专利名称：固体密度智能测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对固态物质密度的自动测量装置。
目前尚未见到能够对固体密度进行自动测量的装置。广泛采用的方法是首先用天平称出被测件的质量m(克)，然后用天平称出该件在某种液体中的重量G(单位与质量同，均采用克)，从而可求出该件在液体中所受浮力F＝m－G(单位采用克)。量出该液体的温度，查出该液体在该温度下的密度q(单位为克／厘米3)，根据阿基米德原理，即可求出该固体被测件的体积V＝F／q(厘米2)。最后，用该固体被测件的质量除以其体积，即得其密度d＝m／V(克／厘米3)。采用这种方法的明显缺点是费工费时，效率低。在生产中，遇有大量坯料需逐一测量密度时，难以得到应用。如在钨钼丝的生产过程中，需对大量坯料逐一测量密度，并根据密度的不同值采用不同的工艺过程。但由于上述方法效率太低，生产中无法应用，所有的坯料只好采用同样的工艺过程，从而导致大量废品出现，浪费了大量材料、能源和工时。
本实用新型的目的是提供一种可快速、准确地测量固体密度的自动测量装置。
本实用新型的目的是通过下述方式实现的本固体密度智能测量装置由测质量部分、测体积部分、微电脑及配套的打印机组成。该装置测质量是通过荷重传感器测得被测件的重量获得的，一般当重量单位也用克时，同一物体的质量和重量在数值上的差别是可以忽略的。这一部分由盘(1)、荷重传感器(3)、放大器(4)、A／D转换器(5)组成，盘(1)固定于荷重传感器(3)的力敏感元件上，荷重传感器(3)的输出与放大器(4)的输入相连，放大器(4)的输出与A／D转换器(5)的输入相连，A／D转换器(5)输出的与被测件质量成正比的信号输入到微电脑(16)中；测体积部分由装有液体的量筒(11)、电动机(12)、齿轮副(13)、丝杠(8)、螺母(9)、编码器(6)、计数器(7)、探针(10)组成，探针(10)与螺母(9)固联在一起，编码器(6)与丝杠(8)固联在一起，电机(12)由微电脑(16)通过驱动电路(14)控制，由探针(10)测得的被测件放入量筒(11)前后量筒中的液面高度经计数器(7)对编码器(6)的脉冲进行计数后变成数字信号输入到微电脑中。最后，由微电脑(16)对输入的数据进行处理、运算，求出该固体被测件的密度值，并由打印机(15)打印出测量结果。在测质量部分中，盘(1)可经一个常开微动开关(2)与微电脑(16)的中断输入相接，以实现电脑(16)对测质量程序的控制。测体积部分中，探针(10)可与微电脑(16)的中断输入相接，以实现微电脑(16)对测体积程序的控制。
本实用新型的目的还可通过下述方式来实现，这一方式中除测体积部分与上述方式不同外，其余均与上述方式相同。本方式中，测体积部分由装有液体的量筒(11)、步进电机(18)、丝杠(8)、螺母(9)、探针(10)组成，探针(10)与螺母(9)固联在一起，微电脑(16)通过发出脉冲信号经驱动电路(17)放大后对步进电机(18)进行控制，由探针(10)测得的被测件放入量筒(11)前后量筒中的液面高度经微电脑(16)对其所发脉冲计数后储存在微电脑(16)中。
图1为本实用新型实施例1的结构原理图。
图2为本实用新型实施例2的结构原理图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1。测质量时，被测件置于盘(1)上，荷重传感器(3)产生正比于被测件质量的电压u，经放大器(4)放大再经A／D转换器(5)变成数字量D，当被测件置于盘(1)上时，常开微动开关(2)闭合，Vp产生由高到低的负跳变，该跳变信号中断微电脑(16)现执行程序，转而执行中断服务程序，即数字量D送到内存某一单元，并计算出被测件的质量m。所测质量的相对误差可小于0.02％。测体积时，在被测件放入量筒前，微电脑(16)发出指令ZZ＝1、FZ＝0，经驱动电路(14)使电机(12)正向运转，通过齿轮副(13)驱动螺矩为1毫米的精密丝杠(8)转动，与螺母(9)固联一起的探针(10)便从基准位置开始向下运动，同时，与丝杠(8)固联的编码器(6)每周发出500脉冲，计数器(7)对此脉冲从零开始加法计数。当探针接触到液面时，Vg产生由高到低的负跳变，该跳变信号使微电脑(16)中断，发出ZZ＝0、FZ＝0的指令，电机停转，计数器的结果h1送入微电脑(16)某一内存单元。