專利名稱：一種液體高度測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及采用密度小的液體作為介質的高度測量儀，是一種利用大氣壓強 來測量高度的測量儀。
背景技術：
現有技術中，用于測量海拔高度的儀器一般是采用氣壓高度計，通過氣壓計測出 被測高度位置的壓強，然后計算出被測物的高度，但現有的無液氣壓高度計其精確度較低， 誤差大，無法準確地測量出山脈的高度，特別是測量低海拔山脈其誤差尤為明顯，如無液氣 壓計靈敏度低，誤差較大，不宜用于實際測量；水銀氣壓計刻度小，單位大，估數難以準確， 且長度較大也不便攜帶和使用；利用托里拆利實驗同樣具有水銀氣壓計的弊病，另外操作 也很麻煩且有污染。
實用新型內容本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種結構簡單、使用方便、精確度 高的高度測量儀。本實用新型的目的通過如下技術方案實現一種液體高度測量儀，包括一密閉的保溫容器，其內部放置有一定量的溶液和氣 體；一透明管，沿豎直方向延伸，且形成有沿其長度方向延伸的通孔，其下端與所述保溫容 器中的溶液相連通，上端與大氣相連通；若干刻度線，沿豎直方向等間距分布，且與所述透 明管配合設置，其特征在于還包括一壓強調節(jié)裝置，用于調節(jié)所述保溫容器中氣體的壓 強，以使透明管中所述溶液的液面高度與某一刻度線對齊，其具有與所述保溫容器中的氣 體相連通的密封腔、以及用于調節(jié)所述密封腔大小的操縱件。所述壓強調節(jié)裝置為注射器，注射器的針管與所述保溫容器中的氣體相連通，注 射器的活塞桿可被操縱在注射器的針筒中滑動，以調節(jié)針筒與活塞桿所圍成的密封腔的大 小。所述透明管的一段沿豎直方向插設于所述保溫容器中，且其下端伸入所述溶液 中，所述透明管位于所述保溫容器外部的另一段外周面沿其長度方向等間距分布有若干刻 度線。所述透明管的內徑為Imm 2mm。所述保溫容器中的溶液為紅色溶液。本實用新型的工作原理及有益效果由于透明管的內徑較小，在透明管中溶液的液面高度變化過程中，對保溫容器中 氣體的體積的影響可以忽略不計，且保溫容器可以保證氣體的溫度不變，根據公式PV = nRT，可以設定保溫容器中氣體的壓強Ptl是定值。設基準點處的大氣壓強為P1，被測處的大 氣壓強為P2。由物理學知識P。= P+Pgh可得P1 = P0-Pgh1P2 = P0-Pgh2[0013]P1-P2 = P g(h2-h1) = Pgh基準點處和被測處的氣壓之差，等于透明管內液柱兩處高度差h產生的壓強。而 且壓強差與恒壓瓶內的壓強Ptl大小無關。若水銀密度為P Hg，液體密度為P 液，水銀高度差為hHg，溶液的高度差為h液，則p1－p2 = pHgghHg = ρ 液gh液
pHg＝p液/pHg h液根據在海拔2千米以內，每升高12米，大氣壓強減小約為1毫米(I(T3m)水銀柱。 因此，被測處與基準點處的高度差H可表示為H＝hHgx12m/1X1003m＝p液/pHgh液X12X10 3公式表明若保持保溫容器中的氣體壓強Ptl不變，被測處的高度越高，所測的大氣 壓強越小，透明管中溶液的液面升得越高。而且被測處與基準點處的高度差H與透明管中 溶液液面的高度差成簡單的線性正比關系。根據各種溶液的不同密度和水銀密度P Hg = 13. 6X 103kg/m3，可得出下表 為了方便本實用新型的讀數可設定相鄰兩刻度線的間距為L=pHg/p液x12X10-3并
P液 X12
設定與相應刻度線對應的數字標識，即讀數時刻度線一格為測量高度lm，可方便直觀地進 行讀數。壓強調節(jié)裝置，通過調節(jié)密封腔的大小來調節(jié)保溫容器中氣體的體積，最終調節(jié) 所述保溫容器中氣體的壓強，以使透明管中所述溶液的液面高度與某一刻度線(通常是零 位刻度線)對齊，防止因溶液蒸發(fā)而影響讀數、同時便于測量較高海拔的多次調零累計測 量，采用氣壓調節(jié)裝置，只要大約20厘米長的透明管便能測量2000米甚至更大的高度，測 量高度大，實用性強。如果采用密度較小的純凈水代替密度較大的水銀，沒有氣壓調節(jié)裝置 要測量1000米的高度透明管大約要1. 3米長，這樣帶來制作、攜帶上的不便。保溫容器可使本實用新型在測量過程中不受外界溫度的影響。采用密度較小、相對穩(wěn)定的溶液代替密度大的水銀，制作的高度測量儀，比傳統(tǒng)高度測量儀更簡易準確，準確度可以達到1米以內；采用內徑lmm-2mm的透明管，在不影響實 驗條件下最大限度減小毛細現象的影響，溶液的液面上升、下降自如，反應靈敏。本實用新型結構簡單、制作方便，可作為中學教程中的教具，或者讓學生自己動作 制作，提高學生的動手能力，激發(fā)學生的學習興趣。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
