專利名稱：一種測(cè)量裝置及采用該裝置測(cè)量密度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體材料或液體的密度物理參數(shù)測(cè)量裝置和測(cè)量方 法，尤其是形狀不規(guī)則固體和粘稠液體、混合不均勻的液體混合物的 平均密度物理參數(shù)測(cè)量。
背景技術(shù)：
密度是物質(zhì)的一個(gè)物理參數(shù)，在很多領(lǐng)域需要使用該物理參數(shù)。 在一些測(cè)量混合物成分比例的應(yīng)用中，也通過測(cè)量混合液的平均密度 的方法來確定各相的含量?，F(xiàn)有基于稱量基礎(chǔ)的密度測(cè)量方法很多， 如利用阿基米德原理的上壓、下墜法，其它如杠桿法、連通器法等， 其它非基于稱量原理的如壓強(qiáng)法、射線法、微波技術(shù)方法等。這些測(cè) 量方法有的因容器讀數(shù)和稱量設(shè)備精度的問題造成測(cè)量精度不高，有 的對(duì)測(cè)量裝置設(shè)計(jì)加工精度、技術(shù)難度要求很高，成本昂貴且測(cè)量時(shí) 間長(zhǎng)，尤其對(duì)于像含水原油一類的粘稠液體的密度快速測(cè)量，還未見 相關(guān)的發(fā)明的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種測(cè)量裝置及采用該裝置 測(cè)量密度的方法，該測(cè)量方法簡(jiǎn)單，操作步驟少，所涉及測(cè)量裝置設(shè) 計(jì)加工方便、成本低廉，在參照液體密度已知的前提下，可得到被測(cè) 物的實(shí)際密度，如果參照液的密度未知，可得到被測(cè)物相對(duì)參照液的 相對(duì)密度。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 一種測(cè)量裝置，包括一個(gè)樣品容器，其特征在于所述樣品容器 由上部開口的容器本體和容器蓋兩部分組合而成，容器蓋和容器本體 之間可保持液密封，容器蓋上具有至少一個(gè)液體可注入的細(xì)管，所述
細(xì)管上設(shè)有一個(gè)作為停止注入液體的參考點(diǎn)T，所述細(xì)管在參考點(diǎn)T 位置的橫截面面積與容器本體的平均橫截面面積的比值小于0. 2，所 述測(cè)量裝置還設(shè)有可將液體從細(xì)管進(jìn)入的注入裝置。
由以上技術(shù)方案可知由于細(xì)管與容器本體相比相對(duì)細(xì)小，當(dāng)液 體從細(xì)管注入，液面逐漸升高至參考點(diǎn)時(shí)，細(xì)管橫截面的面積越小， 其測(cè)量的結(jié)果就越準(zhǔn)確。另外樣品容器分成容器本體和容器蓋兩部 分，既方便固體或粘稠液體的置入，又方便內(nèi)部清洗，比市場(chǎng)現(xiàn)有小 口容器有極大的優(yōu)越性。該裝置加工方便、成本低廉，加工精度要求 低，批量生產(chǎn)時(shí)加工一致性要求也不高，特別適合于批量生產(chǎn)。
本發(fā)明還涉及一種測(cè)量密度的方法，包括下列步驟
1) 將權(quán)利要求1所述的樣品容器放在稱量設(shè)備上，記錄整個(gè)空樣品 容器的重量值W。；
2) 將參照液倒入空容器本體，蓋上容器蓋，再采用權(quán)利要求1所述 的注入裝置將參照液從細(xì)管注入，直至液面上升到參考點(diǎn)T,稱量并
記錄樣品容器及參照液總的重量值w1;
3) 將被測(cè)物置入空容器本體中，蓋上容器蓋，稱量并記錄樣品容器 及被測(cè)物總的重量值W2，再采用權(quán)利要求1所述的注入裝置將參照液 從細(xì)管注入，直至液面上升到參考點(diǎn)T，稱量并記錄樣品容器、被測(cè) 物及參照液總的重量值W3;
