專利名稱:恒溫補(bǔ)償微壓計(jì)的制作方法
本發(fā)明與恒溫微壓計(jì)有關(guān)，這種儀器特別適應(yīng)于礦井通風(fēng)風(fēng)壓分布測(cè)定。但也完全可被用于其他工程技術(shù)上，例如大地地形高程測(cè)量、環(huán)境保護(hù)鑒測(cè)、氣象測(cè)定或諸如氣壓測(cè)定的領(lǐng)域上。
現(xiàn)有應(yīng)用于礦井通風(fēng)風(fēng)壓分布測(cè)定是采用恒溫壓差計(jì)-京大式氣壓差計(jì)的方法，這種儀器是根據(jù)“一定量空氣，在定容和恒溫條件下，其壓力亦不變”的基本原理制造的。恒溫是依靠裝在保溫瓶中的冰塊來(lái)維持的。由此得到的空氣壓力源，通過(guò)裝有油液(煤油)的U形管與外界空氣壓力進(jìn)行比較，以測(cè)得各測(cè)點(diǎn)的空氣壓差。京大式氣壓差計(jì)是目前國(guó)內(nèi)外具有代表性的先進(jìn)測(cè)壓差計(jì)，這種儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，操作方便，價(jià)格便宜，但也存在不少問(wèn)題，其主要缺點(diǎn)是所謂標(biāo)準(zhǔn)壓力源的空氣體積，隨著外界大氣壓力變化U形管油液的升降是一個(gè)變量，由于體積不能恒定，使儀器無(wú)法獲得穩(wěn)定不變的空氣壓力源。用直尺由U形管讀取壓差值，讀數(shù)精度大于0.3mm水柱，儀器誤差大。
本發(fā)明的目的是要提供一種誤差小、精度高并且能夠精確讀取壓差值的微壓計(jì)。
本發(fā)明因此提供了一種恒溫補(bǔ)償微壓計(jì)，該儀器采用恒溫空氣體積能夠補(bǔ)償?shù)姆椒?，使空氣壓力源的空氣體積在測(cè)壓時(shí)保持不變，從而獲得了穩(wěn)定的空氣壓力源，而恒溫容器空氣體積在測(cè)壓時(shí)能夠補(bǔ)償保持不變是采用垂直上下移動(dòng)液位玻璃管的方法實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)對(duì)甲基硅油液面透光特性的研究，利用硅油液面透光特性確定液位的方法對(duì)空氣壓力源空氣體積能夠補(bǔ)償保持不變進(jìn)行液位控制，而硅油液面透光特性確定液位的方法是利用硅油液面透光強(qiáng)度變化靈敏區(qū)確定液位及其微量變化(液位升降0.01mm便可驅(qū)動(dòng)uA表指針離開原來(lái)位置)的方法。
下面結(jié)合圖2、圖3、圖4進(jìn)一步對(duì)以上所述本發(fā)明的內(nèi)容作詳細(xì)的描述。
圖2是壓力補(bǔ)償示意圖。
圖3是硅油液面定位裝置示意圖。
圖4是硅油液面透光特性示意圖。
本儀器使用時(shí)，可先將截止閥打開，使恒溫容器內(nèi)液面和液位玻璃管內(nèi)液面處于同一水平位置，然后關(guān)閉截止閥，此時(shí)恒溫容器內(nèi)的空氣壓力等于外界大氣壓力，即P0＝P0;當(dāng)外界大氣壓力變化時(shí)，設(shè)其壓力增(減)量為△P，液位玻璃管內(nèi)液面必會(huì)相應(yīng)下降(或上升)，并離開了光敏管原來(lái)所確定的位置(由uA表指針確定)，而恒溫容器內(nèi)液面也相應(yīng)上升(或下降)，兩液面垂直高差為△h'，這時(shí)恒溫容器內(nèi)的空氣壓力則由P0增(或減)至P1，兩液面能量方程可寫為P1+△h'＝P0+△P，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤，使液位玻璃管的原來(lái)位置下降(或上升)，而恒溫容器內(nèi)液面也會(huì)相應(yīng)地下降(或上升)，直到液位玻璃管內(nèi)液面恢復(fù)到光敏管原來(lái)所確定的位置為止(或上升)，直到液位玻璃管內(nèi)液面恢復(fù)到光敏管原來(lái)所確定的位置為止(由uA表指針確定)，使之恒溫容器內(nèi)的空氣體積得以補(bǔ)償保持不變，因此提供一個(gè)穩(wěn)定的空氣壓力源，此時(shí)恒溫容器內(nèi)空氣壓力也必定恢復(fù)到原值P0，再列兩液面能量方程P0+△h＝P0+△P，式中△h為儀器補(bǔ)償高度，它可由粗細(xì)刻度尺讀得，由此得△P＝△h，即可求得外界大氣壓力的相對(duì)變化量(參見圖2壓力補(bǔ)償示意圖)。
按圖3、圖4所示，集光電珠(19)產(chǎn)生的光束透過(guò)液位玻璃管(5)及硅油液面(20)，最后投射到光敏管(18)的受光點(diǎn)上;僅1mm左右厚的液面透光帶，可分為三個(gè)基本透光帶，即上層的漸黑帶、中間的黑帶和下層的漸亮帶。當(dāng)液面移動(dòng)時(shí)，光敏管所感受的透光強(qiáng)度是按所示曲線繼續(xù)變化的，由曲線發(fā)現(xiàn)，在漸亮區(qū)透光強(qiáng)度變化率最大，稱為透光靈敏區(qū)，曲線中每一點(diǎn)都在uA表中有自己相應(yīng)的指針讀數(shù)，由此在uA表中所選定的定位點(diǎn)，也就準(zhǔn)確地代表了硅油液面在液位玻璃管中的相對(duì)位置。利用硅油液面透光特性來(lái)確定液位相當(dāng)準(zhǔn)確(液位升降0.01mm，uA表指針即離開了原來(lái)位置)，使儀器的精度得到了保證。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較，其優(yōu)點(diǎn)在于主要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(如測(cè)量范圍不限，分辨力＜0.01mm水柱，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定誤差＜0.25mm水柱，精度＜0.08mm水柱，恒溫性能內(nèi)外溫差6℃情況下△t＝0.03℃/小時(shí)，靈敏度很高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，等等)都超過(guò)目前國(guó)內(nèi)外同類儀器的水平。
