材料孔隙率测量，减少阀门开闭数量。
本发明的另一发明目的，通过夹紧装置实现容器体密封。
本发明还设计开发了一种多孔材料孔隙率测量装置的测量方法，通过调整加压气体流量控制容器体内的压力，提高孔隙率测量精度。
本发明提供的技术方案为：
一种多孔材料孔隙率测量装置，包括：
封装体，其外表面上设置有调节旋钮；
加压泵，其设置在所述封装体内部；
出气口，其开设在所述封装体一侧，与所述加压泵连通；
其中，所述调节旋钮与所述加压泵电连接，用于调整所述加压泵输出气体流量；
容器体，其内部为中空结构，用于盛放多孔材料样本；
进气口，其开设在所述容器体上，并与手滑阀连通；
连接管，其一端与所述出气口连通，另一端通过所述手滑阀与所述进气口连通。
优选的是，所述容器体包括：
容器箱体；
容器盖体，其通过密封垫与所述容器箱体密封连接；
其中，所述容器箱体和所述容器盖体外表面上分别设置有多组相配合的凸台，其上开设有安装孔，多个夹紧装置穿过所述安装孔，将所述容器箱体和所述容器盖体夹紧密封。
优选的是，所述夹紧装置包括：
铆钉；
螺栓，其一端自下而上穿过所述安装孔，另一端设置有孔眼并通过所述铆钉固定在所述容器体上；
螺母，其与所述螺栓螺纹连接，用于压紧所述容器盖体。
优选的是，所述封装箱体底部和侧面开设有通风槽。
优选的是，所述容器体顶部还设置有压力表。
优选的是，所述封装体内还设置有电源转换模块。
一种多孔材料孔隙率的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、确定当前环境温度和加压所用气体，拧紧夹紧装置，关闭手滑阀，断开连接管，称量此时容器体的重量m1，读取此时压力表中压力值p1；
步骤2、连接容器体与连接管，打开手滑阀，启动加压泵，转动调节旋钮，给容器体中加压，当压力达到p2时，关闭加压泵和手滑阀，将连接管和手滑阀断开，称量此时容器体的重量m2；
步骤3、打开手滑阀对容器体进行泄压，待压力平稳后，将待测多孔材料放置到容器体中，将容器体密封后，关闭手滑阀，称量此时所述容器体的重量m3，并读取此时压力值p3；
步骤4、连接容器体与连接管，打开手滑阀和加压泵，转动调节旋钮，给容器体中加压，当压力达到p4时，关闭加压泵和手滑阀，将连接管和手滑阀断开，称量此时容器体的重量m4；
步骤5、根据公式
其中，r为理想气体常数，t为热力学温度，vt为多孔材料体积。
优选的是，在测量过程中，通过调整加压气体流速控制容器体内的压力，加压气体流量q的经验公式满足：
其中，k1为校正系数，a1为加压泵的出口横截面积，a2为连接管的横截面积，f为管道内部摩擦阻力，ρ为加压气体密度，kc为收缩系数，v为容器体体积，po为加压泵出口压力，pi为容器体内压力，c为补偿系数。优选的是，所述补偿系数c的经验公式满足：
其中，n1为压力表的水平修正因子。
本发明所述的有益效果：
1、本专利所述装置的加压与测量部分管路连接较少，采用快换接头连接，密封可靠，管道的安装与拆卸方便；
2、本专利所述加压部分的流速可调，可以改变密封容器达到指定压力的时间，满足不同多孔材料孔隙率的测量需求，提高孔隙率测量精度，减少操作步骤；
3、本专利所述测量部分的包括手滑阀，可用来指定密封容器内的压力值，同时可以用来给密封容器泄压，使得结构简单，操作方便；
4、本专利所述装置基于干式测量法测量不同压力条件下容器和样本的总质量，求得多孔材料孔隙率，不会造成材料浪费，无需测量容器内部的总体积，使得测量结果准确度高。
附图说明
图1为本发明所述的多孔材料孔隙率测量装置的正视图。
图2为本发明所述的多孔材料孔隙率测量装置的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-2所示，本发明提供一种多孔材料孔隙率测量装置，包括加压部分和测量部分，加压部分和测量部分通过连接管实现加压部分和测量部分管路的连通。
加压部分包括封装体120，其为内部中空的长方体结构，橡胶脚垫110固定安装在封装体120底部，对封装体120起到防滑减振的作用。在封装体120的内部，设置有加压泵170，在封装体120的外表面上，设置有调节旋钮130，调节旋钮130通过调速安装孔安装在封装体120上，并与加压泵170电连接，实现加压泵输出流速可调；在调节旋钮130一侧还设置有泵开关150，泵开关150通过泵开关安装孔安装在封装体120上，并与加压泵170电连接，用来控制加压泵170的启停，加压泵170安装在封装体120内部底面上，加压泵170的出气口与开设在封装体120上的出口同轴设置，并且大小相等，能够与连接管200配合。封装体120的一侧同时开有电源插座安装孔用来安装电源插座140，封装体120包括封装箱体和设置在其顶部的封装盖体。
