本實用新型涉及氣體密度的測量裝置，具體地，涉及一種快速精確測量氣體密度的裝置。
背景技術：
：密度就是指單位體積里物質(zhì)質(zhì)量的多少，ρ。利用這個定義來計算物質(zhì)的密度，是件簡單的事情。但是實驗中如何去測量物質(zhì)的密度卻不是一件簡單的事情，特別是對于我們看不見、摸不著的空氣，精確測量它的密度就更困難了。測量的主要難點在于：1、空氣很輕，會到處流動，如何收集它并精確稱出它的質(zhì)量，需要有精密實驗儀器；2、空氣沒有形狀，如何精確測量空氣體積，需要設計合理的方案才行。另外，其他類型的氣體密度測量也會存在一些問題，現(xiàn)有很多產(chǎn)品無法提供方便的測量操作以及準確的測量結(jié)果。經(jīng)對現(xiàn)有技術檢索，中國實用新型專利ZL201120148120.8，公開一種測量空氣密度的裝置，包括用于檢測空氣溫度的溫度傳感器、用于檢測空氣濕度的濕度傳感器、用于檢測空氣壓力的壓力傳感器、用于檢測空氣中二氧化碳含量的二氧化碳傳感器、分別與所述溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器和二氧化碳傳感器相連的參數(shù)采集模塊、與所述參數(shù)采集模塊相連的微處理器模塊、和與所述微處理器模塊相連的顯示模塊。上述ZL201120148120.8，其測量的原理是基于空氣摩爾質(zhì)量和空氣密度的經(jīng)驗公式，通過測量壓力、溫度、濕度、二氧化碳含量等，計算得到空氣摩爾質(zhì)量和空氣密度的。這種方法存在的主要問題是：利用經(jīng)驗公式計算空氣密度，嚴格意義上講，用這個方法得到的空氣密度值是理論計算值或理論預測值；無法測量經(jīng)驗公式無法描述的環(huán)境的空氣密度。當環(huán)境發(fā)生很大變化時，如在煤礦或者空氣污染很嚴重的地方，空氣摩爾質(zhì)量無法用經(jīng)驗公式得出，也就無法使用上述裝置。因此，上述專利中測量空氣密度的裝置得到的空氣密度值是理論計算值或理論預測值，且無法用于其他環(huán)境的空氣密度測量，適用范圍有限。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種快速精確測量氣體密度的裝置，用該裝置不僅能夠測量空氣密度，還能測量其他氣體密度，操作簡便、快速、精準、便攜、省時，各種環(huán)境下的氣體密度均能測量，具有普遍適用性。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：一種快速精確測量氣體密度的裝置，包括：抽氣充氣部件、密封部件、氣壓傳感部件、質(zhì)量測量部件、計算部件和顯示部件，其中：所述抽氣充氣部件連接所述密封部件，用于對所述密封部件抽氣或充氣；所述密封部件設有空腔，通過所述抽氣充氣部件調(diào)節(jié)所述空腔氣體的氣壓；所述氣壓傳感部件輸入端用于檢測所述密封部件內(nèi)部抽氣或充氣過程不同時刻的氣壓，所述氣壓傳感部件輸出端連接所述計算部件；所述質(zhì)量測量部件輸入端用于測量與所述氣壓傳感部件測量時刻對應的所述密封部件質(zhì)量，所述質(zhì)量測量部件輸出端連接所述計算部件；所述計算部件輸入端連接所述氣壓傳感部件和所述質(zhì)量測量部件，所述計算部件輸出端連接所述顯示部件，所述計算部件用于根據(jù)所述密封部件內(nèi)部氣體體積和所述密封部件質(zhì)量計算氣體密度；所述顯示部件用于顯示所述計算部件的氣體密度結(jié)果。