SU1092378A1

SU1092378A1 - Device for determination of air density

Info

Publication number: SU1092378A1
Application number: SU833539967A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Торопин; Виктор Савельевич Снегов; Владимир Николаевич Дмитриев
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1983-01-11
Filing date: 1983-01-11
Publication date: 1984-05-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ВОЗДУХА, содержащее коромысло весов, к одному плечу которого подвешено аэрометрическое тело , а к другому грузоприемна чашка , отличающа с тем, . что, с целью повышени точности и экспрессности измерений, аэрометрическое тело выполнено в виде герметичной деформируемой оболочки, снабженной фиксаторами положени ее деформируемой части. (Л со ю со 00A DEVICE FOR DETERMINING AIR DENSITY, containing a balance arm, to one arm of which is suspended an aerometric body, and to the other a receiving plate, different from that. that, in order to increase the accuracy and expressiveness of the measurements, the aerometric body is made in the form of a hermetic deformable shell provided with clamps of the position of its deformable part. (L o u s 00

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при научных исследовани х и в метрологической практике дл определени плотности воздуха.The invention relates to a measurement technique and can be used in scientific research and in metrological practice to determine air density.

Известно устройство, которое содержит весы с электронной схемой уравновешивани , полый шар, подвешенный к одному плечу коромысла весов , и герметичный кожух, в котором размещены весы. Вначале с помощью вакуумного насоса из кожуха весо. откачивают воздух, с помощью электронной схемы производ т уравновешивание весов, т.е. производитс тарирование весов при отсутствии действи на польки шар аэростатической силы. Затем отсоедин ют вакуумный насос и запускают в кожух исследуемый газ. За счет действи аэростатической силы на шар весы выход т из начального состо ни равновеси . Производ уравновешивание аэростатической силы и зна объем шара, определ ют плотность газа lA device is known which comprises a balance with an electronic balancing circuit, a hollow ball suspended from one arm of the balance beam, and a hermetic casing in which the scales are placed. First, using a vacuum pump from the housing weight. air is evacuated, the balance is balanced by an electronic circuit, i.e. The scales are calibrated when there is no aerostatic force on the polka ball. Then the vacuum pump is disconnected and the test gas is launched into the casing. Due to the action of the aerostatic force on the ball, the balance emerges from the initial state of equilibrium. The production of balancing aerostatic force and the volume of the ball, determine the density of the gas l

Недостатком известного устройства вл етс низка точность из-за того, что плотность газа определ етс по результатам двух взвешиваний шара, производимых при существенно различном давлении окружающег воздуха. В результате этого возникает неутечна погрешность, обусловленна изменением массы сорбционного сло молекул газа на товерхности и элементах весов при изменени давлени газа.A disadvantage of the known device is the low accuracy due to the fact that the density of the gas is determined by the results of two weighings of the ball, produced at substantially different pressures of the surrounding air. As a result, a non-consummate error occurs due to a change in the mass of the sorption layer of gas molecules on the surface and elements of the weights when the gas pressure changes.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл определени плотности воздуха, которое содержит герметичную камеру, коромысло весов, к одному плечу которого подвешено аэрометрическое тело, а к другому грузоприемна чашка. В комплект устройства вход т два тела равной массы , но различных объемов. При работе с данным устройством производ т взвешивание тел на воздухе и взвешивание камеры с расположенным в ней телом при откачке воздуха, при этом предполагают Iчто плотность воздуха не мен етс . С учетом массы уравновешивающих гирь рассчитывают плотность воздуха. При работе с данным .устройством производ т последовательные взвешивани камеры с откачанным в ней воздухом 2.The closest in technical essence to the present invention is a device for determining the density of air, which contains a sealed chamber, a balance arm, with an aerometric body suspended from one arm and a receiving plate to the other arm. The device includes two bodies of equal mass, but different volumes. When working with this device, the bodies are weighed in air and the chamber with the body located in it is weighed when air is pumped out, thus suggesting that the air density does not change. Taking into account the mass of the balancing weights, the air density is calculated. When working with this device, sequential weighing of the chamber with the air evacuated in it 2 is carried out.

