密度测量装置及方法与流程

1.本发明涉及数据测量领域，尤其涉及一种密度测量装置及方法。


背景技术：

2.某铝合金薄壁回转体结构件，产品内部要求在深水中使用时提供正浮力，需内部安装、涂覆低密度、高强度材料。由于零件内部结构复杂、成本和低密度高强度材料成型的特殊工艺性等因素，需将未固化的低密度材料涂覆到产品零件内部，然后进行预固化或加热固化等。该低密度材料在固化成型过程中会发生体积膨胀导致密度变化，以及固化过程中材料的流动导致固化后边界不附型等，需要在生产过程中不断测量固化过程中以及固化后密度，对后期生产形成指导作用。
3.现有技术通过是通过计算涂覆前/后壳体的重量以及排水质量得出涂覆的浮力材料的密度。但这种方法会造成如下问题：1)涂覆后的壳体重量、体积较大，测量需要大水槽，难以实现灵活操作；2)固化过程需要大烘箱，试验检测等成本高；3)目前直接涂覆在产品上进行加热保温固化，降低壳体材料强度；4)大多数设备采用的排水法，所测量材料密度大于水的密度。
4.针对现有技术中存在的上述问题，目前还没有一个有效的解决方案。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供一种密度测量装置及方法，通过设置可升降的调节装置，使吊秤和配重筐同时下落到容液槽的水中，通过浮力计算后得到浮力材料的密度，以解决现有技术中浮体材料涂覆后壳体整体测量困难、检测成本高、影响浮体材料性能、材料密度大于水难以测量的问题。
6.为达到上述目的，本发明实施例提供了一种密度测量装置，包括：支撑框架、导向柱、调节机构、吊秤、配重筐以及容液槽；所述导向柱固定在所述支撑框架内部，其顶端与支撑框架的顶板固定，底端与所述支撑框架的底板固定；于所述支撑框架内部的竖直方向，自上而下依次设置有调节机构、吊秤、配重筐及容液槽；所述调节机构与所述导向柱可活动连接，底部依次连接有吊秤及配重筐；所述容液槽置于所述支撑框架的底板上，其顶部开口可容所述配重筐通过。
7.进一步可选的，所述调节机构包括：调节框架、挡片、压杆、弹性件；所述调节框架的顶部设有第一开口，底部设有第二开口，所述第一开口与所述第二开口的位置对应，可容所述导向柱穿过；所述压杆从所述调节框架的顶板外侧穿入，与所述调节框架可活动连接；所述挡片倾斜设置于所述调节框架的内部，其一端固定在所述调节框架的内侧壁，另一端与所述压杆穿入所述调节框架的端部固定；所述挡片开设有通孔，用于装卡所述导向柱；所述弹性件设置在所述调节框架内部，套设在所述导向柱上，其一端与所述挡片的底面相抵，另一端与所述调节框架的底板相抵。
8.进一步可选的，所述弹性件为弹簧。
9.进一步可选的，所述配重筐与所述吊秤通过锁紧杆连接。
10.进一步可选的，所述配重筐内部设有配重件；所述配重筐的表面设有活动门板。
11.进一步可选的，所述调节机构竖直方向的中线、所述吊秤竖直方向的中线、所述配重筐竖直方向的中线以及所述容液槽竖直方向的中线为同一直线。
12.另一方面，本发明还提供了一种密度测量方法，采用上述的密度测量装置进行测量，包括：将吊秤的示数归零；将配重筐与所述吊秤连接，记录所述吊秤显示的第一示数m；将待测物体放入到所述配重筐中，记录所述吊秤显示的第二示数m1；将所述待测物体取出，调整调节机构将所述配重筐全部浸入到盛有水的容液槽中，记录所述吊秤的第三示数 m2；调整所述调节机构使所述配重筐全部浮出水面，在配重筐中放入所述待测物体，调整所述调节机构使所述配重筐全部浸入到盛有水的容液槽中，记录所述吊秤的第四示数m3；根据所述第一示数m、第二示数m1、第三示数m2及第四示数m3计算所述待测物体的密度。
13.进一步可选的，所述根据所述第一示数m、第二示数m1、第三示数m2及第四示数m3计算所述待测物体的密度，通过以下的计算公式计算：
[0014][0015]
上述技术方案具有如下有益效果：通过将所测浮力材料附加配重，分别进行空气中、水中的质量测量，最终得到浮力材料的密度，摒弃了之前浮力材料涂覆到壳体后再测量方案，提高了测量的灵活性；无需对浮力材料进行固化，节省了检测成本、不影响壳体材料的强度，提高了成品质量；对于密度大于水、小于水或等于水的密度测量均可实现，提高了普适性。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]
图1是本发明实施例提供的密度测量装置的结构示意图；
[0018]
图2是本发明实施例提供的调节结构的局部放大结构示意图；
[0019]
