Способ измерения плотности



Способ измерения плотности
Способ измерения плотности
Способ измерения плотности
Способ измерения плотности
Способ измерения плотности
Способ измерения плотности
Способ измерения плотности
Способ измерения плотности

 


Владельцы патента RU 2540247:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВПО ТГТУ (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем, например сыпучие, волокнистые, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др., а также твердых тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности. Способ измерения плотности путем определения массы контролируемого вещества и помещения его в измерительную емкость, уменьшения ее объема и измерения изменения давления заключается в измерении изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества. Дополнительно изменяют на фиксированную величину объем герметично закрытой измерительной емкости без контролируемого материала, измеряют изменение давления. Затем определяют отношение полученного изменения давления к изменению давлений до и после помещения контролируемого материала в измерительную емкость и по разности этих отношений судят о плотности веществ. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения плотности, а также обеспечение оперативности контроля за счет использования единого измерительного процесса. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности ρв твердой фазы гетерогенных систем (сыпучие, волокнистые, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др.), а также твердых тел различной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Известен способ измерения плотности по массе и объему вещества, в котором осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют его объем и по их отношению судят о насыпной плотности вещества (Пестов Н.Е. Физико-химические свойства зернистых и порошкообразных химических продуктов. М. - Л.: Изд-во АН СССР, 1947. - С.152). Недостатком такого способа измерения плотности является невозможность определения пикнометрической плотности вещества, а также отсутствие единства процесса измерения.

Известен способ измерения плотности путем измерения массы и объема вещества, позволяющий измерять пикнометрическую плотность вещества (Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. - 216 с). В таком способе осуществляют взвешивание пробы вещества, после чего определяют его объем путем погружения в сосуд с жидкостью и фиксации объема вытесненной веществом жидкости. После измерения массы mв и объема Vв вещества определяют плотность ρв вещества из отношения ρв=mв/Vв.

Основной недостаток такого способа состоит в том, что он не применим для измерения плотности пористых и сыпучих веществ, не допускающих смачивания в какой-либо жидкости.

Известен способ измерения плотности (Кивилис С.С.Плотномеры. М.: Энергия, 1980. - С.156), состоящий в том, что измерительную емкость с контролируемым веществом заполняют газом и об объеме судят по изменению абсолютного давления в ней, а плотность определяют делением массы на полученный объем.

Недостатком такого способа является отсутствие единого измерительного процесса и влияние изменения атмосферного давления на результат измерения.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения плотности (Патент РФ 2399904, МПК G01N 9/00. Способ измерения плотности./ Мордасов М.М., Мордасов Д.А., Дмитриева А.Р. заявл. 2009119100/28 от 20.05.2009, опубл. 20.09.2010, бюлл. №26), в котором измеряют изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества и по отношению изменений давлений судят о плотности вещества.

Недостатком способа измерения плотности, принятого за прототип, является низкая точность измерения из-за влияния объема измерительной емкости на результат измерений.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения плотности сыпучих веществ и твердых тел различной формы, а также обеспечение оперативности контроля за счет использования единого измерительного процесса.

Поставленная техническая задача достигается за счет того, что в способе измерения плотности путем определения массы контролируемого вещества и помещения его в измерительную емкость, уменьшения ее объема и измерения изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на заданную величину пропорционально массе вещества дополнительно изменяют на фиксированную величину объем измерительной емкости без контролируемого материала, измеряют изменение давления, определяют отношение полученного изменения давления к изменению давлений до и после помещения контролируемого материала в измерительную емкость и о плотности судят по разности этих отношений.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ измерения плотности.

Устройство содержит емкость 1 с контролируемым веществом 2, к верхней части которой подключены цилиндр 3 с поршнем 4 и измеритель давления 5.

Сущность способа измерения плотности заключается в следующем.

Изменяют объем V1 герметично закрытой измерительной емкости 1 на величину ΔVa=const и измеряют изменение давления ΔPa манометром 5.

После этого емкость 1 соединяют с атмосферой и герметично закрывают. Изменяют объем V1 измерительной емкости 1 на величину ΔV=kmв, где k - коэффициент пропорциональности, mв - масса контролируемого вещества, путем перемещения поршня 4 и измеряют изменение давления ΔP1 манометром 5.

В измерительную емкость 1 объемом V1 помещают контролируемое вещество 2 с объемом Vв, герметично закрывают измерительную емкость 1 и изменяют ее объем на величину ΔV=kmв.. Затем измеряют изменение давления ΔP.