在本发明中，作为一种优选，出气口的方向与调节旋钮130位于封装箱体的相对面上。
在本发明中，作为一种优选，调节旋钮130选用电位器。
在本发明中，作为一种优选，泵开关150选用二档船型开关。
在封装体120内部，还设置有电源转换模块160，其安装在封装体120的内部侧壁上，用于将交流电转换成直流电，给加压泵170供电。
测量部分通过连接管200与加压部分连通，在容器体上，开设有进气口，手滑阀350的一端连接在进气口上，能够与容器体相连通；容器体为内部中空的圆柱体结构，包括容器盖体330和容器箱体340，容器箱体340内部用于盛放多孔材料样本，并与容器盖体330之间通过密封垫进行密封，通过多组夹紧装置进行夹紧。
在容器箱体340和容器盖体330的外壁上，设置有多组能够相互配合的凸台，并且每组凸台的夹角相等。在本发明中作为一种优选，设置三组上下相互配合的凸台，并在凸台上加工出夹紧装置的安装孔，通过夹紧装置穿过安装孔对容器箱体340和容器盖体330实现夹紧密封。
夹紧装置包括螺母310a、螺栓310b以及铆钉310c，螺栓310b一端自下而上穿过凸台安装孔，另一端设置有孔眼，并通过铆钉310c安装在容器箱体330上，螺母310a在上部与螺栓通过螺纹连接来压紧容器盖体330。
在本发明中，作为一种优选，螺母310a选用星形螺母、螺栓310b选用孔眼螺栓、铆钉310c选用子母铆钉。
在测量部分顶部，容器盖体330上，还设置有压力表320，用于读取测量部分的压力。
同时，测量部分能够通过电子天平等称量装置来进行重量的量取。
本发明还提供一种多孔材料孔隙率测量方法，使用上述的多孔材料孔隙率测量装置，包括如下步骤：
步骤1、确定当前环境温度和加压所用气体，保证在后续测量过程中没有变动，在没有样本的情况下，拧紧夹紧装置，关闭手滑阀350，断开连接管200，称量此时所述容器体的重量m1，读取此时压力表中压力值p1，其中，p1为箱体内初始压力；
步骤2、连接容器体与连接管200，打开手滑阀350，启动加压泵170，转动调节旋钮130，给容器体中加压，当压力达到p2时，关闭加压泵170和手滑阀350，将连接管200和手滑阀350断开，称量此时容器体的重量m2；
步骤3、打开手滑阀对容器体进行泄压，待压力平稳后，将待测多孔材料放置到容器体中，将容器体密封后，关闭手滑阀350，称量此时所述容器体的重量m3，并读取此时压力值p3；
步骤4、连接容器体与连接管200，打开手滑阀350和加压泵170，转动调节旋钮130，给容器体中加压，当压力达到p4时，关闭加压泵170和手滑阀130，将连接管200和手滑阀350断开，称量此时容器体的重量m4；
步骤5、根据公式
其中，r为理想气体常数，t为热力学温度，vt为多孔材料体积。
在测量过程中，通过调整加压泵气体流量控制容器体内的压力，加压泵气体流量q的经验公式满足：
其中，k1为修正系数，a1为加压泵的出口横截面积，单位为m2，a2为连接管的横截面积m2，f为管道内部摩擦阻力系数，kc为收缩系数，v为容器体体积，单位为m3，ρ为加压气体密度，单位为kg/m3，p1为箱体内初始压力，单位为pa，po为加压泵出口压力pa，单位为pa，pi为容器体内压力，在本发明汇中，i＝1,2,3,4单位为pa，c为补偿系数，
补偿系数c的经验公式满足：
其中，n1为压力表的水平修正因子。
在步骤1-4中，分别在四种条件下对容器体的重量进行测量，重量表达式如下：
m1＝mr+m1
m2＝mr+m2
m3＝mr+m3+ms
m4＝mr+m4+ms
其中，式中mr表示容器的重量，ms表示多孔材料样本的质量，m1～m4分别表示不同条件下容器内气体的质量，单位均为g。
同时，在步骤1-4中，分别对压力进行测量，根据理想气体状态方程：
p1v＝m1rt
p2(v+δv)＝m2rt
p1(v+vs)＝m3rt
p1(v+δv-vs)＝m4rt
式中r表示理想气体常数，t是热力学温度，单位为k，v是低压条件下样本容器内体积，单位为m3，包括手滑阀和压力表内部的体积，δv是由于样本容器内压强增加导致的容器体积改变值，当容器壁厚刚度足够时，δv近似为0。结合孔隙率公式
得到孔隙率计算公式：
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。