一种基于气体的不规则物体体积测量装置与方法

本发明涉及不规则物体体积测量领域，具体涉及到一种基于气体的不规则物体体积测量装置与方法。

背景技术：

1、目前测量不规则物体体积的主要方法是排液法，但是液体可能会对待测物产生影响，从而损坏被测物，使得测量物体范围有限，不能测量遇到液体会改变物理化学性质的物品；同时采用排液法如果使用量筒等液体体积测量工具，会因为液面读数、液体残留等产生不小的误差；而且不规则物体上的小空洞中易存在气泡，也会影响测量精度；本发明提出一种测量精度更高，测量物体范围更广的基于气体的不规则物体体积测量装置与方法。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于气体的不规则物体体积测量装置与方法，通过气体气压与气体摩尔体积间关系测量不规则物体体积，测量时数据记录和处理工作由单片机完成，装置结构简单，故障率低，且使用方便，不会污染或损坏被测物，且系统误差小。

2、技术方案

3、一种基于气体的不规则物体体积测量装置，包括一端开口的圆柱形的腔体，所述腔体的内部密闭的滑动连接有活塞，所述活塞朝向所述腔体开口端的一侧连接有电机，所述腔体的开口端处设置有激光测距仪，所述腔体密封端还设置有气压计，所述活塞的远离所述电机的一侧放置有位于所述腔体内部的待测物。

4、进一步的，所述活塞和所述腔体形成密闭容器。

5、进一步的，还包括单片机，所述单片机与所述激光测距仪、所述气压计和所述电机电信连接。

6、进一步的，所述腔体空腔的半径与长度以及所述活塞的厚度提前测量并储存于所述单片机中，所述活塞厚度、所述腔体的空腔总长、所述活塞到所述激光测距仪的距离，三者相结合用所述单片机计算所述腔体空腔与所述活塞形成的体积，将所述空腔的体积与所述气压计的数据导入所述单片机得到气压与气体摩尔体积的关系。

7、进一步的，所述单片机还连接有显示屏。

8、进一步的，通过改变所述腔体内气压的方式实现所述活塞与所述腔体之间的气体体积变化到原本的固定倍数。

9、一种基于气体的不规则物体体积测量方法，包括以下步骤：

10、(1)通过单片机驱动电机控制活塞到达初始位置；

11、(2)记录初始气压为p1，并记录当前体积v1；

12、(3)通过单片机驱动电机控制活塞持续运动压缩气体体积，并同时记录气压与体积数据，直到气压上升为n倍p1时停止，记录为p2；

13、(4)寻找特殊气压点p2，p2＝n*p1，并记录对应体积v1与v2；

14、(5)计算并记录v2/v1＝a；

15、(6)使用单片机推出活塞放入待测物品，使气压恢复初始气压p1，记录当前圆柱体容积为v3；

16、(7)使用单片机驱动电机控制活塞运动，直到气压为p2时停止，记录当前圆柱体体积为v4；

17、(8)单片机计算物体体积v，v4-v＝a(v3-v)，v＝(v4-a*v3)/(1-a)。

18、有益效果

19、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：实现了以气体气压与气体摩尔体积间关系测量不规则物体体积，测量时数据记录和处理工作由单片机完成，初始气压应接近环境气压，装置结构简单，故障率低，且使用方便，不会污染或损坏被测物，且系统误差小，经计算可知系统误差0.8％以内。

技术特征：

1.一种基于气体的不规则物体体积测量装置，其特征在于：包括一端开口的圆柱形的腔体(5)，所述腔体(5)的内部密闭的滑动连接有活塞(4)，所述活塞(4)朝向所述腔体(5)开口端的一侧连接有电机(6)，所述腔体(5)的开口端处设置有激光测距仪(3)，所述腔体(5)密封端还设置有气压计(1)，所述活塞(4)的远离所述电机(6)的一侧放置有位于所述腔体(5)内部的待测物。

2.根据权利要求1所述的一种基于气体的不规则物体体积测量装置，其特征在于：所述活塞(4)和所述腔体(5)形成密闭容器。

3.根据权利要求2所述的一种基于气体的不规则物体体积测量装置，其特征在于：还包括单片机，所述单片机与所述激光测距仪(3)、所述气压计(1)和所述电机(6)电信连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于气体的不规则物体体积测量装置，其特征在于：所述腔体(5)空腔的半径与长度以及所述活塞(4)的厚度提前测量并储存于所述单片机中，所述活塞(4)厚度、所述腔体(5)的空腔总长、所述活塞(4)到所述激光测距仪(3)的距离，三者相结合用所述单片机计算所述腔体(5)空腔与所述活塞(4)形成的体积，将所述空腔(5)的体积与所述气压计(1)的数据导入所述单片机得到气压与气体摩尔体积的关系。

5.根据权利要求4所述的一种基于气体的不规则物体体积测量装置，其特征在于：所述单片机还连接有显示屏。

6.根据权利要求5所述的一种基于气体的不规则物体体积测量装置，其特征在于：通过改变所述腔体(5)内气压的方式实现所述活塞(4)与所述腔体(5)之间的气体体积变化到原本的固定倍数。

7.一种基于气体的不规则物体体积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于气体的不规则物体体积测量装置与方法，包括一端开口的圆柱形的腔体，所述腔体的内部密闭的滑动连接有活塞，所述活塞朝向所述腔体开口端的一侧连接有电机，所述腔体的开口端处设置有激光测距仪，所述腔体密封端还设置有气压计，所述活塞的远离所述电机的一侧放置有位于所述腔体内部的待测物，实现了以气体气压与气体摩尔体积间关系测量不规则物体体积，测量时数据记录和处理工作由单片机完成，初始气压应接近环境气压，装置结构简单，故障率低，且使用方便，不会污染或损坏被测物，且系统误差小。

技术研发人员：颜一辉,程琳
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11