Определяют отношения давлений ΔPa/ΔP1 и ΔPa/ΔP, по разности значений которых судят о плотности контролируемого вещества 2.

Если газ в герметично закрытой измерительной емкости 1 до помещения в нее контролируемого вещества 2 с начальным давлением Pатм сжать путем перемещения поршня 4 на заданную величину ΔVa=const, то согласно закону Бойля-Мариотта будет равенство состояний газа в пустой измерительной емкости 1 до и после сжатия, которое можно представить в виде

Откуда

После помещения контролируемого материала измерительную емкость с объемом V1 и ее герметизации состояние газа будет описываться уравнением Менделеева-Клапейрона в виде

где Pатм - начальное давление в измерительной емкости 1; Q - масса газа в измерительной емкости 1; R - газовая постоянная; T - температура газа в измерительной емкости 1.

После сжатия газа в емкости 1, путем перемещения поршня 4 на величину Δh, объем емкости 1 уменьшится на величину ΔVв, а начальное давление увеличится на величину ΔP. Состояние газа будет описываться уравнением

При Q, R, Т=const из (3), (4), согласно закону Бойля-Мариотта, получаем

Из уравнения (5) следует

При условии ΔVв=kmв уравнение (6) примет вид

или

После извлечения контролируемого материала емкость 1 герметизируют и изменяют ее объем V1 на величину ΔVв=kmв. Давление в емкости изменится и станет равным

или

Вычитая из (8) уравнение (10) с учетом (2) получим

.

здесь

Преимуществом способа является то, что при реализации метода измерения плотности объем измерительной емкости не оказывает влияния на получаемый результат. Плотность оценивается по результатам измерения массы и объема контролируемого вещества в едином измерительном процессе. Исключено влияние изменения атмосферного давления на результат измерения.

Способ измерения плотности путем определения массы контролируемого вещества и помещения его в измерительную емкость, уменьшения ее объема и измерения изменения давлений в измерительной емкости до и после помещения в нее контролируемого вещества при изменении объема измерительной емкости на величину, пропорциональную массе вещества, отличающийся тем, что дополнительно изменяют на фиксированную величину объем герметично закрытой измерительной емкости без контролируемого материала, измеряют изменение давления, определяют отношение полученного изменения давления к изменению давлений до и после помещения контролируемого материала в измерительную емкость и о плотности судят по разности этих отношений.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к системам и способам для неинвазивного измерения механических свойств негазообразных, свободнотекучих материалов в емкости и, в частности, для определения плотности и параметров, связанных с сопротивлением сдвигу негазообразного, свободнотекучего вещества.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к гидростатическим устройствам для измерения плотности жидкостей, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к средствам аналитической лабораторной техники, а именно к анализаторам плотности газов. Лабораторный анализатор плотности газов содержит миниатюрное турбулентное сужающее устройство, вход которого связан через тройник с камерой для сжатия анализируемого газа, выполненной в виде спирали из тонкостенной металлической трубки, и выходом измерительной камеры индикатора давления, одна из стенок которой выполнена в виде упругой мембраны, а ее вход соединен через вентиль с линией анализируемого газа.

Устройство предназначено для измерения параметров оседания частиц в текучей среде, в частности в буровых растворах. Устройство представляет собой емкость в виде полого цилиндра, состоящего из двух соосно расположенных цилиндрических частей (1, 2), первая из которых имеет дно, а вторая герметично соединена с первой частью (1) посредством разъемного соединения.

Изобретение относится к области измерения плотности изделий с использованием рентгеновского излучения. Способ радиационного измерения плотности твердых тел путем облучения контролируемого объекта проводят потоком широкополосного рентгеновского излучения, регистрируется практически все обратнорассеянное излучение, и определение плотности осуществляется по полученным данным из спектров обратнорассеянного излучения, которое регистрируют одновременно в каждом из двух детекторов, определяют функцию распределения обратнорассеянного излучения в зависимости от энергии для каждого из детекторов, корректируют в соответствии с изменением геометрии при движении, выделяют энергетические диапазоны в спектре обратнорассеянного излучения, получают интегральные характеристики обратнорассеянного рентгеновского излучения в каждом энергетическом диапазоне, на основе которых по математическим моделям зависимости интегральных характеристик от плотности при различных энергиях излучения устанавливают плотность объекта контроля, которая описывается для каждого из каналов (детекторов).

