[发明专利]基于差压法的容器体积测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于差压法的容器体积测量装置及方法。

背景技术

容器体积是真空容器重要的物理性质。在真空检漏、真空计量、真空系统设计等方面有着重要的应用价值。如密封容器体积的精确测量，是准确分析比对质谱检漏法与压力检漏法检测结果可靠性的基础数据；在真空漏孔、真空计的静态校准技术研究方面，定容室容积是重要参数之一。

目前国内测量容器体积的方法主要有衡量法、静态膨胀法、流量-压力法等。衡量法是以水或高纯气体为填充介质，通过密度与质量计算容器体积，该方法常用于国家标准装置中标准容器的容积标定，但工艺较复杂，耗时较长；静态膨胀法是外接一个已知体积的标准容器，开启膨胀阀使系统压力阀发生变化，并通过理想气体状态方程求得体积，该方法广泛应用于真空工程领域，但标准容器的体积相对于被测容器不能太小，否则膨胀引起的压力变化无法被精确测量；流量-压力法是对容器充放气并测得容器充放气前后的绝对压力、累计质量流量，进而计算容器的体积，该方法结构简单，但测量结果受气体种类影响。

因此，急需设计一种能精确测量复杂容器且测量过程简单、设备成本低的测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于差压法的容器体积测量装置及方法，能够解决容器体积测量过程中的环境温度波动影响等问题。

为解决上述问题，本发明提供一种基于差压法的容器体积测量装置，包括：

包括平衡室、差压变送器、测量室、第一阀门、压力计、稳压室、第二阀门、气源系统、机械泵、第三阀门、膨胀室、第四阀门、第五阀门和水浴恒温系统，其中，

所述平衡室通过第五阀门与测量室连接；差压变送器与平衡室和测量室连接；稳压室通过第一阀门与测量室连接；压力计与稳压室连接；气源系统通过第二阀门与稳压室连接；机械泵通过第三阀门与膨胀室连接；膨胀室通过第四阀门与测量室连接。

进一步的，在上述装置中，所述平衡室与测量室的组成材质一样，体积相近。

进一步的，在上述装置中，所述水浴恒温系统的控温精度优于±0.1℃。

进一步的，在上述装置中，所述稳压室的体积约为平衡室的10倍。

进一步的，在上述装置中，所述膨胀室为标准体积容器。

根据本发明的另一面，还提供一种基于差压法的容器体积测量方法，采用上述基于差压法的容器体积测量装置，所述方法包括：

将平衡室、测量室、稳压室和膨胀室置于水浴恒温系统中；

开启水浴恒温系统使得平衡室、测量室、稳压室和膨胀室所处空间的环境温度为20℃；

关闭第二阀门，开启第一阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门；

使用机械泵对平衡室、测量室、稳压室、膨胀室抽真空；

关闭第三阀门、第四阀门，开启第二阀门，进行充气；

观察压力计，当其示数稳定在101325Pa时，关闭第一阀门、第二阀门、第五阀门，记录差压变送器的初始压力；

开启第四阀门，稳定后记录差压变送器的末压力，得出测量室由于膨胀减少的压力。

进一步的，在上述方法中，得出测量室由于膨胀减少的压力之后，还包括：

根据伯努利方程得到：

V·P1＝(V+V0)·P2(一)

其中，V是测量室(3)的体积，P1是测量室(3)的初始压强，V0是膨胀室(11)的体积，P2是测量室(3)的末压强；

P1＝P2+ΔP(二)

其中，ΔP是测量室(3)膨胀前后的压强差；

结合公式(一)和(二)得到测量室(3)的体积为：

其中，V是测量室(3)的体积，V0是膨胀室(11)的体积，P1是测量室(3)的初始压强,是测量室(3)膨胀前后的压强差。

与现有技术相比，本发明通过平衡室、差压变送器、测量室、第一阀门、压力计、稳压室、第二阀门、气源系统、机械泵、第三阀门、膨胀室、第四阀门、第五阀门和水浴恒温系统，能测量复杂容器体积，可消除环境温度波动影响，本发明基于差压法，测量精度高，测量过程简单，可应用于各种复杂容器体积的测量。

附图说明

图1是本发明一实施例的基于差压法的容器体积测量装置的结构示意图；

其中，1-平衡室、2-差压变送器、3-测量室、4-第一阀门、5-压力计、6-稳压室、7-第二阀门、8-气源系统、9-机械泵、10-第三阀门、11-膨胀室、12-第四阀门、13-第五阀门、14-水浴恒温系统。

具体实施方式