Недостатками известного устройства вл ютс низка точность и большие затраты времени дл проведени измерений. Снижение точности измерений происходит из-за того, что вместе с телом взвешивают камеру, а дл этого приходитс выбирать весы с большим пределом взвешивани имеющие меньшую точность измерений.The disadvantages of the known device are low accuracy and time consuming for measurement. The decrease in the accuracy of measurements occurs due to the fact that the camera is weighed together with the body, and for this it is necessary to choose scales with a large weighing limit that have lower accuracy of measurements.

Кроме того , первую пару взвешиваний производ т при существенно различном давлении воздуха вокруг тел по сравнению со второй парой взвешиваний . Это приводит к по влению неучтенной дополнительной систематической погрешности, обусловленной сорбционными влени ми на поверхност-и тел. Если ограничитьс рассмотрением адсорбции только паров воды из воздуха на телах, то на 1 см поверхности изменение массы адсорбционного сло составл ет примерно 0,5 мкг дл нержавеющей стали при изменении влажности воздуха от О до 70%. Разность поверхностей взвешиваемых тел, составл юща 30-100 см, вызывает погрешность около 0,020 ,05 мг при взвешивани х с указанными изменени ми относительной влажности . Вли ние других составл ющих воздуха еще более увеличивает эту погрешность. При определении плотности воздуха с высокой точностью погрешность взвешивани тел не должна превышать 0,01 мг. Длительное врем измерений также снижает точность , так как за это врем плотность воздуха успевает заметно изменитьс .In addition, the first pair of weighings is carried out at substantially different air pressures around the bodies as compared to the second pair of weighings. This leads to the appearance of an unaccounted additional systematic error due to sorption phenomena on the surface and bodies. If we restrict ourselves to considering the adsorption of only water vapor from the air on the bodies, then per cm of surface the change in the mass of the adsorption layer is about 0.5 µg for stainless steel with a change in air humidity from 0 to 70%. The surface difference of the bodies to be weighed, ranging from 30-100 cm, causes an error of about 0.020.05 mg when weighed with the indicated changes in relative humidity. The effect of other air constituents further increases this error. When determining the density of air with high accuracy, the accuracy of weighing bodies should not exceed 0.01 mg. A long measurement time also reduces accuracy, since during this time the air density has changed noticeably.

Целью изобретени вл етс повышение точности-и экспрессности.The aim of the invention is to improve the accuracy of and express.

Указанна цель достигаетс тем, UTO в устройстве дл определени плотности воздуха, содержащем коромысловые весы, к одному плечу которого подвешено аэрометрическое тело , а к другому грузоприемна чашка , аэрометрическое тело выполнено виде герметичной деформируемой оболочки , снабженной фиксаторами положени ее деформируемой части.This goal is achieved by the UTO in a device for determining the density of air containing rocker scales, to one arm of which an aerometric body is suspended, and to another load-receiving cup, the aerometric body is made in the form of a sealed deformable shell equipped with retainers for its deformable part.

На чертеже представлено устройство дл измерени плотности воздуха.The drawing shows a device for measuring air density.

