CN110672178A

CN110672178A - 一种体积测量器

Info

Publication number: CN110672178A
Application number: CN201911055330.XA
Authority: CN
Inventors: 龚玉蓉; 杨云秋
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-01-10
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: CN110672178B

Abstract

本发明属于固体体积测量技术领域，针对现有技术在读取液面的变化时，容易产生人为的读数误差，进而导致实验数据严谨性不够的问题，提供了一种体积测量器，包括：载物器，载物器为底部封口的中空柱状体；液位传感器，液位传感器固定在载物器内，用于检测液位深度；显示器，用于接收并显示液位传感器的检测数值；还包括处理器，处理器与液位传感器及显示器电连接；处理器包括计算单元和启动单元；计算单元用于计算检测固体的体积，计算单元内存有检测固体的体积计算公式V＝(P2‑P1)S/ρg。和现有技术相比，使用本申请的装置，不存在人为的读数误差，可避免由此而导致的试验数据严谨性不够的问题。

Description

一种体积测量器

技术领域

本发明属于固体体积测量技术领域，尤其涉及一种体积测量器。

背景技术

在科学研究及实际生产中经常需要对实验试样或产品进行体积测量，体积的精准测量对实验研究的严谨性及产品生产的精准度具有直接的标尺作用。例如：实验室中科研工作者经常进行的电化学实验、腐蚀实验和摩擦磨损实验等，需要精准的测量试样的体积。

而在实验当中，在进行固体的体积测量时，现在科研工作者基本都是利用量筒(量杯)来进行测量，将待测量的固体放入装有液体的量筒(量杯)内，再通过量筒(量杯)的液面高度变化来计算固体的体积。

该方法不仅可以测量相对规则的固体，形状不规则的物体同样可以测量。但是，该种测量方法在读取液面的变化时，容易产生人为的读数误差，进而导致实验数据严谨性不够。

发明内容

本发明针对现有技术在读取液面的变化时，容易产生人为的读数误差，进而导致实验数据严谨性不够的问题，提供了一种体积测量器。

本发明提供的基础方案为：

一种体积测量器，包括：

载物器，载物器为底部封口的中空柱状体；

液位传感器，液位传感器固定在载物器内，用于检测液位深度；

显示器，用于接收并显示液位传感器的检测数值。

基础方案工作原理及有益效果：

将载物器内装入液体(如蒸馏水)，并使液体的液面高于液位传感器，检测固体的体积时，将检测固体放入载物器内，检测固体会没入载物器内的液体中，载物器的整体液位会升高；载物器内的液位升高后，液位传感器的检测值会发生变动；与液位传感器电连接的显示器会实时显示液位传感器的检测值。

科研工作者只需记录放入检测固体前的初始检测值，以及放入检测固体液面稳定下来后的检测值，结合载物器的内部底面积，就可以计算出检测固体的体积。

和现有技术相比，本申请不存在人为的读数误差，可避免由此而导致的试验数据严谨性不够的问题。

进一步，还包括处理器，处理器与液位传感器及显示器电连接；处理器包括计算单元和启动单元；

计算单元用于计算检测固体的体积，计算单元内存有检测固体的体积计算公式V＝(P2-P1)S/ρg；其中，P1为启动单元启动时液位传感器的检测值；P2为放入检测固体后，液位传感器检测值稳定后的数值；S为载物器的内部底面积；ρ为液体的密度；

启动单元用于启动处理器计算检测固体的体积。

名词解释：检测固体，即，科研工作者检测体积的固体。

这样，科研工作者将检测固体放入装载器后，不用对液位传感器检测得到的数据进行计算，直接就可得到检测固体的体积，更加方便，同时也更加高效。

进一步，处理器还包括计时单元和记录单元；计时单元用于进行计时；记录单元用于进行P1和P2的筛选和记录，当启动单元启动时液位传感器的检测数据记为P1，当液位传感器的检测数据发生变化再停止变化N秒后的数值记为P2。