4) 假定參照液的密度為P。，將上述步驟測(cè)得的重量值W。,W,按公式 體積Vn 二 (W,- W。) /P。進(jìn)行運(yùn)算，得到樣品容器的體積V。；
5) 上述步驟測(cè)得的重量值W2、 W3按公式體積Vx 二 V。 - (W3- W2) / P 。進(jìn) 行運(yùn)算，得到被測(cè)物的體積Vx;
6) 上述步驟測(cè)得的重量值W。、 W2、按公式重量Mx 二 (W2- Wo)進(jìn)行運(yùn) 算，得到被測(cè)物的重量Mx;
7) 將上述步驟運(yùn)算得到的被測(cè)物體積、、被測(cè)物的重量M,按公式密 度Px 二 Mx / Vx進(jìn)行運(yùn)算，可得到被測(cè)物的密度Px。
進(jìn)一步地按公式被測(cè)物密度Px = Mx / Vx = P *( W2 - W。) /(Wr W。- W3+W2);可得到被測(cè)物相對(duì)于參照液的密度Px/p。 二 (W2 — W。) / (Wi- Wq— W3+ W2)。
由以上測(cè)量方法可知，本發(fā)明的測(cè)量密度的方法簡(jiǎn)單，操作步驟 少，在參照液體密度己知時(shí)，可得到被測(cè)物體實(shí)際密度；在參照液體 密度未知時(shí)，所得被測(cè)物密度值為相對(duì)參照液密度的相對(duì)值，所涉及 測(cè)量裝置設(shè)計(jì)加工方便、成本低廉、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，尤其適合于像原 油一類的粘稠液體的密度測(cè)量和成分分析。該方法具有容器參數(shù)自校 正功能，所以對(duì)容器的加工精度和一致性均無高要求；使用的稱量數(shù) 值為相對(duì)值，所以對(duì)稱量設(shè)備的絕對(duì)精度無要求，避免了傳統(tǒng)測(cè)量方 法中因稱量精度標(biāo)定引入的誤差；由于參照液的密度可以是未知，該 方法尤其解決了油田生產(chǎn)中原油含水率的快速測(cè)量難題；整個(gè)測(cè)量過 程中需處理的數(shù)據(jù)只有幾個(gè)稱量數(shù)值，通過獲取承重信號(hào)，可使用微 機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)非常容易地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)結(jié)果計(jì)算和測(cè)量結(jié)果的后期使 用處理。


圖1為本發(fā)明測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
參見圖l，本發(fā)明的測(cè)量裝置，包括一個(gè)樣品容器，樣品容器由
上部開口的容器本體1和容器蓋2兩部分組合而成，容器蓋2和容器
本體1之間可采用磨砂接口或螺紋等方式連接，容器本體1的上部開
口適合形狀不規(guī)則的固體或粘稠的液體被測(cè)物放入或倒入，容器蓋2 與容器本體l蓋合后應(yīng)具有較強(qiáng)的密封性，內(nèi)部的液體不會(huì)漏出，容
