Способ измерения замкнутых объемов Советский патент 1982 года по МПК G01F17/00 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАМКНУТЫХ ОБЪЁМОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сложных замкнутых объемов, например внутренних объемов различных конструкций и уста новок, свободного объема пор изделий с открытой пористостью и др.

Известны способы определения объемов емкостей с помощью эталонной емкости путем измерения разности дав лений вводимого в них воздуха .(газа). Согласно этим способам вакууми-, руют эталонный и измеряемй объем, заполняют газом (воздухом) аталонный объем, измеряют параметры газа в этёшонном объеме (давление и температуру ), после чего соединяют этсшонный объем с измеряемым и определяют давление и температуру в сис теме измеряемая емкость - эталонная емкость. Величину измеряемого объема рассчитывают по формуле

Pa.Vi . Ри(Уд + УИ)

ь Ра и Р - давление газа в эталонной емкости и давление газа в системе эталонная емкость - измерительная емкость соответственно;V

V- и Vji, - объемы эталонной и измерительной емкостей

Тэ и Тц - температура эталонной и измерительной емкостей . следовательно

10

РЭ-Т(Д

(ЛтЬ

Эталонный объем УЗ включает в -себя собственно объем,эталонной емкости Vg, объем трубок УР и объем вход15ного отверстия крана

vS + V

+ V

Vs

тр

кр

Величину V и V,p можно измерить с определенной точностью, а величиной обычно пренебрегать из-за труд20ностей его измерения. Объем трубок VTP при монтаже системы может изменяться за счет использования штуцеров, переходников, муфт и других соединительных элементов в случае

25 металлических конструкций и за счет изменения размеров трубок при св&рке - в случае применения стеклянных конструкций. Это уменьшает точность определения величин эталонного объе30ма и, как следствие, величины измеряемогр объема. Точность определени измеряемого объема снижается и за счет наличия свободного объема разделительных устройств в ОТКЕЯЛТОМ состоянии (отсечных, перепускных, разделительных и других кранов)fl и 2. Известны также способы определен объемов емкостей, включающие создание избыточного давления газа в эта лонной емкости, определение массы газа в ней путем взвешивания до и после создания избыточного давления соединение эталонной емкости с изме ряемой емкостью и определение искомого объема по измеренным начальным |И коиечным параметрам газа и весу газа. Кроме того, газ перед взвешиванием сжижают а скорость его перетекания из эталонной емкости в изме ряемую и его температуру регулируют испарителем 3. Известные способы обладают недостатками, связанными с необходимостью использования эталонной емко ти с точным определением веса этало ной емкости до и после заполнения ее газом, особенно когда эталонная емкость имеет значительные размеры. Использование сжиженных-газов ус ложняет аппаратурное оформление процесса измерения, в частности, вы зывает необходимость применения криогенной техники и испарителей. Кроме того, использование сжиженных газов делает процесс измерения боле трудоемким. Целью изобретения является повышение точности и упрощения процесса измерения. Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения замкн тых объемов, включающему помещение рабочего тела - источника газа в эталонную емкость, определение массы газа в ней путем взвешивания эталонной емкости до и после помещения в нее рабочего тела, соединение эталон ной и измеряемой емкостей и перепус канйе газа в измерительную емкость путем нагрева рабочего тела, измерение начальных и конечных параметров газа в системе эталонная емкость измеряемая емкость и определение измеряемого объема вакуумируют емкости до давления не выше 5-10 мм рт.ст а нагревают рабочее тело до 50-900 0 отсекают измеряемую емкость, определяют параметры газа в ней, а количество находящегося в измеряемой etfкости газа определяют вне емкости произвольного объема по изменению массы рабочего до и после нагре ва. Кроме того, в качестве эталонной емкости используют емкость произвольного объема. Причем в качестве рабочего тела используют твердые гидриды металлов или сплавов. Нижний и верхний пределы температур нагрева рабочего тела выбраны из условия частичного или полного, разложения твердых гидридов металлов или сплавов. При использовании их в качестве рабочего тела, количество гидрида, помещаемого в емкость произвольного объема может Выбираться из того условия, что из одного куби. ческого сантиметра гидрида можно получить до 1,6л водорода при нормальных условиях. Вакуумирование емкостей перед нагревом тела позволяет предотвратить окисление гидрида в процессе его нагрева, что могло бы отрицательно сказаться на точности измерения. Значение величины вакуума определено экспериментально. Расчет величины измеряемого объема проводят с помощью обобщенного тазового закона по формуле где Р, V и TH - давление, объем и температура измеряемого объема/ m - масса газа в измеряемом объеме М - молярный вес газа R - газовсш постоянная. Масса газа m в измеряемом объеме равно изменению веса рабочего тела m m - nij, ГДР m и т -. вес рабочего тела до iи после нагрева. Величину измеряемого объема определяют из выражения m | - т г Таким образом/ предлагаемый спо. соб основан не на сравнении объемов и на измерении массы газа в системе эталонный - объем измерительная емкость, а на измерении массы газа в измеряемом объеме. Благодаря этому устраняются ошибки, связанные с измерением эталонного объема и определением его веса. Хотя измеряемый объем включает объем трубок и объем выходного отверстия экрана, но эти два объема являются составной частью измеряемого объема при любых условиях его работы и нет необходимости вычленять из их общего объема, т.е. знать их величину. Измерение объемов производили следующим образом. в емкость произвольного объема помещают предварительно взвешенное .рабочее тело и соединяют ее с измеряемым объемом. Затем емкости вакуумируют и производят нагрев рабочего тела. После достижения определенного давления газа в измеряемой емкости ее отсекают от емкости произвольного объема и определяют конечные параметры газа в ней. Рабочее тело охлаждают до комнатной

температуры, извлекают из егдкости произвольного объема и определяют его вес. После этого рассчитывают величину H3NsepneMoro объема.

В таблице приведены использованные рабочие тела и процессов измерения величины трех различных замкнутых объемов.