[发明专利]气体比热容比智能测试仪及测试方法

权利要求书

1.一种气体比热容比的测试方法，该方法包括如下步骤：

该方法采用气体比热容比智能测试仪进行测量，它包括贮气单元，控制单元和注气单元，其中贮气单元包括贮气瓶，密封塞和导气管；控制单元包括差压传感器，温度传感器，数据采集单元，工控终端，触摸屏，继电器，三极管和电源模块；密封塞安装在贮气瓶上口，差压传感器和温度传感器的信号采集端分别插装于贮气瓶中，信号输出端分别与数据采集单元连接，数据采集单元与工控终端连接，该贮气瓶的密封塞上设有电磁阀，电磁阀经继电器、三极管与工控终端连接；

1)、系统上电，启动气体比热容比测试仪；

2)、在工控终端上运行实验程序，电磁阀打开，贮气瓶内气体与外界大气相通，由注气单元将常温常压下的待测气体(P₀,T₀)通过电磁阀上导气管注入至容积为V₁的贮气瓶内；如果待测气体不为空气，需抽真空后注气；注入完毕后电磁阀将自动关闭，此时贮气瓶内气体状态I(P₁,T₁,V₁)；

3)、然后，贮气瓶内气体开始经历等容放热过程，采样贮气瓶内气体温度与外界大气的差压，待贮气瓶内气体温度降至室温T₀并稳定后，记录贮气瓶内气体压力与外界大气压的差值ΔP₂，此时贮气内气体为等容放热到状态II(P₂,T₀,V₁)；

4)、电磁阀打开，贮气瓶与外界大气相通经历绝热膨胀过程，随后电磁阀瞬间迅速关闭，此时贮气内气体为绝热膨胀到状态III(P₀,T₂,V₂)；

5)、贮气瓶内气体进入等容升温过程，采样贮气瓶内温度和与外界大气压的差压，待贮气瓶内气体温度回升至室温T₀并稳定后，记录贮气瓶内气体压力与外界大气压的差值ΔP₃，此时贮气内气体为等容升温到状态IV(P₃,T₀,V₂)；

6)、由以下公式计算待测气体的比热容比γ，

绝热膨胀过程，满足理想气体绝热方程：

等容吸热过程，满足理想气体状态方程：

所以

两边取对数后整理得：

令ΔP₂＝P₂-P₀,ΔP₃＝P₃-P₀,

当ΔP₂＜＜P₀,ΔP₂-ΔP₃＜＜P₀时，

整理可得γ＝ΔP₂/(ΔP₂-ΔP₃)

由此测出贮气瓶内气体在绝热膨胀前与大气压的差压ΔP₂，及放气后经等容吸热回升至室温时的差压ΔP₃，即而计算出待测气体的比热容比γ。

2.根据权利要求1所述测试方法，其特征是：该方法还包括以下步骤：测试过程中，温度和压力的采样周期均为0.5-2.0次/秒，采样得到的温度和压差值，实时显示在液晶屏上。

3.根据权利要求1所述测试方法，其特征是：该方法还包括以下步骤：步骤3)和步骤5)中，以采样时间为横作标，采样温度为纵作标，生成温度曲线图；以采样时间为横作标，采样差压为纵作标，生成差压曲线图；以及由采样温度为横作标，采样差压为纵作标，生成温度与差压合成图；步骤3)中，利用生成的温度曲线，对采样时间连续求导，当导数值连续多次为0时，表示此时温度达到环境温度；并将其后1-5分钟内所采集的差压取平均值，作为当前状态的差压值，并显示的液晶屏上。

4.根据权利要求1所述测试方法，其特征是：该方法还包括以下步骤：步骤3)结束后，系统向数据采集单元的DO输出端输出一个高电平；控制电路中三极管导通，继电器通电吸合打开电磁阀，然后自动关闭电磁阀；实验结束后，仪器将自动与外界通气一段时间，方便下次使用。