[发明专利]一种砝码表面吸附质量的测量装置及方法

权利要求书

1.一种砝码表面吸附质量的测量装置，其特征在于：所述测量装置包括实心圆柱体砝码、纺锤形砝码及质量测量装置；

所述质量测量装置包括真空腔体和设置在真空腔体内的质量比较仪和砝码旋转托盘；

所述纺锤形砝码与实心圆柱体砝码的体积相同、质量值相同，但表面积不同；

所述纺锤形砝码为多层结构，包括至少2个圆盘，相邻两个圆盘之间通过小圆柱体连接，所有圆盘和小圆柱体均同轴线设置。

2.根据权利要求1所述的砝码表面吸附质量的测量装置，其特征在于：所述真空腔体能够被抽真空，使得质量测量能够在真空条件下进行。

3.根据权利要求2所述的砝码表面吸附质量的测量装置，其特征在于：在所述质量比较仪上设置有防风罩；测量质量时，所述实心圆柱体砝码和纺锤形砝码是放置在防风罩内的。

4.根据权利要求3所述的砝码表面吸附质量的测量装置，其特征在于：所述质量比较仪采用具有自动交换秤盘功能的全自动质量比较仪，在其上设有称量工位；所述防风罩罩在所述称量工位上方。

5.根据权利要求1至4任一所述的砝码表面吸附质量的测量装置，其特征在于：所述实心圆柱体砝码的直径和高相等。

6.一种砝码表面吸附质量的测量方法，其特征在于：所述方法首先将实心圆柱体砝码和纺锤形砝码从空气环境中向真空环境中转移，测量转移程中发生的质量变化量，求得表面吸附变化率；然后将实心圆柱体砝码和纺锤形砝码从真空环境中向空气环境中转移，测量转移程中发生的质量变化量，求得表面吸附变化率，最后将两个表面吸附变化率结合求得实心圆柱体砝码和纺锤形砝码密度对应的砝码表面吸附率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

(1)在空气环境下，利用质量比较仪测得实心圆柱体砝码和纺锤形砝码在空气环境下的质量值m_圆柱-air、m_纺锤-air；

(2)将所述真空腔体抽成真空状态，利用质量比较仪测得实心圆柱体砝码和纺锤形砝码在真空环境下的质量值m_{圆柱-vacuum}、m_{纺锤-vacuum}；

(3)向真空腔体内充入空气，使其内部恢复到空气环境，然后利用质量比较仪测得实心圆柱体砝码和纺锤形砝码在空气环境下的质量值m_圆柱-air′、m_纺锤-air′；

(4)利用步骤(1)和步骤(2)的测量结果，计算出空气环境到真空环境的表面吸附层变化率η₁：

其中，S_纺锤和S_圆柱分别表示纺锤形砝码和实心圆柱体砝码的表面积；

(5)利用步骤(2)和步骤(3)的测量结果，计算出真空环境到空气环境的表面吸附层变化率η₂：

(6)求得砝码表面吸附率η=η₁+η₂；

(7)计算出任意实心圆柱体砝码在环境改变后的吸附质量为：m_吸附质量=η·S_圆柱。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：在步骤(1)、(2)和(3)的质量测量过程中，均进行环境参数的实时监控和测量，所述环境参数包括：温度、湿度、CO₂和大气压力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述方法进一步包括：

(8)采用下式对砝码质量测量进行吸附修正：

I_物体=m_真空-ρ_aV_物-m_吸附质量

其中I_物体为物体的表观质量，m_真空为物体的真空质量，ρ_a为空气密度，V_物为物体的体积。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述方法中，计算表面积时所用的密度是通过实际测量得到的所述实心圆柱体砝码和纺锤形砝码的密度。