專利名稱：一種利用管路空間測量容器容積的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用管路空間測量容器容積的裝置及方法，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在真空系統(tǒng)中，確定容器容積的一個(gè)基本方法是稱重法，即稱量容器裝滿液體(通常為水)前后的重量來計(jì)算容積。這種方法盡管可保證精確測量重量，由于液體中氣泡和閥門死空間的影響，使容積的測量難以準(zhǔn)確。對小容器來說，這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。第二種方法是利用容積確定的標(biāo)準(zhǔn)容器(外置法)，通過靜態(tài)氣體膨脹的方法，建立波義耳馬略特方程的方法測量容積。在被測量容器外接一個(gè)已知容積的標(biāo)準(zhǔn)容器，用閥門與被測量容器連接，但是連接的閥門無法準(zhǔn)確測量，導(dǎo)致最終容器的容積難以準(zhǔn)確測量。另外一種測量容器容積的方法是內(nèi)置法，測量原理與標(biāo)準(zhǔn)體積測量大容積的方法 一樣。不同的是內(nèi)置法采用外接一個(gè)帶法蘭的小容器以及一個(gè)金屬棒，用閥門與被測量容器連接，金屬棒的體積可準(zhǔn)確測量，但是在測量的過程中出現(xiàn)了小容器和被測容器管道連接位置容積和閥門的容積無法準(zhǔn)確測量，導(dǎo)致最終被測容器的容積難以準(zhǔn)確測量，同時(shí)無法實(shí)現(xiàn)較大容器容積的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用管路空間測量容器容積的裝置及方法，所述裝置將標(biāo)準(zhǔn)體積直接放入被測容器中，避免了由法蘭和管道連接額外增加的容積，不會(huì)造成被測容器容積的改變，能夠準(zhǔn)確測量被測容器的容積，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較大容器容積的測量。本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)—種利用管路空間測量容器容積的裝置，所述裝置包括供氣系統(tǒng)、第一隔斷閥、真空計(jì)、第二隔斷閥、被測容器、標(biāo)準(zhǔn)體積和抽氣系統(tǒng)；其中，供氣系統(tǒng)、第一隔斷閥、第二隔斷閥、被測容器依次相連，真空計(jì)連接到第一隔斷閥和第二隔斷閥之間的管路中，抽氣系統(tǒng)與被測容器相連；測量過程中將標(biāo)準(zhǔn)體積放入被測容器內(nèi)；所述第一隔斷閥、第二隔斷閥與真空計(jì)構(gòu)成容積空間；標(biāo)準(zhǔn)體積通過被測容器上的法蘭進(jìn)行取放。本發(fā)明所述裝置的測量方法步驟如下①被測容器中先不放入標(biāo)準(zhǔn)體積，啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，保持第一隔斷閥為關(guān)閉狀態(tài)，打開第二隔斷閥對被測容器及真空管路進(jìn)行抽氣，使真空度達(dá)到IPa以下；②關(guān)閉抽氣系統(tǒng)和第二隔斷閥，打開第一隔斷閥，通過供氣系統(tǒng)向由第一隔斷閥、第二隔斷閥與真空計(jì)構(gòu)成的容積空間中充入高壓力的氣體，當(dāng)容積空間的壓力大于I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以上時(shí)，關(guān)閉第一隔斷閥，用真空計(jì)測量所述容積空間的壓力P1 ;打開第二隔斷閥，所述容積空間中的氣體膨脹到被測容器中，真空計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)壓力P2 ;③將標(biāo)準(zhǔn)體積放入被測容器中，已知標(biāo)準(zhǔn)體積的體積為Vtl ;
④啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，對被測容器及真空管路進(jìn)行抽氣，使真空度達(dá)到IPa以下；⑤關(guān)閉抽氣系統(tǒng)和第二隔斷閥，打開第一隔斷閥，通過供氣系統(tǒng)向由第一隔斷閥、第二隔斷閥與真空計(jì)構(gòu)成的容積空間中充入高壓力的氣體，當(dāng)所述容積空間的壓力大于I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以上時(shí)，關(guān)閉第一隔斷閥，用真空計(jì)測量所述容積空間的壓力P3 ;打開第二隔斷閥，所述容積空間中的氣體膨脹到被測容器中，真空計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)壓力P4 ；⑥計(jì)算被測容器的容積根據(jù)玻義耳定律，建立方程(I)和(II):P1V1 = P2 (Vi+V)(I)式中p廠為膨脹前容積空間的壓力，單位Pa ；·