Изобретение относится к методам исследования пористой структуры разнообразных природных и искусственных пористых объектов и может быть использовано в тех областях науки и техники, где они исследуются или применяются.

Настоящее изобретение относится к денситометрам (плотномерам), а более конкретно к вибрационному денситометру с улучшенным вибрирующим элементом. Устройство содержит вибрирующий элемент (402).

Изобретение относится к области изготовления изделий из проволочных, волокновых материалов. Предложены способы определения распределения плотности проволочного материала по объему изделия и установка.

Изобретение относится к автоматизации технологического процесса флотации и может быть использовано для автоматического контроля технологических параметров процесса флотации - плотности, аэрированности пульпы и массовой концентрации твердого в пульпе.

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку. Со стороны полости трубопровод выполнен расходящимся под заданным углом к оси трубопровода с образованием в оболочке отверстий. Вдоль оси трубопровода установлен металлический стержень. Для определения начальной температуры исследуемого газа внутри металлического стержня установлена термопара. Устройство обеспечивает высокую чистоту сжимаемого газа за счет ликвидации газометаллической струи из трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике контроля, измерения плотности, уровня и определения массы жидкостей преимущественно в резервуарах. Техническим результатом являются уменьшение погрешностей измерения интегральной плотности и уровня жидкости в резервуаре. В способе измерения параметров жидкости измеряют разность силы тяжести и выталкивающей силы частично погруженного буйка, формируют угловое перемещение посредством воздействия сил на плечи углового шарнира, имеющего ортогональный груз, производят преобразование углового перемещения в электрический сигнал, по величине которого определяют интегральную плотность, измеряют отдельно сигнал, пропорциональный уровню жидкости от дна резервуара, определяют объем жидкости в резервуаре, умножая который на интегральную плотность вычисляют массу жидкости в резервуаре. В устройство измерения параметров жидкости в резервуаре, содержащее буек и микроконтроллер, введены угловой шарнир, снабженный сенсором угла поворота шарнира и ортогональным грузом, а также уровнемер, причем буек закреплен на угловом шарнире, а выходы сенсора угла поворота и уровнемера подключены к микроконтроллеру. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технической физике, а именно к анализу материалов, в частности к определению физико-химических параметров высокотемпературных металлических расплавов методом геометрии так называемой «большой капли», т.е. путем измерения параметров силуэта лежащей на подложке эллипсовидной капли образца расплава посредством фотометрии. Изобретение может быть использовано в лабораторных исследованиях, на металлургических предприятиях, в вузах. Способ определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов, использующий метод фотометрии покоящейся большой капли, при котором твердые образцы при исследованиях загружают в зону нагрева электропечи горизонтального типа, после чего исследуют каждый из загруженных твердых образцов. При этом каждый твердый образец размещают на отдельной подложке, загрузку этих подложек с твердыми образцами в зону нагрева электропечи горизонтального типа производят одновременно, после чего осуществляют одновременное исследование всех вышеуказанных образцов. Устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов содержит электропечь горизонтального типа с зоной нагрева исследуемых твердых образцов, приспособление, предназначенное для одновременного размещения в нем нескольких исследуемых твердых образцов, и шток для перемещения исследуемых твердых образцов в зону нагрева. Причем приспособление выполнено с возможностью его перемещения в зону нагрева вышеуказанной электропечи, а шток выполнен с возможностью перемещения в зону нагрева вышеуказанного приспособления, предназначенного для одновременного размещения в нем нескольких вышеуказанных образцов. Техническим результатом является увеличение производительности исследований, расширение функциональных возможностей определения параметров поверхностного натяжения и/или плотности путем одновременного получения и синхронного сравнения параметров по меньшей мере двух изучаемых образцов, а также уменьшение времени экспериментов и энергопотребления. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности. Устройство контроля плотности содержит измерительную емкость с крышкой, к которой подключен измеритель давления, дно, выполненное в виде мембраны, отделяющей измерительную емкость от пневматической камеры с размещенным в ней соплом, соединенным с атмосферой и подключенным через дроссель к линии питания. К измерительной емкости подключена камера переменного объема, внутри которой размещены поршень и пружина, вход управления камеры переменного объема соединен с соплом первого пневматического клапана и с выходом пневматического сумматора. Сопло второго пневматического клапана соединено с измерительной емкостью и с камерой переменного объема. Сопловые камеры пневматических клапанов соединены с атмосферой, а входы управления первого и второго клапанов подключены к выходу первого пневматического тумблера. Измерительная емкость подключена в сопло третьего пневматического клапана и к первому входу пневматического сумматора, второй вход которого соединен с сопловой камерой третьего пневматического клапана, в камеру управления которого присоединен выход второго пневматического тумблера. Техническим результатом является повышение точности измерений. 1 ил.

