[发明专利]采用杨氏模量拉伸仪测量棉花类物质密度的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料物理特性检测技术领域，具体涉及一种采用杨氏模量拉伸仪测量棉花类物质密度的新方法。

背景技术

对于均匀物质来说，单位体积的质量就是密度。密度是物质的固有属性，他不随其组成的形状及光泽等外在特征的改变而改变。对于匀质形状规则的几何体，可以通过对其基本量的测量来确定其密度，但是对于外形不规则的物体就不能采用此方法进行测量了，尤其像棉花类物体外形不规则且沾水或油无法测得准确的体积，并且棉花纤维有空气存在，不能算为棉花的体积，无论如何挤压揉搓都不能排干净气体的这类物质。目前该类物体密度的测量一般采用排水法测量物体的体积，天平测出该物质的质量，然后根据密度公式求出它的密度，但由于棉花类物质易溶于水，采用排水法不能准确的测量该类物质的体积，因此该方法对于密度的精确测量带来很大的误差，需要进行探讨新的测量方法。

发明内容

鉴于目前对于棉花类物体等外形不规则且沾水或油，无法测得准确的体积的物体难以用常规方法测量其密度的问题，本发明的目的在于提供一种利用测定杨氏模量的实验装置来测量该类物体密度的新方法。

本发明的目的是由如下技术方案来实现的：

一种用杨氏模量拉伸仪测量物体密度的方法，该方法包括如下步骤：

(1)杨氏模量拉伸仪的设置：

所述杨氏模量拉伸仪为数显液压加力杨氏模量测量仪，包括拉伸钢丝与用于固定拉伸钢丝的钻头夹具、气囊、加力计和电子数字显示系统，气囊与加力计由软管相连接，拉力传感器将加力计施力大小传递给电子数字显示系统，显示在液晶显示屏上，加力计施力大小由液压调节阀改变；所述加力计为注射器；

所述杨氏模量拉伸仪用如下方法设置：将软管和注射器中的液体排空，换成空气；将拉伸钢丝的钻头夹具拧到贴紧架子，使拉伸钢丝的长度不再发生变化；

(2)测量：

①按照步骤(1)的方法设置杨氏模量拉伸仪；

②用注射器将气体压入气囊中，由软管断开注射器口，等待10秒后按下电子数字显示系统的调零按钮；

②将注射器活塞拉到注射器刻度X后，注射器口连接于软管；

④将活塞由初始点刻度X往注射器内部推进至刻度X₀，记录电子数字显示系统显示的压力F₀和注射器内气体体积的改变量Δv＝X-X₀；

⑤步骤④的测量完成后，拉动注射器活塞到大于初始点刻度X的位置，由软管断开注射器口；

⑥注射器内放入被测物体，注射器活塞拉到注射器刻度X后，注射器口连接于软管；

⑦将注射器活塞由初始点刻度X往注射器内部推进至刻度X₀，记录电子数字显示系统显示的压力F₁和注射器内气体体积的改变量Δv＝X-X₁；

⑧根据式Ι和式Ⅱ分别计算得到注射器内未放入被测物体时的实验装置内所有空气的体积V₀和注射器内放入被测物体后的实验装置内所有空气的体积V₁；

V₀＝(P₀*Δv)/(F₀/S)+Δv(式Ι)

V₁＝(P₀*Δv)/(F₁/S)+Δv(式Ⅱ)

式Ι中S为拉力传感器与气囊的接触面积；P₀为标准大气压；

被测物体的体积V＝V₁-V₀；

根据公式ρ＝m/V，计算得到被测物体的密度ρ，其中m为被测物体的重量。

进一步地，步骤④中，由软管断开注射器口后，等待电子数字显示系统显示数据恢复到±0.02kg内后，再进行下一步骤的测量。测量完成先拉动注射器活塞到初始点刻度X的外侧，再断开注射器，这样可以迅速冷却实验气体，而且示数可以回到零刻度附近。

进一步地，所述被测物体为外形不规则的固体物体。

进一步地，所述外形不规则的固体物体为棉花、海绵。