图3是本发明实施例提供的密度测量方法的流程图。
[0020]
附图标记：1-支撑框架 101-顶板 102-底板 2-导向柱 3-调节机构 301-调节框架 302
‑ꢀ
挡片 303-压杆 304-弹性件 305-连接件 4-吊秤 5-配重筐 6-容液槽 7-锁紧杆
具体实施方式
[0021]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022]
为解决上述浮体材料涂覆后壳体整体测量困难、检测成本高、影响浮体材料性能、材料密度大于水难以测量的问题，本发明提供了一种密度测量装置，图1是本发明实施例提
供的密度测量装置的结构示意图，该装置包括：支撑框架1、导向柱2、调节机构3、吊秤 4、配重筐5以及容液槽6；导向柱2固定在支撑框架1内部，其一端与支撑框架1的顶板 101固定，另一端与支撑框架1的底板102固定；于支撑框架1内部，竖直方向自上而下依次设置有调节机构3、吊秤4、配重筐5及容液槽6；调节机构3与导向柱2可活动连接，底部依次连接有吊秤4及配重筐5；容液槽6置于支撑框架1的底板上，其顶部开口可容配重筐5通过。
[0023]
如图1所示，测量装置的截面为方形，其外部设有整体的支撑框架1，支撑框架1包括顶板101和底板102，导向柱2固定在顶板101与底板102之间，两端分别穿过顶板101 与底板102，并通过紧固螺钉固定。
[0024]
容液槽6放置或固定在底板102上，用于容置溶液，且容液槽6位于导向柱2的一侧，顶部开口，用于倒入或取出溶液。在本实施例中容液槽6中倒入水用于密度测量。作为一种可选的实施方式，容液槽6为烧杯。
[0025]
导向柱2上还活动连接有调节装置，控制调节机构3可使调节机构3升降以满足测量要求。
[0026]
调节装置的底部连接有吊秤4，吊秤4的底部连接有配重筐5。当调节装置升降时，吊秤4与配重筐5随之同时升降，如此，只需控制调节装置即可实现配重筐5在空中或容液槽6中的高度调整。在升降过程中，吊秤4时刻显示所连接的配重筐5的重量，通过对吊秤4不同状态下的示数进行采集计算，得到最终的浮力材料的密度。另外，吊秤4与配重筐5均位于导向柱2放置容液槽6一侧，且悬挂于容液槽6上方。在升降过程中，配重筐 5可通过容液槽6顶部的开口进入容液槽6或离开容液槽6。
[0027]
作为一种可选的实施方式，图2是本发明实施例提供的调节结构的局部放大结构示意图，如图2所示，调节机构3包括：调节框架301、挡片302、压杆303、弹性件304；调节框架301的顶部设有第一开口，底部设有第二开口，第一开口与第二开口的位置对应，可容导向柱2穿过；压杆303从调节框架301的顶板101外侧穿入，与调节框架301可活动连接；挡片302倾斜设置于调节框架301的内部，其一端固定在调节框架301的内部侧壁，另一端与压杆303穿入调节框架301的端部固定；挡片302开设有通孔，用于装卡导向柱2；弹性件304设置在调节框架301内部，套设在导向柱2上，其一端与挡片302的底面相抵，另一端与调节框架301的底板102相抵。
[0028]
如图2所示，调节机构3截面为方形，外部为调节框架301，调节框架301顶部与底部分别开设有对应开口。导向柱2从调节框架301的顶部开口与底部开口穿过，开口尺寸略大于导向柱2的直径，以使挡片302对导向柱2提供的摩擦力减小时，调节框架301可沿导向柱2下落。
[0029]
压杆303穿过调节框架301的顶部，且与调节框架301顶部活动连接，压杆303在调节框架301内部的长度可通过按压增大。压杆303穿过调节框架301的端部与调节内部的挡片302连接。
[0030]
挡片302斜向设置在调节框架301内部，其一端固定在调节框架301的一侧壁上，另一端向斜上方倾斜与压杆303进入调节框架301内部的端部连接。挡片302的表面设有通孔，导向柱2可从该通孔穿过。自然状态下，即压杆303未被按压的状态下，由于挡片302 斜向设置，其通孔与导向柱2会有较大摩擦力，以将调节机构3整体固定在导向柱2上，不会下落，此时吊秤4与配重筐5均悬在空中；按压压杆303时，挡片302一端逐渐趋于水平，通孔对导向柱
2产生的摩擦力逐渐减小，直至摩擦力小于整体重力，调节框架301 开始下落，当调节框架301下落到预定位置时，松开压杆303即可再次定位调节框架301。
[0031]
弹性件304设置在挡片302底部与调节框架301底部之间，给予挡片302一个向上的支撑力，使挡片302在自然状态下卡住导向杆，在压杆303按压后松开时，使挡片302一端受力上移，恢复倾斜状态。