本發(fā)明將在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上產(chǎn)生顯著的積極效果，特別是將使礦井通風(fēng)鑒測(cè)工作正常化、制度化成為可能，還將對(duì)促進(jìn)礦井生產(chǎn)、節(jié)約能源和保護(hù)工人、技術(shù)人員的健康和安全具有重要意義。本發(fā)明還將成為大地地形高程測(cè)量(代替蘇聯(lián)、日本和英國(guó)等生產(chǎn)的測(cè)高儀)、環(huán)境保護(hù)鑒測(cè)、氣象測(cè)定等方面的重要工具。
發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。
圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的恒溫補(bǔ)償微壓計(jì)的結(jié)構(gòu)原理圖。
該儀器由恒溫裝置和補(bǔ)償讀數(shù)系統(tǒng)兩部分組成。在灌滿蒸餾水的真空瓶膽(1)內(nèi)，裝有園柱形銅制恒溫容器(2)，其底部出口(3)通過(guò)軟皮管(4)與儀器右部的液位玻璃管(5)連接，向恒溫容器(2)內(nèi)注入適量硅油，以使其上部留有 1/2 空間，恒溫容器(2)又通過(guò)裝在直通管(7)端部的截止閥(8)的控制，可以根據(jù)測(cè)定需要，既可通過(guò)干燥器(9)與外界大氣相通，也可自行封閉，液位玻璃管(5)固定在帶有指針(10)和光電液位控制盒(11)的螺帽(12)上，光電液位控制盒(11)含有一個(gè)集光電珠(19)和光敏管(18)(如圖3所示)，液位玻璃管(5)上端則經(jīng)軟皮管(13)與被測(cè)大氣相通，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(14)帶動(dòng)螺桿(15)旋轉(zhuǎn)時(shí)，套在其上的螺帽(12)及液位玻璃管(5)等隨著垂直上下移動(dòng)，其精確位移量(或稱微壓補(bǔ)償量)可根據(jù)粗讀尺(16)及刻在轉(zhuǎn)盤上的細(xì)讀尺(17)的讀數(shù)確定，借助硅油液面透光特性及光敏管(18)相應(yīng)電阻值的變化，可由儀表(uA表)(21)準(zhǔn)確確定液面位置，電源由干電池(22)通過(guò)穩(wěn)壓裝置(23)供給，為了保持儀器垂直位置，在儀器上還裝有水準(zhǔn)泡(24)。
權(quán)利要求
1.一種恒溫補(bǔ)償微壓計(jì)，包括一個(gè)恒溫裝置和一個(gè)補(bǔ)償讀數(shù)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)恒溫裝置的空氣壓力源是一個(gè)空氣體積能夠補(bǔ)償保持不變的空氣壓力源。
2.按照權(quán)利要求
項(xiàng)1規(guī)定的恒溫補(bǔ)償微壓計(jì)，其特征在于所說(shuō)空氣體積能夠補(bǔ)償保持不變的空氣壓力源是采用垂直上下移動(dòng)液位玻璃管的方法實(shí)現(xiàn)的。
3.按照權(quán)利要求
項(xiàng)1和2規(guī)定的恒溫補(bǔ)償微壓計(jì)，其特征是所說(shuō)補(bǔ)償讀數(shù)系統(tǒng)在于利用了硅油液面透光特性確定液位的方法對(duì)空氣壓力源空氣體積能夠補(bǔ)償保持不變進(jìn)行液位控制。
4.按照權(quán)利要求
項(xiàng)3規(guī)定的恒溫補(bǔ)償微壓計(jì)，其特征在于所說(shuō)利用硅油液面透光特性確定液位的方法是利用硅油液面透光強(qiáng)度變化靈敏區(qū)確定液位及其微量變化(液位升降0.01mm便可驅(qū)動(dòng)uA表離開原來(lái)位置)方法。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種恒溫補(bǔ)償微壓計(jì)。該儀器的特點(diǎn)是采用恒溫容器空氣體積能夠補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ沟每諝鈮毫υ吹目諝怏w積在測(cè)壓時(shí)保持不變，從而解決了原有儀器恒溫容器空氣體積是個(gè)變值而無(wú)法獲得穩(wěn)定的空氣壓力源的問(wèn)題，這種穩(wěn)定的空氣壓力源是采用垂直上下移動(dòng)液位玻璃管的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)利用硅油液面透光特性確定液位的方法在測(cè)壓時(shí)進(jìn)行液位控制。本發(fā)明不僅將使礦井通風(fēng)監(jiān)測(cè)工作制度化成為可能，還將成為大地地形高程測(cè)量、環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)等方面的重要工具。
文檔編號(hào)G01L7/18GK85104857SQ85104857
公開日1986年12月17日 申請(qǐng)日期1985年6月21日
發(fā)明者唐長(zhǎng)華 申請(qǐng)人:廣東工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan