基于干法測(cè)試固體體積的非標(biāo)樣品池及其測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及固體成型產(chǎn)品的體積測(cè)定領(lǐng)域，具體涉及一種基于干法測(cè)試固體 體積的非標(biāo)樣品池及其測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在固體產(chǎn)品密度測(cè)試過程中，對(duì)于體積的測(cè)量，一般采用傳統(tǒng)的液體靜力稱量法， 受水溶性和液體張力等因素影響，對(duì)于小體積產(chǎn)品該方法不能滿足精度要求。以氣體為測(cè) 試介質(zhì)的干法測(cè)量系統(tǒng)可以解決溶水性強(qiáng)的小體積產(chǎn)品體積測(cè)試問題，但主要針對(duì)各種粉 末狀、顆粒狀、塊狀、泡沫狀等的固體樣品，對(duì)于特定形狀的成型固體小體積產(chǎn)品，很難滿足 上述要求，故其測(cè)試精度同樣不能滿足要求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的是對(duì)基于干法測(cè)試固體體積的測(cè)試系統(tǒng)在小體積產(chǎn)品體積測(cè) 試過程中進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，設(shè)計(jì)新的非標(biāo)樣品池，提高其體積測(cè)試精度，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工工 藝更方便、準(zhǔn)確地提供體積和密度物理性能參數(shù)。
[0004] 為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：基于干法測(cè)試固 體體積的非標(biāo)樣品池，被測(cè)樣品的體積與所述非標(biāo)樣品池的有效容積的比率范圍在 60%-80%，所述非標(biāo)樣品池的進(jìn)出口的橫向尺寸大于所述被測(cè)樣品的最大橫向尺寸。
[0005] 本實(shí)用新型同時(shí)還提供另一種方案：基于干法測(cè)試固體體積的測(cè)試系統(tǒng)，它包括 參考池、多個(gè)電磁螺線閥、傳感器以及上述的非標(biāo)樣品池。所述參考池與非標(biāo)樣品池之間連 接所述電磁螺線閥，在所述電磁螺線閥之間還連接有所述傳感器。所述非標(biāo)樣品池的進(jìn)氣 口連接一個(gè)進(jìn)氣閥，所述非標(biāo)樣品池的出氣口連接一個(gè)第一出氣閥。
[0006] 作為優(yōu)選，所述參考池包括第一參考池和第二參考池，所述第一參考池和第二參 考池各自連接一個(gè)電磁螺線閥后再都連接到所述傳感器上。
[0007] 作為優(yōu)選，所述非標(biāo)樣品池的出氣口還連接一個(gè)第二出氣閥，并通過所述第二出 氣閥與外置真空栗連接。
[0008] 下面結(jié)合原理對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明：
[0009] 為氣體在參考池時(shí)的壓強(qiáng)；Pc^為氣體在參考池和樣品池達(dá)到平衡時(shí)的壓 強(qiáng)；Patni-為大氣壓強(qiáng)；V S-一樣品體積。因?yàn)镻rh〉Pch〉Patni，由壓強(qiáng)平衡計(jì)算可知，Pc h越大， Vs越大，在測(cè)試條件不變的情況下，誤差越小。而Pc h受限于系統(tǒng)與儲(chǔ)氣瓶連接的泄壓閥， 其須調(diào)節(jié)到〇. 13-0. 15Mpa之間，不可太高，否則容易損害儀器內(nèi)部泄壓閥部件，也不可太 低，否則達(dá)不到測(cè)試壓力設(shè)定值，可調(diào)節(jié)范圍不大，故而主要從提高樣品體積所占樣品池的 體積比例來提高測(cè)試精度。
[0010] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果：本實(shí)用新型根據(jù)被測(cè)樣品的 體積，設(shè)定非標(biāo)樣品池的容積，通過控制兩者的比率，提高了小體積固體成型樣品體積測(cè)試 精度、為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工工藝更方便、準(zhǔn)確地提供體積和密度物理性能參數(shù)。
【附圖說明】
[0011] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)樣品池的剖面示意圖；
[0012] 圖2是本實(shí)用新型半球形狀非標(biāo)樣品池的剖面示意圖；
[0013] 圖3是本實(shí)用新型圓柱形狀非標(biāo)樣品池的剖面示意圖；
[0014] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一中標(biāo)準(zhǔn)樣品池的剖面示意圖；