參照圖1。一種液體高度測量儀，包括密閉的保溫容器1、透明管5、壓強調節(jié)裝置 4，保溫容器1，為保溫瓶或其他具有保溫作用的容器，其內部放置有一定量的紅色溶液2和 氣體3;透明管5，沿豎直方向延伸，且形成有沿其長度方向延伸的通孔，其一段插設于保溫 容器1中，且下端與溶液2相連通，其位于保溫容器1外部的另一段的外表面沿其長度方 向等間距設置有若干刻度線，以及與相應刻度線對應的數字標識，且上端與大氣相連通，透 明管的內徑為1. 5mm ；壓強調節(jié)裝置4為注射器，注射器的針管與保溫容器中的氣體3相連 通，注射器的活塞桿可被操縱在注射器的針筒中滑動，以調節(jié)針筒與活塞桿所圍成的密封 腔的大小，用于調節(jié)保溫容器1中氣體3的壓強，以使透明管5中溶液的液面高度與某一刻 度線對齊，壓強調節(jié)裝置4也可使用具有調節(jié)氣體3體積功能的其他裝置。本實用新型的制作方法如下需要用到器材和工具保溫瓶一個(約250ml)、刻度吸管一支、塑料注射器兩 支(5ml、50ml)、純凈水、高錳酸鉀、AB雙管膠、5號軟膠塞、12號針頭、透明膠布、燒杯一個 (250ml)、剪刀、打孔器、銅絲等。打孔器在軟膠塞鉆一個比透明管略小的孔，用水潤濕刻度吸管慢慢地插入軟膠 塞，把銅絲穿過12號針頭后插透軟膠塞，撥出銅絲。將保溫瓶的瓶口與做好的軟膠塞塞緊密封，如有密封不好可用AB雙管膠混合均 勻密封。在燒杯加入一小粒的高錳酸鉀，加入純凈水振蕩均勻以增加可見度；用50ml的注 射器把紅顏色的水注入保溫瓶內約100ml。要把保溫瓶顛倒注水，才能把保溫瓶中的空氣從 透明管趕出來。把整個裝置豎直放正，拔出50ml的注射器，插入5ml的調零注射器，紅水沿刻度吸 管中心管上升，并調節(jié)純凈水液面與刻度吸管旁邊刻度線的0刻度線或某個整數對齊。實踐證明該高度計上的注射器活塞的摩擦力足夠大，經久耐用，不會因為高度計 瓶內外的壓強差而使注射器活塞自然滑動。如果長時間不用時，要把注射器活塞拔出來，以 防氣溫升高時，紅水從刻度吸管中心管內上升外漏。高度測量儀由于氣溫的變化或搬運時的振動，其中標度會出現誤差。因此在測量 前必須進行標度調校。利用水銀氣壓計進行調校。用5ml的注射器調試，使液體高度測量 儀的透明管管內液面與0刻度線對齊，記下水銀氣壓計的讀數，換算成海拔高度。測量時，把高度測量儀拿到被測高度，將高度測量儀放于水平面上且讓其 豎直， 靜置一會兒，就可以從刻度吸管刻度線上讀出純凈水液面升高h，利用公式
,就可以算出樓高或某處的海拔 IxlU m pHg聞度。采用本實用新型提供的高度測量儀對某大樓各樓層的高度進行測量，測量數據如 下 從上面的測量數據可以看出，測量高度越高，相對誤差越小，測量高度20米以上 的測量數據準確率都在99%以上，實際測量存在誤差很小，誤差產生的原因有，眼睛觀察讀 數時，視角存在一定誤差；液面的讀數只能是半格半格的估讀，這是誤差的主要原因。
權利要求一種液體高度測量儀，包括一密閉的保溫容器，其內部放置有一定量的溶液和氣體；一透明管，沿豎直方向延伸，且形成有沿其長度方向延伸的通孔，其下端與所述保溫容器中的溶液相連通，上端與大氣相連通；若干刻度線，沿豎直方向等間距分布，且與所述透明管配合設置，其特征在于還包括一壓強調節(jié)裝置，用于調節(jié)所述保溫容器中氣體的壓強，以使透明管中所述溶液的液面高度與某一刻度線對齊，其具有與所述保溫容器中的氣體相連通的密封腔、以及用于調節(jié)所述密封腔大小的操縱件。
2.根據權利要求1所述的一種液體高度測量儀，其特征在于所述壓強調節(jié)裝置為注 射器，注射器的針管與所述保溫容器中的氣體相連通，注射器的活塞桿可被操縱在注射器 的針筒中滑動，以調節(jié)針筒與活塞桿所圍成的密封腔的大小。
3.根據權利要求1或2所述的一種液體高度測量儀，其特征在于所述透明管的一段 沿豎直方向插設于所述保溫容器中，且其下端伸入所述溶液中，所述透明管位于所述保溫 容器外部的另一段外周面沿其長度方向等間距分布有若干刻度線。
4.根據權利要求1或2所述的一種液體高度測量儀，其特征在于所述透明管的內徑 為 Imm 2mm。
5.根據權利要求1或2所述的一種液體高度測量儀，其特征在于所述保溫容器中的 溶液為紅色溶液。
專利摘要一種液體高度測量儀，包括一密閉的保溫容器，其內部放置有一定量的溶液和氣體；一透明管，沿豎直方向延伸，且形成有沿其長度方向延伸的通孔，其下端與所述保溫容器中的溶液相連通，上端與大氣相連通；若干刻度線，沿豎直方向等間距分布，且與所述透明管配合設置；壓強調節(jié)裝置，用于調節(jié)所述保溫容器中氣體的壓強，以使透明管中所述溶液的液面高度與某一刻度線對齊，其具有與所述保溫容器中的氣體相連通的密封腔、以及用于調節(jié)所述密封腔大小的操縱件，上述高度測量儀具有結構簡單、使用方便、精確度高等優(yōu)點。
文檔編號G01C5/06GK201589610SQ200920299919
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權日2009年12月21日
發(fā)明者李昕 申請人:李昕