優(yōu)選地，所述顯示部件包括氣壓顯示部件、質(zhì)量顯示部件、密度顯示部件，這三個顯示部件為集成的一個顯示部件，或者為三個單獨的顯示部件；采用集成的一個顯示部件時，所述顯示部件同時連接所述氣壓傳感部件、所述質(zhì)量測量部件和所述計算部件；采用三個單獨的顯示部件時，所述氣壓顯示部件連接所述氣壓傳感部件，質(zhì)量顯示部件連接所述質(zhì)量測量部件，所述密度顯示部件連接所述計算部件。更優(yōu)選地，采用三個單獨的顯示部件時，所述氣壓傳感部件和所述氣壓顯示部件采用一體化結(jié)構的電子產(chǎn)品。更優(yōu)選地，采用三個單獨的顯示部件時，所述質(zhì)量測量部件和所述質(zhì)量顯示部件采用一體化結(jié)構的電子產(chǎn)品。更優(yōu)選地，采用三個單獨的顯示部件時，所述計算部件和所述密度顯示部件采用一體化結(jié)構的電子產(chǎn)品。優(yōu)選地，所述密封部件為透明密封罐。本實用新型使用時，先得到密封部件內(nèi)氣體的體積，通過改變密封部件內(nèi)氣體量和氣壓，然后通過氣壓傳感部件獲得密封部件內(nèi)的氣壓，通過質(zhì)量測量部件測量改變密封部件內(nèi)氣體后密封部件的質(zhì)量，根據(jù)測量結(jié)果采用計算部件，得到環(huán)境氣壓下的氣體密度。所述計算部件用于根據(jù)所述密封部件內(nèi)部氣體體積和所述密封部件質(zhì)量計算氣體密度。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果：本實用新型結(jié)構設置簡單合理，通過可抽氣和充氣的密封部件，測量抽氣后和充氣后密封罐的質(zhì)量和罐內(nèi)氣壓，實現(xiàn)對氣體密度的快速精確測量，具有如下優(yōu)點：操作簡便、省時、精準，便攜，利用日常生活用品包括手機、抽氣密封罐和電子天平等，可隨時測量不同環(huán)境的氣體密度，適用性強，具有很大的應用市場和潛力。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：圖1為本實用新型一實施例結(jié)構框圖；圖2為本實用新型另一實施例結(jié)構框圖；圖3為本實用新型一實施例中具體應用結(jié)構示意圖；圖4為本實用新型一實施例密封部件中空氣質(zhì)量隨氣壓變化圖；圖5為本實用新型另一實施例密封部件中空氣質(zhì)量隨氣壓變化圖；圖中：抽氣充氣部件1、密封部件2、氣壓傳感部件3、質(zhì)量測量部件4、計算部件5、氣壓顯示部件6、質(zhì)量顯示部件7、密度顯示部件8。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本實用新型的保護范圍。如圖1所示，一種快速精確測量氣體密度的裝置的實施例結(jié)構，該實施例中采用三個單獨的顯示部件，即：氣壓顯示部件6、質(zhì)量顯示部件7和密度顯示部件8。具體的，所述裝置包括：抽氣充氣部件1、密封部件2、氣壓傳感部件3、氣壓顯示部件6、質(zhì)量測量部件4、質(zhì)量顯示部件7、計算部件5和密度顯示部件8，其中：所述抽氣充氣部件1連接所述密封部件2，用于對所述密封部件2抽氣或充氣；所述密封部件2設有空腔，通過所述抽氣充氣部件1調(diào)節(jié)所述空腔空氣的氣壓；所述氣壓傳感部件3輸入端用于檢測所述密封部件2空腔抽氣或充氣過程不同時刻的氣壓，所述氣壓傳感部件3的輸出端連接所述計算部件5和所述氣壓顯示部件6；所述質(zhì)量測量部件4用于測量與所述氣壓傳感部件3測量時刻對應的所述密封部件2質(zhì)量，所述質(zhì)量測量部件4輸出端連接所述計算部件5和所述質(zhì)量顯示部件7；所述計算部件5輸用于計算空氣密度，所述計算部件5輸出端鏈接所述密度顯示部件8；所述氣壓顯示部件6用于顯示所述氣壓傳感部件3的檢測結(jié)果，所述質(zhì)量顯示部件7用于顯示所述質(zhì)量測量部件4的測量結(jié)果，所述密度顯示部件8用于顯示所述計算部件5獲得的空氣密度結(jié)果。