Устройство для определения плотности воздуха

Устройство для определения плотности воздуха

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА, содержащее коромысло весов, к одному плечу которого подвешено аэрометрическое тело , а к другому грузоприемная чашка , отличающаяся тем, . что, с целью повышения точности и экспрессности измерений, аэрометрическое тело выполнено в виде герметичной деформируемой оболочки, снабженной фиксаторами положения ее деформируемой части. (Л со ю со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1092378 А

ltd 6 01 И 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР ::

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3539967/18-25 (22) 11.01.83 (46) 15 05;84. Бюл. Р 18 (721 С.И.Торопин, В.С.Снегов и В.Н.Дмитриев (53) 532.14(088.8) (56) 1.W.S.Hawcrth and Ь.Е.Sutton.

А high resolution gas density balance. Journal оf Physics Г,чо1.3„

)) 4, 1970, рр. 271-274.

2. Koch W.Е., Devis R.S., Bower V.Е. Direct determination

of air. densitv in à balance

through artifacts characterised

:.n evacuated weir;hins chumber I.Res.

Nat Bur Stand 1978, 83, Р 5, рр. 407-413 прототип (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА, содержащее коромысло весов, к однОму плечу которого подвешено аэрометрическое тело, а к другому грузоприемная чашка, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и зкспрессности измерений, аэрометрическое тело выполнено в виде герметичной деформируемой оболочки, снабженной фиксаторами положения ее деформируемой части.

1092378

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при научных исследованиях и в метрологической практике для определения плотности воздуха.

Известно устройство, которое содержит весы с электронной схемой уравновешивания, полый шар, подвешенный к одному плечу коромысла ве-, сов, и герметичный кожух, в котором размещены весы. Вначале с помощью вакуумного насоса из кожуха весов, откачивают воздух, с помощью электронной схемы производят уравновешивание весов, т.е. производится тарирование весов при отсутствии 15 действия на поль шар аэростатической силы. Затем отсоединяют вакуумный насос и запускают в кожух исследуемый гаэ. 3а счет действия аэростатической силы на шар весы вы- рО ходят из начального состояния равновесия, Производя уравновешивание аэростатической силы и зная объем шара, определяют плотность газа (1 3.

Недостатком известного устройства является низкая точность из-эа того, что плотность газа определяется по результатам двух взвешиваний шара, производимых при существенно различном давлении окружающего воздуха. В результате этого возникает неутечная погрешность, обусловленная изменением массы сорбционно> го слоя молекул газа на поверхности шара и элементах весов при изменении давления газа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения плотности воздуха, которое содержит герметичную камеру, коромысло весов, 4О к одному плечу которого подвешено аэрометрическое тело, а к другому— грузоприемная чашка. В комплект уст ройства входят два тела равной массы, но различных объемов. При работе с данным устройством производят взвешивание тел на воздухе и взвешивание камеры с расположенным в ней телом при откачке воздуха, при этом предполагают,что плотность 5О воздуха не меняется. С учетом массы уравновешивающих гирь рассчитывают плотность воздуха. При работе с данным .устройством производят последовательные взвешивания камеры с от- 55 качанным в ней воздухом (2).

Недостатками известного устройства являются низкая точность и большие затраты времени для проведения измерений. Снижение точности иэмере- 60 ний происходит иэ-за того, что вместе с телом взвешивают камеру, а для этого приходится выбирать весы с большим пределом взвешивания имеющие меньшую точность измерений.

