一種砝碼表面吸附質量的測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種砝碼表面吸附質量的測量裝置及方法，屬于計量領域。本裝置包括實心圓柱體砝碼、紡錘形砝碼及質量測量裝置；所述質量測量裝置包括真空腔體和設置在真空腔體內的質量比較儀和砝碼旋轉托盤；所述紡錘形砝碼與實心圓柱體砝碼的體積相同、質量值相同，但表面積不同；所述紡錘形砝碼為多層結構，包括至少2個圓盤，相鄰兩個圓盤之間通過小圓柱體連接，所有圓盤和小圓柱體均同軸線設置。本發(fā)明考慮了試驗過程中體積參數(shù)對測量結果的影響，消除了體積參數(shù)所帶來的空氣浮力修正的不同，獲得了精確的表面吸附質量測量結果。
【專利說明】—種破碼表面吸附質量的測量裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于計量領域，具體涉及一種砝碼表面吸附質量的測量裝置及方法。砝碼質量測量過程中用于測量砝碼表面所吸附的物質質量，特別是用于E1等級砝碼質量測量中的表面吸附修正值，測量得到的吸附值用于修正砝碼質量測量結果。
【背景技術】
[0002]質量的量值傳遞大多都是在空氣中進行，在質量測量過程中最重要的影響因素包括:“空氣浮力”和“表面吸附質量”。而產生的原因就是“物體所受空氣浮力的影響”以及“空氣中的灰塵、水分等污染物吸附砝碼表面造成砝碼的質量增加”。綜合來看，對“物體體積”、“空氣密度”和“表面吸附率”的高準確度測量，是提高質量量值傳遞準確度的幾個重要途徑。
[0003]現(xiàn)有的高準確度砝碼質量測量試驗中，通常只對測量結果進行了空氣浮力修正。然而在復雜環(huán)境下，砝碼表面均會受到環(huán)境的干擾，砝碼表面不可避免的會吸附有機物、水氣、CO2等外界物質，而導致砝碼質量發(fā)生改變。砝碼使用人員即便每次使用時都對砝碼表面進行酒精清洗或者使用專業(yè)無塵紗布進行擦拭，砝碼表面的二次吸附問題也不可避免。
[0004]另外，現(xiàn)有的質量測量試驗中，不包括砝碼表面所吸附的質量測量，也沒有對該吸附質量值進行修正，而這部分質量值影響著砝碼質量值的長期穩(wěn)定性，需要測量并體現(xiàn)在相應的質量測量結果修正計算中。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術中存在的難題，提供一種砝碼表面吸附質量的測量裝置及方法，獲得精確的表面吸附質量測量結果，實現(xiàn)對不同材質的砝碼表面吸附率進行測量，而利用每種材質制造的砝碼所對應的吸附率可以構建出吸附率預測模型，實現(xiàn)為已知材料密度的砝碼質量修正提供合理的吸附率參考值。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0007]一種砝碼表面吸附質量的測量裝置，包括實心圓柱體砝碼、紡錘形砝碼及質量測
量裝置；
[0008]所述質量測量裝置包括真空腔體和設置在真空腔體內的質量比較儀和砝碼旋轉托盤;
[0009]所述紡錘形砝碼與實心圓柱體砝碼的體積相同、質量值相同，但表面積不同；
[0010]所述紡錘形砝碼為多層結構，包括至少2個圓盤，相鄰兩個圓盤之間通過小圓柱體連接，所有圓盤和小圓柱體均同軸線設置。
[0011]所述真空腔體能夠被抽真空，使得質量測量能夠在真空條件下進行。
[0012]在所述質量比較儀上設置有防風罩；測量質量時，所述實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼是放置在防風罩內的。
[0013]所述質量比較儀采用具有自動交換秤盤功能的全自動質量比較儀，在其上設有稱量工位；所述防風罩罩在所述稱量工位上方。
[0014]所述實心圓柱體砝碼的直徑和高相等。
[0015]一種砝碼表面吸附質量的測量方法，所述方法首先將實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼從空氣環(huán)境中向真空環(huán)境中轉移，測量轉移程中發(fā)生的質量變化量，求得表面吸附變化率；然后將實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼從真空環(huán)境中向空氣環(huán)境中轉移，測量轉移程中發(fā)生的質量變化量，求得表面吸附變化率，最后將兩個表面吸附變化率結合求得實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼密度對應的砝碼表面吸附率。
[0016]所述方法包括以下步驟:
[0017](I)在空氣環(huán)境下，利用質量比較儀測得實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼在空氣環(huán)
境下的質量值 m圓柱-air、m紡錘-air ;
[0018](2)將所述真空腔體抽成真空狀態(tài)，利用質量比較儀測得實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼在真空環(huán)境下的質量值m
圓柱-vacuum、^ 紡錘-vacuum ?