所述計算部件5根據(jù)所述密封部件2內(nèi)部空氣體積和所述密封部件質(zhì)量計算空氣密度?；谏鲜龅难b置結(jié)構，在部分優(yōu)選實施方式中，所述抽氣充氣部件1為抽氣或充氣泵，或者也可以采用按壓式密封塞將空氣充入密封部件2中?；谏鲜龅难b置結(jié)構，在部分優(yōu)選實施方式中，所述氣壓傳感部件3和所述氣壓顯示部件6采用一體化結(jié)構的電子產(chǎn)品，該電子產(chǎn)品可以是智能終端，比如智能手機等?；谏鲜龅难b置結(jié)構，在部分優(yōu)選實施方式中，所述質(zhì)量測量部件4和所述質(zhì)量顯示部件7可以采用常用的電子天平。基于上述的裝置結(jié)構，在部分優(yōu)選實施方式中，所述計算部件5和所述密度顯示部件8采用一體化結(jié)構的電子產(chǎn)品，該電子產(chǎn)品可以是智能終端，如電腦、智能手機等?；谏鲜龅难b置結(jié)構，在部分優(yōu)選實施方式中，所述氣壓顯示部件6、質(zhì)量顯示部件7、密度顯示部件8，可以采用同一顯示部件實現(xiàn)。在其他實施例中，所述氣壓顯示部件6、質(zhì)量顯示部件7和密度顯示部件8也可以采用同一顯示部件實現(xiàn)，該顯示部件同時連接氣壓傳感部件3、質(zhì)量測量部件4、計算部件5，用于顯示氣壓、質(zhì)量和密度，具體可以參見圖2所示。當然，在另外的實施例中，所述氣壓顯示部件6、質(zhì)量顯示部件7的測量結(jié)果不用顯示，這兩個部件的結(jié)果直接輸出到計算部件5，顯示部件可以僅僅顯示計算部件5的最終氣體密度結(jié)果。實施例1基于上述裝置結(jié)構，如圖3所示，本實施例中所述密封部件2采用密封罐，所述密封罐連接有抽氣或充氣泵1；所述氣壓傳感部件3和氣壓顯示部件6采用一體化結(jié)構的智能手機；所述質(zhì)量測量部件4和質(zhì)量顯示部件7，采用電子天平。所述計算部件5和密度顯示部件8，采用電腦。當然，在其他實施例中，也可以采用其他的方式，這對本實用新型的實質(zhì)沒有影響。按照以下步驟進行空氣密度測試實驗：1、測量抽氣密封罐內(nèi)空氣的體積。采用質(zhì)量測量部件測量空密封罐的質(zhì)量，再測量裝滿水的密封罐的質(zhì)量，二者之差便是水的質(zhì)量，將水的質(zhì)量除以水的密度，估算出水的體積。水的體積就是空密封罐內(nèi)空氣的體積，在本實施例中為1216.38毫升。空密封罐內(nèi)空氣的體積減去實驗所用智能手機的體積，就是密封罐內(nèi)空氣的體積約為1150.39毫升。3、將智能手機調(diào)到氣壓顯示界面并放入密封罐內(nèi)，蓋上密封罐蓋子。4、將密封罐蓋緊，用抽氣泵從密封罐抽出少量空氣，用感量0.01電子天平測量抽氣后密封罐質(zhì)量，拍照記錄罐內(nèi)氣壓和密封罐質(zhì)量；抽氣泵重復抽氣，直到密封罐氣壓降至低氣壓。所得數(shù)據(jù)如表1所示，表1為抽氣改變密封罐內(nèi)氣體量，不同氣體量下的密封罐質(zhì)量和密封罐內(nèi)氣壓的測量值：表1氣壓(百帕)質(zhì)量(克)1024.07388.14912.750387.980850.330387.900739.760387.750647.450387.610555.990387.500457.850387.360362.230387.230262.030387.080通過上述數(shù)據(jù)，畫出密封罐整體質(zhì)量隨罐內(nèi)氣壓變化的曲線，擬合計算得到密封罐內(nèi)每百帕氣壓對應的空氣質(zhì)量為0.001380克。