这样能够准确的得到P1和P2的数值，进而准确的得到检测固体的体积。N的具体数值，本领域技术人员可依据液体的种类具体设置。

进一步，还包括支撑层，支撑层固定在载物器的内壁上，支撑层上方与下方的空间连通，液位传感器位于支撑层下方。

设置支撑层后，放入检测固体时，可将检测固体放在支撑层上，这样，可防止放入检测固体时，检测固体与液位传感器接触甚至压住液位传感器，液位传感器受到额外的压力，进而导致检测结果不准确。

进一步，支撑层为网状结构，支撑层的横截面与载物器的横截面相同。

采用这样的支撑层结构，与其他形状相比，放置检测物体时，直接放入即可，支撑层会将检测固体支撑住，不用担心检测固体掉到支撑层下方。

进一步，还包括底座，载物器的底部固定在底座的顶面；显示器及处理器均固定在底座上。

这样便于对显示器和处理器进行安装。

进一步，液位传感器固定在载物器底面。

和将液位传感器固定在载物器的侧壁相比，若将液位传感器固定在载物器的侧壁上，当液位传感器发生松动时，放入检测固体液位上升后，由于压强增大，液位传感器可能会向下发生微小的偏移，导致检测的结果出现不必要的误差；将液位传感器固定在载物器的底面，则可以避免出现这样的误差。

进一步，载物器为圆柱体。

和方形柱体相比，圆柱体更加便于拿取。

进一步，液位传感器用螺栓固定在载物器的底部。

和粘接相比，这样的固定方式更加稳固。

进一步，处理器为STM32系列的单片机。

与51系列单片机相比，STM32系列单片机的运算能力更加强大，与PLC控制器相比，STM32的成本更低。

附图说明

图1为本发明一种体积测量器实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：载物器1、液位传感器2、支撑层3、底座4、显示器5。

如图1所示，一种体积测量器，包括载物器1、液位传感器2、显示器5、处理器、支撑层3和底座4。

载物器1为底部封口的中空圆柱体，液位传感器2用螺栓固定在载物器1的内部底面，本实施例中，液位传感器2为上海邦盟成套电气有限公司生产的HEL-375型号高精度液位传感器2。该型号的液位传感器2的精确度高，误差范围为0.000001Pa，能够精确的进行液位检测。

和将液位传感器2固定在载物器1的侧壁相比，若将液位传感器2固定在载物器1的侧壁上，当液位传感器2发生松动时，放入检测固体液位上升后，由于压强增大，液位传感器2可能会向下发生微小的偏移，导致检测的结果出现不必要的误差；将液位传感器2固定在载物器1的底面，则可以避免出现这样的误差。

支撑层3为圆形的网状结构，且支撑层3的横截面与载物器1的横截面大小相等，支撑层3粘接在载物器1的内壁上，本实施例中，支撑层3位于载物器1高度三分之一处。这样的高度，在测量固体的体积时，支撑层3的上方有足够的空间装放固体。

底座4的一侧带有斜面。载物器1的底面粘接在底座4的顶面上；处理器嵌在底座4的侧壁内，处理器与液位传感器2及显示器5电连接；显示器5用螺栓固定在底座4的斜面上，显示器5用于显示液位传感器2的检测数值，还用于显示处理器的计算结果。

本实施例中，处理器为STM32系列的单片机。处理器包括启动单元、计算单元、计时单元和记录单元。

启动单元用于启动处理器进行检测固体的体积计算。

计算单元内存有检测固体的体积计算公式V＝(P2-P1)S/ρg；其中，P1为启动单元启动时液位传感器2的检测值；P2为放入检测固体后，液位传感器2检测值稳定后的数值；S为载物器1的内部底面积；ρ为液体的密度。本实施例中，使用的液体为蒸馏水。S的具体数值则可以提前测得。

计时单元用于进行计时。记录单元用于进行P1和P2的筛选和记录，当启动单元启动时液位传感器2的检测数据记为P1，当液位传感器2的检测数据发生变化再停止变化N秒后的数值记为P2。