[0019](3)向真空腔體內充入空氣，使其內部恢復到空氣環(huán)境，然后利用質量比較儀測得實心圓柱體破碼和紡錘形破碼在空氣環(huán)境下的質量值；
[0020](4)利用步驟⑴和步驟(2)的測量結果，計算出空氣環(huán)境到真空環(huán)境的表面吸附
層變化率n!:
[0021]
【權利要求】
1.一種砝碼表面吸附質量的測量裝置，其特征在于:所述測量裝置包括實心圓柱體砝碼、紡錘形砝碼及質量測量裝置； 所述質量測量裝置包括真空腔體和設置在真空腔體內的質量比較儀和砝碼旋轉托盤； 所述紡錘形砝碼與實心圓柱體砝碼的體積相同、質量值相同，但表面積不同； 所述紡錘形砝碼為多層結構，包括至少2個圓盤，相鄰兩個圓盤之間通過小圓柱體連接，所有圓盤和小圓柱體均同軸線設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的砝碼表面吸附質量的測量裝置，其特征在于:所述真空腔體能夠被抽真空，使得質量測量能夠在真空條件下進行。
3.根據(jù)權利要求2所述的砝碼表面吸附質量的測量裝置，其特征在于:在所述質量比較儀上設置有防風罩；測量質量時，所述實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼是放置在防風罩內的。
4.根據(jù)權利要求3所述的砝碼表面吸附質量的測量裝置，其特征在于:所述質量比較儀采用具有自動交換秤盤功能的全自動質量比較儀，在其上設有稱量工位；所述防風罩罩在所述稱量工位上方。
5.根據(jù)權利要求1至4任一所述的砝碼表面吸附質量的測量裝置，其特征在于:所述實心圓柱體砝碼的直徑和高相等。
6.一種砝碼表面吸附質量的測量方法，其特征在于:所述方法首先將實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼從空氣環(huán)境中向真空環(huán)境中轉移，測量轉移程中發(fā)生的質量變化量，求得表面吸附變化率；然后將實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼從真空環(huán)境中向空氣環(huán)境中轉移，測量轉移程中發(fā)生的質量變化量，求得表面吸附變化率，最后將兩個表面吸附變化率結合求得實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼密度對應的砝碼表面吸附率。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: (1)在空氣環(huán)境下，利用質量比較儀測得實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼在空氣環(huán)境下的質量值 m圓柱-air、m紡錘-air ; (2)將所述真空腔體抽成真空狀態(tài)，利用質量比較儀測得實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼在真空環(huán)境下的質量值m 圓柱-vacuum、m 紡錘—vacuum ; (3)向真空腔體內充入空氣，使其內部恢復到空氣環(huán)境，然后利用質量比較儀測得實心圓柱體破碼和紡錘形破碼在空氣環(huán)境下的質量值； (4)利用步驟(1)和步驟(2)的測量結果，計算出空氣環(huán)境到真空環(huán)境的表面吸附層變化率Π!:—(所紡錘-air所圓柱-air)(所紡錘-vacuum所_柱-vacuum)
rIi —S紡錘—S圓柱 其中，SgfIi和分別表不紡_形破碼和實心圓柱體破碼的表面積； (5)利用步驟(2)和步驟(3)的測量結果，計算出真空環(huán)境到空氣環(huán)境的表面吸附層變化率n2:
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于:在步驟(1)、⑵和(3)的質量測量過程中，均進行環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)控和測量，所述環(huán)境參數(shù)包括:溫度、濕度、CO2和大氣壓力。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于:所述方法進一步包括: (8)采用下式對砝碼質量測量進行吸附修正:
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于:所述方法中，計算表面積時所用的密度是通過實際測量得到的所述實心圓柱體砝碼和紡錘形砝碼的密度。
【文檔編號】G01G17/00GK103697977SQ201310713605
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權日:2013年12月20日
【發(fā)明者】任孝平, 王健, 蔡常青, 姚弘, 丁京鞍, 鐘瑞麟 申請人:中國計量科學研究院