P2—為膨脹后被測容器和容積空間的壓力，單位Pa ；V1+為容積空間的容積，單位L ；V—為被測容器的容積，單位L ；P3V1 = P4 (V^V-V0)(II)式中p3—為裝入標(biāo)準(zhǔn)體積后膨脹前容積空間的壓力，單位Pa ；P4—為裝入標(biāo)準(zhǔn)體積后膨脹后被測容器和容積空間的壓力，單位Pa ；V。一為標(biāo)準(zhǔn)體積的體積，單位L ;根據(jù)式(I)和公式(II)，可得被測容器的容積
τ, ΡΜ-Ρ2、)、，r,K =-x ^ ο
PiP4 ~P2P3(III)有益效果(I)本發(fā)明所述裝置中將標(biāo)準(zhǔn)體積直接放入被測容器中，避免了由法蘭和管道連接額外增加的容積，不會(huì)造成被測容器容積的改變，能夠準(zhǔn)確測量被測容器的容積。(2)本發(fā)明所述裝置及方法采用同一只真空計(jì)對實(shí)驗(yàn)過程壓力進(jìn)行測量，避免不同真空計(jì)壓力測量造成的不確定度。


圖I為本發(fā)明所述的利用管路空間測量容器容積的裝置的示意圖；其中，I—供氣系統(tǒng)、2—第一隔斷閥、3—真空計(jì)、4一第二隔斷閥、5—被測容器、6—標(biāo)準(zhǔn)體積。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來詳述本發(fā)明，但不限于此。實(shí)施例I如圖I所示，一種利用管路空間測量容器容積的裝置，所述裝置包括供氣系統(tǒng)I、第一隔斷閥2、真空計(jì)3、第二隔斷閥4、被測容器5、標(biāo)準(zhǔn)體積6和抽氣系統(tǒng)；其中，供氣系統(tǒng)I、第一隔斷閥2、第二隔斷閥4、被測容器5依次相連，真空計(jì)3連接到第一隔斷閥2和第二隔斷閥4之間的管路中，抽氣系統(tǒng)與被測容器5相連；測量過程中將標(biāo)準(zhǔn)體積6放入被測容器5內(nèi)；所述第一隔斷閥2、第二隔斷閥4與真空計(jì)3構(gòu)成容積空間；標(biāo)準(zhǔn)體積6通過被測容器5上的法蘭進(jìn)行取放。本發(fā)明所述裝置的測量方法步驟如下①被測容器5中先不放入標(biāo)準(zhǔn)體積6，啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，保持第一隔斷閥2為關(guān)閉狀態(tài)，打開第二隔斷閥4對被測容器5及真空管路進(jìn)行抽氣，使真空度達(dá)到IPa以下；②關(guān)閉抽氣系統(tǒng)和第二隔斷閥4，打開第一隔斷閥2，通過供氣系統(tǒng)I向由第一隔斷閥2、第二隔斷閥4與真空計(jì)3構(gòu)成的容積空間中充入高壓力的氣體，當(dāng)容積空間的壓力大于I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以上時(shí)，關(guān)閉第一隔斷閥2，用真空計(jì)3測量所述容積空間的壓力P1 ；打開第二隔斷閥4，所述容積空間中的氣體膨脹到被測容器5中，真空計(jì)3的示數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)壓力P2 ；③將標(biāo)準(zhǔn)體積6放入被測容器5中，已知標(biāo)準(zhǔn)體積6的體積為Vtl ；④啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，對被測容器5及真空管路進(jìn)行抽氣，使真空度達(dá)到IPa以下； ⑤關(guān)閉抽氣系統(tǒng)和第二隔斷閥4，打開第一隔斷閥2，通過供氣系統(tǒng)I向由第一隔斷閥2、第二隔斷閥4與真空計(jì)3構(gòu)成的容積空間中充入高壓力的氣體，當(dāng)所述容積空間的壓力大于I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以上時(shí)，關(guān)閉第一隔斷閥2，用真空計(jì)3測量所述容積空間的壓力P3 ;打開第二隔斷閥4，所述容積空間中的氣體膨脹到被測容器5中，真空計(jì)3的示數(shù)穩(wěn)定后,記錄此時(shí)壓力P4 ；⑥計(jì)算被測容器5的容積根據(jù)玻義耳定律，建立方程(I)和(II):P1V1 = P2 (V^V)(I)式中P「為膨脹前容積空間的壓力，單位Pa ；P2-為膨脹后被測容器5和容積空間的壓力，單位Pa ；V1-為容積空間的容積，單位L ； V—為被測容器5的容積，單位L ；P3V1 = P4 (V^V-V0)(II)式中p3—為裝入標(biāo)準(zhǔn)體積6后膨脹前容積空間的壓力，單位Pa ；p4—為裝入標(biāo)準(zhǔn)體積6后膨脹后被測容器5和容積空間的壓力，單位Pa ；V。一為標(biāo)準(zhǔn)體積6的體積，單位L ;根據(jù)式(I)和公式(II)，可得被測容器5的容積
F P4(P1-P2)v --x^o