Изобретения относятся к измерительной технике, а именно к способам и устройствам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, и могут быть использованы в системах определения объема и массы жидкостей. Датчик характеристик среды с вибрационным чувствительным элементом и встроенным термопреобразователем перемещают в исследуемой жидкости на различных уровнях погружения и измеряют плотность и вязкость жидкости, контролируя изменение частоты колебаний чувствительного элемента датчика, одновременно измеряя температуру жидкости. Измерение уровня производят путем подсчета количества сигналов за определенную длину перемещения датчика. Обрабатывая данные плотности, вязкости и температуры определяют такие параметры жидкости, как уровни ее расслоения и уровни границ раздела сред жидкость/воздух, нефтепродукт/подтоварная вода. Устройство для реализации способа содержит датчик 1, состоящий из вибродатчика 1.1 и термопреобразователя 1.2. Датчик 1 прикреплен к ленточному кабелю 2, наматываемому на барабан 3, который вращается шаговым двигателем 4. Кабель 2 при своем протягивании вращает измерительное колесо 5 с энкодером 6. Кабель 2 снабжен индуктивным датчиком 7 натяжения и датчиком 8 верхнего положения. Другой конец кабеля 2 соединен с электронным блоком 9. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей и области применения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения плотности образцов твердых материалов и применяющимся для этого устройствам. Способ определения плотности твердых материалов включает последовательное определение веса сосуда с жидкостью, определение веса образца исследуемого материала, определение веса сосуда с жидкостью и помещенным в жидкость образцом исследуемого материала и последующее математическое вычисление плотности материала. При этом для проведения измерений используют сосуд с широкой горловиной, который полностью заполняют жидкостью, после чего сосуд закрывают крышкой, содержащей выступ-утапливатель, который выдавливает избыток жидкости из сосуда. Затем полностью удаляют жидкость с внешней стороны сосуда. После чего измеряют вес сосуда с жидкостью, после измерения уровень жидкости в сосуде восполняют и помещают в сосуд образец исследуемого материала. Затем закрывают сосуд крышкой, содержащей выступ-утапливатель, за счет этого выдавливая избыток жидкости из сосуда, после чего полностью удаляют жидкость с внешней стороны сосуда и измеряют вес сосуда с жидкостью и образцом исследуемого материала. Устройство представляет из себя сосуд из прозрачного материала. При этом сосуд выполнен с широкой горловиной, торец края горловины сосуда выполнен в виде плоского участка, внешний размер которого больше размера наружной поверхности сосуда, а от наружной поверхности сосуда к краю горловины выполнен плавный переход. Устройство дополнительно содержит крышку, на нижней части которой выполнен выступ-утапливатель. При этом внешний размер крышки больше размера горловины сосуда не менее чем на величину зазора между внутренней поверхностью горловины сосуда и выступом-утапливателем крышки, а контактирующие поверхности крышки и горловины сосуда выполнены шлифованными. Техническим результатом является получение простого способа определения плотности твердых материалов с расширенными возможностями измерения, повышение точности измерений, а также устройства простой конструкции для осуществления предлагаемого способа. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических характеристик грунтов, и может быть использовано при испытании образцов грунта в условиях невозможности бокового расширения (компрессионных испытаниях). Способ определения плотности сухого грунта при компрессионных испытаниях включает определение объема основного образца грунта, измерения производят на более чем двух ступенях давления (в одометре), причем при увеличении давления от ступени к ступени измеряют приращение деформации грунта (при измерении образцы выдерживают до стабилизации деформации). При этом дополнительно изготавливают идентичный основному дополнительный образец. Затем производят высушивание дополнительного идентичного образца грунта до установления постоянной массы. Далее измеряют массу и объем высушенного образца грунта, рассчитывают начальную плотность высушенного грунта. Затем определяют путем вычислений плотность грунта на всех ступенях давления. Причем высушивание образцов грунта можно производить при 105ºC до установления постоянной массы. Плотность грунта для всех значений давлений можно определять по формуле , где ρ d , o - плотность сухого грунта, h o - начальная высота образца, Δ h - абсолютная деформация образца. Техническим результатом является расширение области применения, что достигается применением сравнительного анализа образцов грунта, в том числе и талого для получения всего набора деформационных характеристик грунта. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области целлюлозно-бумажного производства, в частности к учету объемов технологической щепы в кучах открытого хранения на площадках деревоперерабатывающих предприятий и ЦБК в плотной мере с переводом ее геометрического объема коэффициентом полнодревесности щепы. Способ определения коэффициента полнодревесности технологической щепы в кучах открытого хранения на площадках разработан в зависимости от высоты кучи щепы, ее зернового и породного состава, влажности и сезона заготовки, поставляемой древесины. Техническим результатом является обеспечение достоверности назначения коэффициента полнодревесности технологической щепы в кучах на производственных площадках с приемлемой точностью (стандартная ошибка уравнения регрессии составляет 0,0358 при 95% прогнозах назначения Кполндр). Линейные размеры кучи щепы измеряют с погрешностью 1%. Назначение коэффициента полнодревесности щепы дает возможность получать достоверные результаты по объемам технологической щепы в кучах в момент их обмера. 2 табл.