器蓋2上具有至少一個(gè)液體可注入的細(xì)管3，細(xì)管3上設(shè)有一個(gè)作為 停止注入液體的參考點(diǎn)T，細(xì)管3在參考點(diǎn)T位置的橫截面面積S。 與容器本體的平均橫截面面積S,的比值小于0. 2，若容器蓋2上的細(xì) 管3為多個(gè)時(shí)，橫截面面積S。應(yīng)是多個(gè)細(xì)管橫截面面積的總和，測(cè)得 容器本體總?cè)莘eV、容器本體內(nèi)部最大深度H，利用公式平均橫截 面面積V/H,計(jì)算得到容器本體的平均橫截面面積Si，測(cè)量裝置 還設(shè)有可將液體從細(xì)管3進(jìn)入的注入裝置，注入裝置由液體注入頭4 和液體輸送部分5組成，注入頭4可以伸入容器蓋2上的細(xì)管3內(nèi)， 將液體輸送部分5送來的液體注入容器，直到容器內(nèi)的液體液面到達(dá) 參考點(diǎn)T位置，當(dāng)然該注入裝置可以采用注射器等現(xiàn)有技術(shù)中描述的 其它裝置。本測(cè)量裝置由于細(xì)管3與容器本體1相比相對(duì)細(xì)小，當(dāng)液 體從細(xì)管注入，液面逐漸升高至參考點(diǎn)時(shí)，由于人眼讀數(shù)誤差的原因， 細(xì)管橫截面的面積越小，其測(cè)量的結(jié)果就越準(zhǔn)確。 下面舉例說明本發(fā)明測(cè)量密度的具體方法
給定l桶純水(參照液)和l桶純油(被測(cè)物)，測(cè)量純油相對(duì)
于純水的密度 P油/ P水。
測(cè)量步驟如下X以下的重量值為稱重設(shè)備輸出的內(nèi)碼值，非實(shí)際
重量)
1) 將上述測(cè)量裝置的樣品容器放在線性度較高的稱量設(shè)備上，記錄
整個(gè)空樣品容器的重量值W。 二 331256;
2) 將作為參照液的純水倒入空容器本體l，蓋上容器蓋2，再采用注 入裝置將純水參照液從細(xì)管3注入，直至液面上升到參考點(diǎn)T，記錄
此時(shí)整個(gè)樣品容器及純水參照液總的重量值Wi = 587200;
3) 將樣品容器從稱量設(shè)備上取下倒出純水參照液，清洗干凈并擦干； 將待測(cè)純油倒入空容器本體l中，蓋上容器蓋2，放在稱量設(shè)備上， 并記錄整個(gè)樣品容器及純油總的重量值W2 = 515200;再采用注入裝 置將純水參照液從細(xì)管3注入，直至液面上升到參考點(diǎn)T，稱量并記 錄此時(shí)整個(gè)樣品容器、待測(cè)純油和純水參照液總的重量值W:、二 571300;
4) 假定純水的密度為P。，將上述步驟測(cè)得的重量值W。、Wi按公式體積 V。 = (W廣W。) / p。進(jìn)行運(yùn)算，得到樣品容器的體積V(,;
5) 上述步驟測(cè)得的重量值W2、 W3按公式體積Vx = V。 - (W'廠W2) / P 0進(jìn) 行運(yùn)算，得到純油的體積Vx;
6) 上述步驟測(cè)得的重量值W。、 W2、按公式重量Mx 二 (W2- W())進(jìn)行運(yùn) 算，得到純油的重量M,;
7) 將上述步驟運(yùn)算得到的純油的體積Vx、純油的重量M按公式密度 Px 二 Mx / Vx進(jìn)行運(yùn)算，可得到純油的密度Px。
8) 使用上述發(fā)明內(nèi)容中的計(jì)算公式
Px 二 Mx / Vx = P。 *( W2 - W0) / (W「 W0- W3+ W2); 可得到純油相對(duì)于純水的密度P油/P水=(W2 - W ) / (W「 W。- W3 + W2) = (515200 - 331256) / (587200 - 331256 - 571300 + 515200) = 0.920 (保留小數(shù)點(diǎn)后3位)
稱量設(shè)備的線性度及穩(wěn)定性越高，測(cè)量結(jié)果越精確，稱量設(shè)備的 重量值讀數(shù)可以無單位刻度標(biāo)定，只要滿足稱量的線性度。最終結(jié)果 中與各次測(cè)量重量值相關(guān)的部分為兩部分重量的比值，因此上述步驟 中涉及的重量值不必為真實(shí)重量值，可以為未經(jīng)過刻度標(biāo)定的稱重內(nèi) 碼值，這就避免了常規(guī)稱量方法因刻度標(biāo)定引入的誤差。