Устройство состоит из весов 1 и аэрометрического тела 2 в виде герметичной деформируемой оболочки, например сильфона. Аэрометрическое тело 2 содержит две пластины 3 и 4, две направл ющие 5 с отверсти ми а и Ъ, вл ющиес упорами фиксаторов 6 положени верхней пластины 3. Фиксаторы состо т из шпилек с подп никами и соединены между собой пружиной 7. Кольца 8 и 9 прикреплены к пластинам 3 и 4, которые жестко скреплены с концами сильфона 10. Нижние концы направл ющих 5 жестко соединены с пластиной 4, а в пластине 3 имеютс два отверсти , в которые вход т направл ющие 5. Пластина 3 может свободно перемещатьс на направл кмцих 5, измен объем сильфона 10, и фиксироватьс на них с помощью фиксатора в двух положени х которым соответствуют два значени объема аэрометрического тела V и Vj Устройство работает следующим образом. Аэрометрическое тело 2 приводит в первое состо ние -.когда шпильки фиксатора 6 вход т в отверстие о на направл ющих 5 и тело имеет объем V Затем его устанавливают на чашку ве сов 1 , привод т весы в положение ра новеси путем наложени тарного гру за Т на другую чашку весов 1 и снимают показани по шкале весов 1, По ложению равновеси соответствует уравнение где П1, V - масса и объем тарного груза; f - плотность воздуха; « rV, - масса и объем аэрометрического тела} LO - отсчет положени равно веси по шкале весов} 5 - цена делени шкалы весов . После этого снимают с весов 1 тело 2 и перевод т его во второе состо ние, когда шпильки фиксатора 6 вход т в отверстие Ъ на направл ю щих 5 и тело имеет объем Vj.Снова устанавливают его на весы 1 и привод т их в положение равновеси путем наложени гирь на чашку весов 1 с аэрометрическим телом 2. при .этом гири компенсируют прираодение аэростатической силы, вызванное увеличением объема аэростатического тела 2. Этому положению равновеси соответствует уравнение , 2 гдети V,- масса и объем гирь. Из уравнений 1 и 2 получаем формулу дл определени плотности воздуха -v-iv; v- Относительна погрешность определени плотности воздуха - следующа . cf-f /-(m) cAV где о V - абсолютна суммарна погрешность измерени объема гирь и приращени объема аэростатического тела: V . Измерив значение кажущегос изменени массы аэрометрического тела на весах и заранее измерив значение изменени его объема, определ ют плотность воздуха. При этом точность определени плотности воздуха увеличиваетс за счет того, что взвешивание производ т при неизменных значени х массы аэрометрического тела и при одних и тех же внешних услови х, что позвол ет повысить точность измерений с относительной погрешностью 0,001 см и уменьшить врем измерени с 45 до 10 мин.The device consists of weights 1 and aerometric body 2 in the form of a sealed deformable shell, such as a bellows. The aerometric body 2 contains two plates 3 and 4, two guides 5 with holes a and b, which are stops of the clips 6 of the position of the top plate 3. The clips consist of studs with pins and are connected to each other by a spring 7. Rings 8 and 9 attached to the plates 3 and 4, which are rigidly fastened to the ends of the bellows 10. The lower ends of the guides 5 are rigidly connected to the plate 4, and in the plate 3 there are two openings into which the guides 5 enter. The plate 3 can move freely on the kmzih direction 5, change the volume of the bellows 10, and fix and which have a special tool at two positions which correspond to two values aerometric body volume V and Vj apparatus operates as follows. The aerometric body 2 leads to the first state -. When the studs of the retainer 6 enter the hole o on the guides 5 and the body has a volume V, then it is placed on the cup of weights 1, the balance is brought to the position of the weight by imposing a tare weight to another weighing pan 1 and taking readings on the weighing scale 1, Equilibrium corresponds to the equation where A1, V is the mass and volume of the tare load; f is the air density; "RV, is the mass and volume of the aerometric body} LO - the reading of the position is equal to the weight on the scale of scales} 5 - the division value of the scale of scales. After that, the body 2 is removed from the balance 1 and transferred to the second state, when the pins of the fixer 6 enter the hole b on the guides 5 and the body has a volume Vj. Again they install it on the balance 1 and bring them to the equilibrium position by putting weights on the weighing pan 1 with the aerometric body 2. while this weights compensate for the growth of the aerostatic force caused by the increase in the volume of the aerostatic body 2. This equilibrium position corresponds to the equation, 2 where the weight V, is the mass and volume of the weights. From equations 1 and 2, we obtain the formula for determining the density of air -v-iv; v- The relative error in determining the density of air is as follows. cf-f / - (m) cAV where о V is the absolute total measurement error of the volume of weights and the increment of the volume of the aerostatic body: V. Measuring the value of the apparent change in the mass of the aerometric body on the scales and measuring the change in its volume in advance, determine the density of the air. At the same time, the accuracy of determining the air density is increased due to the fact that the weighing is performed at constant values of the aerometric body mass and under the same external conditions, which allows to increase the accuracy of measurements with a relative error of 0.001 cm and reduce the measurement time from 45 to 10 min.

Claims

DEVICE FOR DETERMINING AIR DENSITY, containing a balance beam, an aerometric body suspended from one shoulder, and a load receptacle to the other, characterized in that, in order to increase the accuracy and expressivity of measurements, the aerometric body is made in the form of a sealed deformable shell equipped with position fixers its deformable part.

from