[0015] 圖5本實(shí)用新型實(shí)施例一中非標(biāo)樣品池的剖面示意圖；
[0016] 圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例二測(cè)試系統(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合本實(shí)用新型的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述和說明。
[0018] 實(shí)施例一
[0019] 基于干法測(cè)試固體體積的非標(biāo)樣品池，被測(cè)樣品的體積與所述非標(biāo)樣品池的有效 容積的比率范圍在60% -80%，所述非標(biāo)樣品池的進(jìn)出口的橫向尺寸大于所述被測(cè)樣品的 最大橫向尺寸。
[0020] 測(cè)試系統(tǒng)的樣品池一般如圖1所示，對(duì)于特殊小體積產(chǎn)品（體積遠(yuǎn)小于干法測(cè)試 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)樣品池）其測(cè)量精度大幅下降，不能滿足要求。為此，對(duì)樣品池進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)， 根據(jù)測(cè)量對(duì)象的不同，設(shè)置不同形狀的非標(biāo)樣品池，可以是半球形，如圖2所示；或是圓柱 形或長(zhǎng)方體形，如圖3所示；或其他形狀。
[0021] 非標(biāo)樣品池的設(shè)計(jì)主要依據(jù)原則：（1)所測(cè)樣品可以有效放進(jìn)樣品池；(2)樣品體 積與樣品池有效容積的比率盡量接近60% -80% ; (3)樣品進(jìn)出樣品池須方便、安全。
[0022] 如圖4、圖5所示，根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則，從被測(cè)樣品安全性考慮，以半球樣品為被測(cè) 對(duì)象，開展非標(biāo)樣品池設(shè)計(jì)。
[0023] 圖4是標(biāo)準(zhǔn)樣品池的剖面示意圖，標(biāo)準(zhǔn)樣品池呈圓柱體形狀，其中d表示圓柱體的 直徑和高度，其值均為13. 2_。圖5是本實(shí)施例非標(biāo)樣品池的剖面示意圖，非標(biāo)樣品池呈 半球體形狀，其中R表半球體的半徑，r表示被測(cè)半球樣品的半徑。
[0024] 對(duì)于被測(cè)半球樣品，其體積為
[0025] V1 = 2 π R 3/3 = 2 X 3. 14 X (5. 2) 3/3 = 294. 339 (mm3)
[0026] 干法密度測(cè)試系統(tǒng)所能使用的標(biāo)準(zhǔn)樣品池如4所示，其有效容積為
[0028] 所設(shè)計(jì)的非標(biāo)樣品池如圖5所示，其體積為
[0030] 則樣品體積與標(biāo)準(zhǔn)樣品池的體積比
樣品體積與非標(biāo)樣品池的體 積比
?綜上，樣品與非標(biāo)樣品池的體積之比較樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品池的體積 之比有大幅提高，接近系統(tǒng)"樣品體積應(yīng)該占樣品池體積的60% -80% "的要求，經(jīng)過多次 試驗(yàn)，該方法設(shè)計(jì)的非標(biāo)樣品池能有效提高小體積以及特殊體積的樣品體積測(cè)試精度。
[0031] 實(shí)施例二
[0032] 如圖2所示，基于干法測(cè)試固體體積的測(cè)試系統(tǒng)，它包括參考池 Vr、多個(gè)電磁螺線 閥、傳感器，以及它還包括如實(shí)施例一所述的非標(biāo)樣品池 Vc。所述參考池與非標(biāo)樣品池之間 連接所述電磁螺線閥，在所述電磁螺線閥之間還連接有所述傳感器。所述非標(biāo)樣品池的進(jìn) 氣口連接一個(gè)進(jìn)氣閥EV1，進(jìn)氣閥EVl同時(shí)連接到所述傳感器上，所述非標(biāo)樣品池的出氣口 連接一個(gè)第一出氣閥EV5。更佳的所述參考池包括第一參考池和第二參考池，所述第一參考 池和第二參考池各自連接一個(gè)電磁螺線閥后再都連接到所述傳感器上，本實(shí)施例中，第一 參考池與第一電磁螺線閥EV3連接，第二參考池與第二電磁螺線閥EV4連接，之后都連接到 所述傳感器上，傳感器再通過第三電磁螺線閥EV2連接到所述非標(biāo)樣品池上。更佳的，所述 非標(biāo)樣品池的出氣口還連接一個(gè)第二出氣閥EV6,并通過所述第二出氣閥EV6與外置真空 栗連接。