8
實(shí)施例2:
現(xiàn)有密度為1的水(參照液)，測(cè)定一未知固體的密度。
測(cè)量步驟如下(以下的重量值為稱重設(shè)備輸出的內(nèi)碼值，非實(shí)際 重量)
1) 將上述測(cè)量裝置的樣品容器放在線性度較高的稱量設(shè)備上，記錄
整個(gè)空樣品容器的重量值W。 二 331256;
2) 將作為參照液的水倒入空容器本體l，蓋上容器蓋2，再采用注入 裝置將水從細(xì)管3注入，直至液面上升到參考點(diǎn)T，記錄此時(shí)整個(gè)樣 品容器及水參照液總的重量值Wt 二 587230;
3) 將樣品容器從稱量設(shè)備上取下倒出水參照液，清洗干凈并擦干； 將固體被測(cè)物倒入空容器本體1中，蓋上容器蓋2，放在稱量設(shè)備上， 并記錄整個(gè)樣品容器及固體被測(cè)物總的重量值W2 =379260;再采用注 入裝置將水參照液從細(xì)管3注入，直至液面上升到參考點(diǎn)T，稱量并 記錄此時(shí)整個(gè)樣品容器、固體被測(cè)物和水參照液總的重量值W:,二
613638;;
4) 假定水的密度為P。，將上述步驟測(cè)得的重量值W(,見按公式體積V。
=(W「 W。) /Po進(jìn)行運(yùn)算，得到樣品容器的體積V',;
5) 上述步驟測(cè)得的重量值W2、 W3按公式體積Vx = V(1 - (W:「 W2) / P 進(jìn) 行運(yùn)算，得到固體被測(cè)物的體積V"
6) 上述步驟測(cè)得的重量值W。、 W2、按公式重量Mx = (W2- W。)進(jìn)行運(yùn) 算，得到固體被測(cè)物的重量Mx;
7) 將上述步驟運(yùn)算得到的固體被測(cè)物的體積Vx、重量Mx按公式密度 Px = Mx / Vx進(jìn)行運(yùn)算，可得到固體被測(cè)物的密度Px。
8) 使用上述發(fā)明內(nèi)容中的計(jì)算公式
Px 二 Mx / Vx = Po *( W2 - Wfl) / (W,— Wo- W3+ W2); 可得到未知固體相對(duì)于水的密度P固/P7K = ( W2 - W ) / (Wr w。-W3+W2)= (379260 - 331260)/ (587230 - 331260 - 613638 + 379260) =2.223 (保留小數(shù)點(diǎn)后3位)
本例中已知水的密度為1，則被測(cè)物的實(shí)際密度為2. 223。 實(shí)施例3:
給定1桶純水和1桶純油，另有該純油和純水組成的混合物，混 合物比例未知，需測(cè)量混合物中水的體積含量和質(zhì)量含量。
測(cè)量步驟如下(以下的重量值為稱重設(shè)備輸出的內(nèi)碼值，非實(shí)際重 量)
① 假定水的密度為1 (該值可任意假設(shè)，不影響最終測(cè)量結(jié)果)；
② 采用實(shí)施例1的方法測(cè)得純油的密度值為P M = 0. 920;
③ 同樣采用實(shí)施例1的方法測(cè)得油水混合物密度值為P = 0. 972;
使用混合物密度與相含量比例的關(guān)系公式，計(jì)算
水的體積含量=(p混—p油)/ (1 -p油)=0.650 水的質(zhì)量含量=水的體積含量/ PS = 0.669 ,. 即水含量的體積百分比為65.0%，質(zhì)量含量百分比為66.9%;
權(quán)利要求