具体实施过程如下：

在载物器1中装入蒸馏水，本实施例中，装入的蒸馏水的液面高度为载物器1高度的三分之二处。待液面稳定后，打开启动单元，此时，记录单元会记录下液位传感器2初始的检测数据P1；

之后，将检测固体(如铜块)放入载物器1中，由于设置了支撑层3，检测物体会落到支撑层3上，可以避免检测物体接触甚至压住液位传感器2，导致液位传感器2的检测数据不准确的情况。

检测固体放入载物器1中后会没入液体中，液面的高度会发生变化，待液面的高度稳定N秒，即，液位传感器2的检测数据再次稳定下来N秒后，记录单元会记录下液面再次稳定后，液位传感器2的检测数据P2。再然后，计算单元根据检测固体的体积计算公式V＝(P2-P1)S/ρg，对检测固体的体积进行计算。

之后，显示器5会在对处理器的计算结果进行显示。科研工作者只需对显示器5的显示结果进行记录即可。

实施例二

与实施例一不同的是，本实施例中，载物器的内壁上开有竖直的滑槽，滑槽有八道，八道滑槽均匀的分布在载物器1的侧壁上，滑槽内均滑动连接有滑块。还包括橡筋，橡筋的两端分别与滑块及载物器1的开口端粘接。

本实施例中，支撑层3的边沿与八个滑块粘接，支撑层3通过滑块及滑槽与载物器1滑动连接。

由于部分固体上有孔，放入载物器1后，若未将固体孔内的气体挤出，会导致测量结果出现不必要的误差。

采用本实施例中的装置，当固体放入载物器1后，固体落在支撑层3上后，在重力的作用下，会将支撑层3向下拉动，支撑层3向下滑动时，橡筋被拉长；之后，橡筋会收缩，进而带动支撑层3向上反弹，将固体向上弹起一定距离；再之后，在固体的重力作用下，支撑层3再次下层，如此往复，直到支撑层3与固体在载物器1内达到新的平衡。

在支撑层3和固体向下运动的过程中，会挤压下方的水，支撑层3下方的水会向上冲，载物器1内部的水流速度加快，从而将固体孔内的气体冲出，气体被挤出后变成气泡向上浮动、破开。

这样，固体放入载物器1后，其孔内的气体会被水冲出，进而可以有效避免固体的孔内的气体未挤出而导致的误差，进一步提高检测的精度。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种体积测量器，其特征在于，包括：

载物器，载物器为底部封口的中空柱状体；

显示器，用于接收并显示液位传感器的检测数值。

2.根据权利要求1所述的体积测量器，其特征在于：还包括处理器，处理器与液位传感器及显示器电连接；处理器包括计算单元和启动单元；

启动单元用于启动处理器计算检测固体的体积。

3.根据权利要求2所述的体积测量器，其特征在于：处理器还包括计时单元和记录单元；计时单元用于进行计时；记录单元用于进行P1和P2的筛选和记录，当启动单元启动时液位传感器的检测数据记为P1，当液位传感器的检测数据发生变化再停止变化N秒后的数值记为P2。

4.根据权利要求3所述的体积测量器，其特征在于：还包括支撑层，支撑层固定在载物器的内壁上，支撑层上方与下方的空间连通，液位传感器位于支撑层下方。

5.根据权利要求4所述的体积测量器，其特征在于：支撑层为网状结构，支撑层的横截面与载物器的横截面相同。

6.根据权利要求5所述的体积测量器，其特征在于：还包括底座，载物器的底部固定在底座的顶面；显示器及处理器均固定在底座上。

7.根据权利要求6所述的体积测量器，其特征在于：液位传感器固定在载物器底面。

8.根据权利要求7所述的体积测量器，其特征在于：载物器为圆柱体。

9.根据权利要求8所述的体积测量器，其特征在于：液位传感器用螺栓固定在载物器的底部。

10.根据权利要求9所述的体积测量器，其特征在于：处理器为STM32系列的单片机。