[0033] 第二電磁螺線閥Ev4連接了參考池 Vr和非標(biāo)樣品池 Vc，首先用以壓強(qiáng)等于大氣 壓的探測(cè)氣體將參考池 Vr和樣品池 Vc的大氣清洗出去。再用壓強(qiáng)高于大氣壓的氦氣通過 Evl通入?yún)⒖汲?Vr。當(dāng)氣體溫度穩(wěn)定時(shí)讀出壓強(qiáng)值。接著第二電磁螺線閥Ev4打開，氣體 從參考池 Vr擴(kuò)散到非標(biāo)樣品池 Vc，此時(shí)當(dāng)氦氣到達(dá)非標(biāo)樣品池 Vc及產(chǎn)品空隙內(nèi)部后經(jīng)過 溫度和壓強(qiáng)穩(wěn)定后得到一個(gè)新的平衡壓強(qiáng)，最后氣體經(jīng)過第一出氣閥Ev5或者第二出氣閥 Ev6排入大氣里，并對(duì)大氣壓進(jìn)行記錄。就這樣循環(huán)，直到產(chǎn)品體積讀數(shù)得到穩(wěn)定。
[0034] Prh+為氣體在參考池時(shí)的壓強(qiáng)；Pch+為氣體在參考池和樣品池達(dá)到平衡時(shí)的壓 強(qiáng)；Patni-為大氣壓強(qiáng)；vs-一樣品體積。因?yàn)镻rh〉Pc h〉Patni，由壓強(qiáng)平衡計(jì)算可知，Pch越大， Vs越大，在測(cè)試條件不變的情況下，誤差越小。而Pc h受限于系統(tǒng)與儲(chǔ)氣瓶連接的泄壓閥， 其須調(diào)節(jié)到〇. 13-0. 15Mpa之間，不可太高，否則容易損害儀器內(nèi)部泄壓閥部件，也不可太 低，否則達(dá)不到測(cè)試壓力設(shè)定值，可調(diào)節(jié)范圍不大，故而主要從提高樣品體積所占樣品池的 體積比例來提高測(cè)試精度。
[0035] 可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本實(shí)用新型的原理而采用的示例性 實(shí)施方式，然而本實(shí)用新型并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本 實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于干法測(cè)試固體體積的非標(biāo)樣品池，其特征在于：被測(cè)樣品的體積與所述非標(biāo)樣 品池的有效容積的比率范圍在60%-80%，所述非標(biāo)樣品池的進(jìn)出口的橫向尺寸大于所述 被測(cè)樣品的最大橫向尺寸。2. 基于干法測(cè)試固體體積的測(cè)試系統(tǒng)，它包括參考池、多個(gè)電磁螺線閥、傳感器，其特 征在于，它還包括如權(quán)利要求1所述的非標(biāo)樣品池；所述參考池與非標(biāo)樣品池之間連接所 述電磁螺線閥，在所述電磁螺線閥之間還連接有所述傳感器；所述非標(biāo)樣品池的進(jìn)氣口連 接一個(gè)進(jìn)氣閥，所述非標(biāo)樣品池的出氣口連接一個(gè)第一出氣閥。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于干法測(cè)試固體體積的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述參考 池包括第一參考池和第二參考池，所述第一參考池和第二參考池各自連接一個(gè)電磁螺線閥 后再都連接到所述傳感器上。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于干法測(cè)試固體體積的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于：所述非標(biāo) 樣品池的出氣口還連接一個(gè)第二出氣閥，并通過所述第二出氣閥與外置真空栗連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于干法測(cè)試固體體積的非標(biāo)樣品池及其測(cè)試系統(tǒng)，涉及固體成型產(chǎn)品的體積測(cè)定領(lǐng)域。基于干法測(cè)試固體體積的非標(biāo)樣品池，被測(cè)樣品的體積與非標(biāo)樣品池的有效容積的比率范圍在60％-80％，非標(biāo)樣品池的進(jìn)出口的橫向尺寸大于被測(cè)樣品的最大橫向尺寸?；诟煞y(cè)試固體體積的測(cè)試系統(tǒng)，它包括參考池、多個(gè)電磁螺線閥、傳感器以及上述的非標(biāo)樣品池。參考池與非標(biāo)樣品池之間連接電磁螺線閥，在電磁螺線閥之間還連接有傳感器。非標(biāo)樣品池的進(jìn)氣口連接一個(gè)進(jìn)氣閥，非標(biāo)樣品池的出氣口連接一個(gè)第一出氣閥。本實(shí)用新型提高了小體積固體成型樣品體積測(cè)試精度、為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工工藝更方便、準(zhǔn)確地提供體積和密度物理性能參數(shù)。
【IPC分類】G01F17/00
【公開號(hào)】CN205015034
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520732019
【發(fā)明人】常河, 高國防, 張偉斌, 肖麗, 徐劍峰
【申請(qǐng)人】中國工程物理研究院化工材料研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年9月21日