接着，微电脑发出ZZ＝0、FZ＝1的指令，电机反转，带动探针向上运动，并停到基准位置。此时被测件放入量筒(11)，量筒内液位升高。然后微电脑发出指令，再次使电机运转，驱动探针从基准位置开始作同样的往返运动，计数器同样对编码器发出的脉冲从零开始加法计数。当探针接触到液面时，Vg的负跳变使微电脑中断，电机停转，计数器结果h2送入微电脑某一内存单元，电机反转驱动探针退回到基准位置。然后，微电脑根据两次计数结果之差，计算出被测件放入量筒前后液面高度的变化量△h＝(h1－h2)厘米，进而求出被测件的体积V＝△h·A厘米3。其中，A为量筒的截面积。本装置所测物体体积相对误差可小于±0.1％。最后，微电脑根据密度公式d＝m／V，迅速计算出被测件密度，并由打印机(15)打印出测量结果。
如图2。本实施例与实施例1除测体积部分不同外，其余部分完全相同。其测体积部分的工作程序是被测件放入量筒前，微电脑(16)按步进电机的驱动要求顺序发出脉冲信号Va、Vb、Vc，经驱动电路(17)放大后驱动步进电机(18)正向转动，与螺母(9)固联一起的探针(10)便从基准位置开始向下运动，同时微电脑对所发脉冲从零开始加法计数。当探针接触到液面时，Vg产生由高到低的负跳变，该跳变信号使微电脑中断，停止发脉冲，并把计数结果送入某内存单元，而后，微电脑反顺序发脉冲信号，经驱动电路(17)放大后驱动步进电机(18)反向运转，探针便向上运动，回到基准位置后微电脑停止发脉冲，探针停到基准位置。被测件放入量筒后，微电脑控制步进电机带动探针作同样往复运动。根据两次计数结果之差采用与实施例1相同的方法，即可求出被测件的体积。
本实用新型的突出优点是在保证测量精度的前提下，大大提高了效率，测量过程自动进行，每件测量时间可小于1分钟。
本实用新型装置除可用于测量固态致密物质的密度外，还可测量含有气孔的固态物质的真密度、体积密度、气孔率、吸水率等。涉及领域包括有色金属、建材、耐火材料、玻璃、地矿等行业和部门，有较高的推广价值。
权利要求1.一种固体密度智能测量装置，由测质量部分、测体积部分、微电脑及配套的打印机组成；所说的测质量部分的放大器(4)的输出与A/D转换器(5)的输入相连，A/D转换器(5)输出的与被测件质量成正比的信号输入到微电脑(16)中；所说的测体积部分的电机(12)由微电脑(16)通过驱动电路(14)控制，由探针(10)测得的被测件放入量筒(11)前后量筒中的液面高度经计数器(7)对编码器(6)的脉冲进行计数后变成数字信息输入到微电脑(16)中，其特征在于所说的测质量部分还包括盘(1)和荷重传感器(3)，盘(1)固定于荷重传感器(3)的力敏感元件上，荷重传感器(3)的输出与放大器(4)的输入相联；所说的测体积部分还包括齿轮副(13)、丝杠(8)和螺母(9)，探针(10)与螺母(9)固联在一起，编码器(6)与丝杠(8)固联在一起。
2.根据权利要求1所述的固体密度智能测量装置，其特征在于测体积部分由装有液体的量筒(11)、步进电机(18)、丝杠(8)、螺母(9)、探针(10)组成，探针(10)与螺母(9)固联在一起，微电脑(16)通过发出脉冲信号经驱动电路(17)放大后对步进电机(18)进行控制，由探针(10)测得的被测件放入量筒(11)前后量筒中的液面高度经微电脑(16)对其所发脉冲计数后储存在微电脑(16)中。
3.根据权利要求1或2所述的固体密度智能测量装置，其特征在于测质量部分中，盘(1)经一个常开微动开关与微电脑(16)的中断输入相接。
4.根据权利要求1或2所述的固体密度智能测量装置，其特征在于测体积部分中，探针(10)与微电脑(16)的中断输入相接。
5.根据权利要求3所述的固体密度智能测量装置，其特征在于测体积部分中，探针(10)与微电脑(16)的中断输入相接。
专利摘要一种固体密度智能测量装置，由测质量部分、测体积部分、微电脑及配套的打印机组成，微电脑对整机进行控制，所测出的质量信号和体积信号分别输入微电脑中进行处理，计算出被测件的密度，最后由打印机打出。该装置结构小巧，操作简便，测量精度高，速度快。除用于测量致密物质的密度外，还可测量含有气孔的固态物质的真密度，体积密度、气孔率、吸水率等。
文档编号G01N9/02GK2082412SQ90204288
公开日1991年8月7日 申请日期1990年4月8日 优先权日1990年4月8日
发明者高瑜, 邸百凌, 果宝才 申请人:中国人民解放军信息工程学院