Изобретение относится к области инженерной геологии применительно к определению необходимых параметров грунта. Способ включает отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, высушивание и взвешивание высушенного образца, определение плотности и влажности образца грунта и расчет по полученным значениям плотности и влажности грунта, причем предварительно строят графики зависимости относительного содержания воздуха в грунте и степени заполнения пор талого грунта водой и мерзлого грунта льдом от влажности при различных постоянных значениях плотности грунта, причем расчет данных для построения графиков производят в двух точках - при нулевой суммарной влажности талого или мерзлого грунта и при нулевом относительном содержании воздуха в образце грунта из заданных соотношений для талых и мерзлых грунтов. Затем по экспериментально найденным значениям плотности сухого грунта и влажности грунта из графиков находят величины относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях, пористость грунта, полную влагоемкость образца грунта в талом и мерзлом состояниях и степень заполнения пор образца грунта в талом состоянии - водой и мерзлом состоянии - льдом, для чего из точки на оси абсцисс, соответствующей экспериментально найденной величине суммарной влажности, проводят вертикальную прямую до пересечения с наклонными прямыми зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности и степени заполнения грунта водой или льдом от суммарной влажности, ординаты точек пересечения которых равны значениям относительного содержания воздуха в образце грунта и степени заполнения пор образца грунта в талом и мерзлом состояниях, а пересечения наклонных прямых зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности с осью ординат дают значение пористости образца грунта, а с осью абсцисс - значения полной его влагоемкости в талом и мерзлом состояниях. Достигается повышение оперативности определения. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения плотности жидкости. В предложенном в изобретении способе, или системе измерения, соответственно, предусмотрен контактирующий с жидкостью (FL) вибрационный корпус (10), который приводится в состояние вибрации таким образом, что он испытывает, по меньшей мере, частично, механические колебания с резонансной частотой (резонансные колебания), зависящей от плотности жидкости, контактирующей с первой поверхностью (10+) вибрационного корпуса, а также от температуры вибрационного корпуса. Для формирования, по меньшей мере, одного сигнала измерения колебаний, который имеет, по меньшей мере, одну компоненту сигнала с частотой, соответствующей резонансной частоте, то есть зависящей от плотности жидкости, вибрации вибрационного корпуса определяются с помощью датчика колебаний (51). Кроме того, для формирования сигнала измерения температуры, представляющего меняющуюся во времени температуру вибрационного корпуса, применяется датчик температуры (61). Сигнал измерения температуры, обусловленный коэффициентом теплопроводности и теплоемкостью вибрационного корпуса, следует за изменением температуры вибрационного корпуса от начального значения температуры, Θ10,t1, до значения температуры, Θ10,t2, лишь с запаздыванием по времени. На основе сигнала измерения колебаний, а также сигнала измерения температуры формируются значения измерения плотности, представляющие плотность, причем разница, возникающая при этом между изменяющейся во времени температурой вибрационного корпуса и сигналом измерения температуры, учитывается, или компенсируется, по меньшей мере, частично. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 2 н. и 11 з.п.ф-лы, 8 ил.
Наверх