1、一種測(cè)量裝置，包括一個(gè)樣品容器，其特征在于所述樣品容器由上部開口的容器本體(1)和容器蓋(2)兩部分組合而成，容器蓋(2)和容器本體(1)之間可保持液密封，容器蓋(2)上具有至少一個(gè)液體可注入的細(xì)管(3)，所述細(xì)管(3)上設(shè)有一個(gè)作為停止注入液體的參考點(diǎn)T，所述細(xì)管(3)在參考點(diǎn)T位置的橫截面面積與容器本體(1)的平均橫截面面積的比值小于0.2，所述測(cè)量裝置還設(shè)有可將液體從細(xì)管(3)進(jìn)入的注入裝置。
2、 一種密度測(cè)量的方法，其特征在于包括下列步驟-1) 將權(quán)利要求1所述的樣品容器放在稱量設(shè)備上，記錄整個(gè)空樣品 容器的重量值W。；2) 將參照液倒入空容器本體(1)，蓋上容器蓋(2)，再采用權(quán)利要 求1所述的注入裝置將參照液從細(xì)管(3)注入，直至液面上升到參 考點(diǎn)T，稱量并記錄樣品容器及參照液總的重量值W1;3) 將被測(cè)物置入空容器本體中(1)，蓋上容器蓋(2)，稱量并記錄 樣品容器及被測(cè)物總的重量值W2，再采用權(quán)利要求1所述的注入裝置 將參照液從細(xì)管(3)注入，直至液面上升到參考點(diǎn)T，稱量并記錄 樣品容器、被測(cè)物及參照液總的重量值W3;4) 假定參照液的密度為p。，將上述步驟測(cè)得的重量值W(,、Wi按公式 體積V。 = (W,- W。) /p。進(jìn)行運(yùn)算，得到樣品容器的體積V。；5) 上述步驟測(cè)得的重量值W2、 W3按公式體積Vx 二 V - (W3- W2) / p fl進(jìn) 行運(yùn)算，得到被測(cè)物的體積Vx;6) 上述步驟測(cè)得的重量值W。、 W2、按公式重量Mx = (W2- WQ)進(jìn)行運(yùn)算，得到被測(cè)物的重量Mx;7)將上述步驟運(yùn)算得到的被測(cè)物體積Vx、被測(cè)物的重量Mx按公式密 度Px = Mx / Vx進(jìn)行運(yùn)算，可得到被測(cè)物的密度Px。 3、如權(quán)利要求2所述一種密度測(cè)量的方法，其特征在于按公式被 測(cè)物密度Px = Mx / Vx = P。 *( W2 - Wo) / (W「 W(>- W3+ W2); 可得到被測(cè)物相對(duì)于參照液的密度Px/p。 = (W2 - W。) / (Wr Wo-W3+ W2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量裝置及測(cè)量密度的方法，包括一個(gè)樣品容器，所述樣品容器由上部開口的容器本體和容器蓋兩部分組合而成，容器蓋和容器本體之間可保持液密封，容器蓋上具有至少一個(gè)液體可注入的細(xì)管，所述細(xì)管上設(shè)有一個(gè)作為停止注入液體的參考點(diǎn)T，所述細(xì)管在參考點(diǎn)T位置的橫截面面積與容器本體的平均橫截面面積的比值小于0.2，所述測(cè)量裝置還設(shè)有可將液體從細(xì)管進(jìn)入的注入裝置。本發(fā)明的測(cè)量密度的方法簡(jiǎn)單，操作步驟少，在參照液體密度已知時(shí)，可得到被測(cè)物體實(shí)際密度；在參照液體密度未知時(shí)，所得被測(cè)物密度值為相對(duì)參照液密度的相對(duì)值，所涉及測(cè)量裝置設(shè)計(jì)加工方便、成本低廉、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，尤其適合于像原油一類的粘稠液體的密度測(cè)量和成分分析。
文檔編號(hào)G01N9/00GK101349630SQ200810120618
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者王云平 申請(qǐng)人:王云平