[0032]
另外，为满足吊秤4与调节机构3的连接，调节机构3固定连接件305的一端，连接件305的另一端与吊秤4连接，连接件305与吊秤4设置为可拆卸结构。
[0033]
作为一种可选的实施方式，弹性件304为弹簧。
[0034]
作为一种可选的实施方式，配重筐5与吊秤4通过锁紧杆7连接。
[0035]
如图1所示，配重筐5与吊秤4通过锁紧杆7连接，防止配重筐5脱落，锁紧杆7一端与吊秤4的锁紧杆7可拆卸，另一端与配重筐5顶部固定，方便配重筐5的装卸。
[0036]
作为一种可选得到实施方式，配重筐5内部设有配重件；配重筐5的表面设有活动门板。
[0037]
由于待测物体大多为小型浮力材料，其重量较小，因此需在配重筐5内附加配重，辅助测量，配重件为一个或多个。优选的，配重件为带有重量标注的金属件。
[0038]
配重筐5的表面设有活动门板，方便打开以拿取待测物体及配重件。
[0039]
作为一种可选的实施方式，配重筐5可设有多个排水孔或排水栅栏，方便浸入的水排出。
[0040]
作为一种可选的实施方式，调节机构3竖直方向的中线、吊秤4竖直方向的中线、配重筐5竖直方向的中线以及容液槽6竖直方向的中线为同一直线。
[0041]
如图1所示，调节机构3、吊秤4、配重筐5及容液槽6竖直方向的中线为同一直线，提高测量的准确性。
[0042]
本发明还提供了一种密度测量方法，采用上述的密度测量装置进行测量，图3是本发明实施例提供的密度测量方法的流程图，如图3所示，该方法包括：
[0043]
s1、将吊秤4的示数归零；
[0044]
s2、将配重筐5与吊秤4连接，记录吊秤4显示的第一示数m；
[0045]
s3、将待测物体放入到配重筐5中，记录吊秤4显示的第二示数m1；
[0046]
s4、将待测物体取出，调整调节机构3将配重筐5全部浸入到盛有水的容液槽6中，记录吊秤4的第三示数m2；
[0047]
s5、调整调节机构3使配重筐5全部浮出水面，在配重筐5中放入待测物体，调整调节机构3使配重筐5全部浸入到盛有水的容液槽6中，记录吊秤4的第四示数m3；
[0048]
s6、根据第一示数m、第二示数m1、第三示数m2及第四示数m3计算待测物体的密度。
[0049]
配重筐5的重量为恒值m，单位为g；配重筐5与待测物体的重量为m1，单位为g；配重筐5单独浸入到水中时吊秤4示数为m2，单位为g；配重筐5与待测物体共同浸入到水中时吊秤4示数为m3，单位为g。
[0050]
作为一种可选的实施方式，根据第一示数m、第二示数m1、第三示数m2及第四示数 m3计算待测物体的密度，通过以下的计算公式计算：
[0051]
[0052]
该公式的推导过程如下：
[0053]
(m
1-m)*g+m2*g-ρ*g*v
排
＝m3*g
[0054]
即：向上的浮力与向下的重力作差后形成电子秤的示数，同时，
[0055][0056][0057][0058][0059][0060]
具体实施例一、
[0061]
本发明实施例可应用于密度小于水且不吸水的材料密度测量，同时也适用于大于水且不吸水的金属和非金属的密度测量。本实施例中待测物体选用浮力材料(最大尺寸50mm
ꢀ×
50mm
×
30mm)。
[0062]
1)电子吊秤4归零；
[0063]
2)通过锁紧杆7将配重筐5固定在电子吊秤4上，记录电子吊秤4示数m，将浮力材料块放入到配重筐5中记录电子吊秤4的显示数字，记为m1，然后将浮力材料块取出；
[0064]
3)容液槽6倒入水后按下压杆303，将配重筐5浸入到容液槽6的水中，记录电子吊秤4示数m2；
[0065]
4)按压压杆303使配重筐5浮出水面，放入浮力材料块后，将配重筐5浸入到水面以下，记录电子吊秤4的示数，记为m3；
[0066]
5)取出浮力材料块等，测量结束；
[0067]
6)根据以下计算公式计算浮力材料的密度。
[0068][0069]
上述技术方案具有如下有益效果：通过将所测浮力材料附加配重，分别进行空气中、水中的质量测量，最终得到浮力材料的密度，摒弃了之前浮力材料涂覆到壳体后再测量方案，提高了测量的灵活性；无需对浮力材料进行固化，节省了检测成本、不影响壳体材料的强度，提高了成品质量；对于密度大于水、小于水或等于水的密度测量均可实现，提高了普适性。
[0070]
以上发明的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。