Кроме того, первую пару взвешиваний производят при существенно различном давлении воздуха вокруг тел по сравнению со второй парой взвешиваний. Это приводит к появлению неучтенной дополнительной систематической погрешности, обусловленной сорбционными явлениями на поверхности тел. Если ограничиться рассмотрением адсорбции только паров воды из воздуха на телах, то на 1 см поверхности изменение массы адсорбционного слоя составляет примерно

0,5 мкг для нержавеющей стали при изменении влажности воздуха от 0 до

70%. Разность поверхностей взвешиваемых тел, составляющая 30-100 см, 2 вызывает погрешность около 0,020 05 мг при взвешиваниях с указанными изменениями относительной влажности. Влияние других составляющих воздуха еще более увеличивает эту погрешность. При определении плотности воздуха с высокой точностью погрешность взвешивания тел не должна превышать 0,01 мг. Длительное время измерений также снижает точность, так как эа это время плотность воздуха успевает заметно измениться.

Целью изобретения является повышение точности =и экспрессности.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве для определения плотности воздуха, содержащем коромысловые весы, к одному плечу которого подвешено аэрометрическое тело, а к другому грузоприемная чашка, аэрометрическое тело выполнено в виде герметичной деформируемой обо дочки, снабженной фиксаторами положения ее деформируемой части.

На чертеже представлено устройство для измерения плотности воздуха.

Устройство состоит из весов 1 и аэрометрического тела 2 в виде герметичной деформируемой оболочки, например сильфона. Аэрометрическое тело 2 содержит две пластины 3 и 4, две направляющие 5 с отверстиями а и b являющиеся упорами фиксаторов б положения верхней пластины 3. фиксаторы состоят из шпилек с подпятниками и соединены между собой пружиной 7. Кольца 8 и 9 прикреплены к пластинам 3 и 4, которые жестко скреплены с концами сильфона 10.

Нижние концы направляющих 5 жестко соединены с пластиной 4, а в пластине 3 имеются два отверстия, в которые входят направляющие 5. Пластина

3 может свободно перемещаться на направляющих 5, изменяя объем сильфона 10, и фиксироваться на них с помощью фиксатора в двух положениях, которым соответствуют два значения объема аэрометрического тела V„ и v2.

1092378

Составитель Л.Свешникова

Техред Т.Дубинчак Корректор В.Бутяга

Редактор М. Циткина.Заказ 3245/26 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство работает следующим образом.

Аэрометрическое тело 2 приводит в первое состояние †. когда шпильки фиксатора 6 входят в отверстие а на направляющих 5 и тело имеет объем Ч .

Затем его устанавливают на чашку весов 1, приводят весы в положение равновесия путем наложения тарного груэа Т на другую чашку весов 1 и снимают показания по шкале весов 1. По-, 10 ложению равновесия соответствует уравнение шт Чтp Ъ " p+ о5 где, Чт — масса и объем тарного 15 груза;

g — плотность воздуха;

ma,Ó, — масса и объем аэромет- . рического тела отсчет положения равно- 2О весия по шкале весов, цена деления шкалы весов.

После этого снимают с весов 1 тело 2 и переводят его во второе состояние, когда шпильки фиксатора б входят в отверстие Ь на направляющих 5 и тело имеет объем Y2,Cíoâà устанавливают его на весы 1 и приводят их в положение равновесия путем наложения гирь на чашку весов 1 с аэрометрическим телом 2.

При .этом гири компенсируют приращение аэростатической силы, вызванное увеличением объема аэростатического тела 2. Этому положению равновесия соответствует уравнение

m -V

Из уравнений 1 и 2 получаем формулу для определения плотности воздуха

Р=

Ч2-Ч + Ь

Относительная погрешность определения плотности воздуха - - следующая.

d"ð (т) уv

m V где РЧ вЂ” абсолютная суммарная погрешность измерения объема гирь и приращения объема аэростатического тела:

V V2 Ч1 Ч3

Измерив эйачение кажущегося изменения массы аэрометрического тела на весах и заранее измерив значение изменения его объема, определяют плотность воздуха. При этом точность определения плотности воздуха увеличивается эа счет того, что взвешивание производят при неизменных значениях массы аэрометрического тела и при одних и тех же внешних условиях, что позволяет повысить точность измерений с относительной погрешностью 0,001 см и уменьшить время измерения с 45 до 10 мин.