圖4中密封罐質(zhì)量隨密封罐內(nèi)氣壓變化圖，散點是實驗測量值，直線是擬合結(jié)果。計算密封罐內(nèi)氣壓和環(huán)境氣壓相等時密封罐內(nèi)空氣質(zhì)量為1.415克；密封罐內(nèi)空氣質(zhì)量除以密封罐內(nèi)空氣體積，計算得到所在環(huán)境的空氣密度為1.230克/升。此部分通過計算部件實現(xiàn)，最終結(jié)果通過顯示部件顯示。實施例21、測量抽氣密封罐內(nèi)空氣的體積。此步驟操作與實施例1相同。3、將智能手機調(diào)到氣壓顯示界面并放入抽氣密封罐內(nèi)，蓋上密封罐蓋子。4、用手動抽氣泵，將密封罐抽氣至低氣壓，用電子天平測量密封罐質(zhì)量，拍照記錄罐內(nèi)氣壓和密封罐質(zhì)量；按壓密封罐蓋子上的密封塞，將少量環(huán)境空氣充入密封罐，用電子天平測量進氣后密封罐質(zhì)量，拍照記錄罐內(nèi)氣壓和密封罐質(zhì)量；不斷重復充氣，直至密封罐氣壓升至大氣壓，所得數(shù)據(jù)表2所示，表2充氣式改變密封罐內(nèi)氣體量，測得不同氣體量下的密封罐質(zhì)量和密封罐內(nèi)氣壓數(shù)值：表2氣壓(百帕)質(zhì)量(克)224.070387.040351.530387.190463.130387.360532.770387.450618.120387.570720.840387.700854.770387.900942.350388.0301024.070388.140通過上述數(shù)據(jù)，畫出密封罐整體質(zhì)量隨罐內(nèi)氣壓變化的曲線，擬合計算得到密封罐內(nèi)每百帕氣壓對應的空氣質(zhì)量為0.001388克。圖5中密封罐質(zhì)量隨密封罐內(nèi)氣壓變化圖，散點是實驗測量值，直線是擬合結(jié)果。計算密封罐內(nèi)氣壓和環(huán)境氣壓相等時密封罐內(nèi)空氣質(zhì)量為1.423克。密封罐內(nèi)空氣質(zhì)量除以密封罐內(nèi)空氣體積，計算得到所在環(huán)境的空氣密度為1.237克/升。此部分通過計算部件實現(xiàn)，最終結(jié)果通過顯示部件顯示。通過以上實施例可以看出，本實用新型提出的裝置，采用的原理是基于密度的定義，即密度等于質(zhì)量除以體積。通過測量密封部件內(nèi)氣壓和密封罐部件的質(zhì)量，得到密封部件內(nèi)氣體質(zhì)量隨密封部件內(nèi)氣壓的變化，進而計算空氣密度。對于其他氣體的密度，參照上述操作步驟進行即可，無需太大調(diào)整，簡單方便。進一步的，本實用新型無需環(huán)境溫度、濕度、以及空氣摩爾質(zhì)量等信息，就能測出不同環(huán)境(包括不同溫度、不同濕度、不同氣壓)下的空氣密度(氣體密度)，操作簡單，使用方便。進一步的，本實用新型能測量復雜環(huán)境即經(jīng)驗公式無法描述的環(huán)境下(比如污染嚴重的環(huán)境或PM2.5指數(shù)高的環(huán)境)的空氣密度(氣體密度)，測量快速，結(jié)果精確，具有普遍性。進一步的，本實用新型不僅可以用來測量空氣密度，也可以用于測量不同氣體在不同環(huán)境下的密度，實用性強，具有普遍性。因此，本實用新型裝置具有操作簡便、快速、精準、便攜、省時的優(yōu)點，適用范圍廣，具有很好應用前景。以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容。當前第1頁1 2 3