P1P4-PiPs(HI)本發(fā)明包括但不限于以上實(shí)施例，凡是在本發(fā)明精神的原則之下進(jìn)行的任何等同替換或局部改進(jìn)，都將視為在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用管路空間測量容器容積的裝置，其特征在于所述裝置包括供氣系統(tǒng)(I)、第一隔斷閥(2)、真空計(jì)(3)、第二隔斷閥(4)、被測容器(5)、標(biāo)準(zhǔn)體積(6)和抽氣系統(tǒng)； 其中，供氣系統(tǒng)(I)、第一隔斷閥(2)、第二隔斷閥(4)、被測容器(5)依次相連，真空計(jì)(3)連接到第一隔斷閥(2)和第二隔斷閥(4)之間的管路中，抽氣系統(tǒng)與被測容器(5)相連；測量過程中將標(biāo)準(zhǔn)體積(6)放入被測容器(5)內(nèi)； 所述第一隔斷閥(2)、第二隔斷閥(4)與真空計(jì)(3)構(gòu)成容積空間；標(biāo)準(zhǔn)體積(6)通過被測容器(5)上的法蘭進(jìn)行取放。
2.一種采用如權(quán)利要求I所述的利用管路空間測量容器容積的裝置的測量方法，其特征在于所述方法步驟如下 ①被測容器(5)中先不放入標(biāo)準(zhǔn)體積(6)，啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，保持第一隔斷閥(2)為關(guān)閉狀態(tài)，打開第二隔斷閥(4)對被測容器(5)及真空管路進(jìn)行抽氣，使真空度達(dá)到IPa以下； ②關(guān)閉抽氣系統(tǒng)和第二隔斷閥(4)，打開第一隔斷閥(2)，通過供氣系統(tǒng)(I)向由第一隔斷閥(2)、第二隔斷閥(4)與真空計(jì)(3)構(gòu)成的容積空間中充入高壓力的氣體，當(dāng)容積空間的壓力大于I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以上時(shí)，關(guān)閉第一隔斷閥(2)，用真空計(jì)(3)測量所述容積空間的壓力P1 ;打開第二隔斷閥(4)，所述容積空間中的氣體膨脹到被測容器(5)中，真空計(jì)(3)的示數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)壓力P2 ； ③將標(biāo)準(zhǔn)體積(6)放入被測容器(5)中，已知標(biāo)準(zhǔn)體積(6)的體積為Vtl； ④啟動(dòng)抽氣系統(tǒng)，對被測容器(5)及真空管路進(jìn)行抽氣，使真空度達(dá)到IPa以下； ⑤關(guān)閉抽氣系統(tǒng)和第二隔斷閥(4)，打開第一隔斷閥(2)，通過供氣系統(tǒng)(I)向由第一隔斷閥(2)、第二隔斷閥(4)與真空計(jì)(3)構(gòu)成的容積空間中充入高壓力的氣體，當(dāng)所述容積空間的壓力大于I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以上時(shí)，關(guān)閉第一隔斷閥(2)，用真空計(jì)(3)測量所述容積空間的壓力P3 ;打開第二隔斷閥(4)，所述容積空間中的氣體膨脹到被測容器(5)中，真空計(jì)(3)的示數(shù)穩(wěn)定后，記錄此時(shí)壓力P4 ； ⑥計(jì)算被測容器(5)的容積 根據(jù)玻義耳定律，建立方程(I)和(II) PiV1 = P2 (Vi+V)(I) 式中=P1—為膨脹前容積空間的壓力，單位=Pa ； P2—為膨脹后被測容器(5)和容積空間的壓力，單位Pa ； V1—為容積空間的容積，單位=L ； V—為被測容器(5)的容積，單位L ； P3V1 = P4(VV-V0)(II) 式中P3—為裝入標(biāo)準(zhǔn)體積(6)后膨脹前容積空間的壓力，單位Pa ； P4—為裝入標(biāo)準(zhǔn)體積(6)后膨脹后被測容器(5)和容積空間的壓力，單位Pa ； V0一為標(biāo)準(zhǔn)體積(6)的體積，單位L ； 根據(jù)式(I)和公式(II)，可得被測容器(5)的容積
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用管路空間測量容器容積的裝置及方法，屬于測量技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括供氣系統(tǒng)、第一隔斷閥、真空計(jì)、第二隔斷閥、被測容器、標(biāo)準(zhǔn)體積和抽氣系統(tǒng)；其中，供氣系統(tǒng)、第一隔斷閥、第二隔斷閥、被測容器依次相連，真空計(jì)連接到第一隔斷閥和第二隔斷閥之間的管路中，抽氣系統(tǒng)與被測容器相連；測量過程中將標(biāo)準(zhǔn)體積放入被測容器內(nèi)。所述裝置將標(biāo)準(zhǔn)體積直接放入被測容器中，避免了由法蘭和管道連接額外增加的容積，不會(huì)造成被測容器容積的改變，能夠準(zhǔn)確測量被測容器的容積，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較大容器容積的測量。
文檔編號G01F17/00GK102937470SQ20121045123
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者盛學(xué)民, 李得天, 董猛, 趙瀾, 孫雯君, 馬亞芳 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一〇研究所