專利名稱：一種液體高度測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及采用密度小的液體作為介質(zhì)的高度測量儀，是一種利用大氣壓強(qiáng) 來測量高度的測量儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，用于測量海拔高度的儀器一般是采用氣壓高度計(jì)，通過氣壓計(jì)測出 被測高度位置的壓強(qiáng)，然后計(jì)算出被測物的高度，但現(xiàn)有的無液氣壓高度計(jì)其精確度較低， 誤差大，無法準(zhǔn)確地測量出山脈的高度，特別是測量低海拔山脈其誤差尤為明顯，如無液氣 壓計(jì)靈敏度低，誤差較大，不宜用于實(shí)際測量；水銀氣壓計(jì)刻度小，單位大，估數(shù)難以準(zhǔn)確， 且長度較大也不便攜帶和使用；利用托里拆利實(shí)驗(yàn)同樣具有水銀氣壓計(jì)的弊病，另外操作 也很麻煩且有污染。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精確度 高的高度測量儀。本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種液體高度測量儀，包括一密閉的保溫容器，其內(nèi)部放置有一定量的溶液和氣 體；一透明管，沿豎直方向延伸，且形成有沿其長度方向延伸的通孔，其下端與所述保溫容 器中的溶液相連通，上端與大氣相連通；若干刻度線，沿豎直方向等間距分布，且與所述透 明管配合設(shè)置，其特征在于還包括一壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述保溫容器中氣體的壓 強(qiáng)，以使透明管中所述溶液的液面高度與某一刻度線對齊，其具有與所述保溫容器中的氣 體相連通的密封腔、以及用于調(diào)節(jié)所述密封腔大小的操縱件。所述壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置為注射器，注射器的針管與所述保溫容器中的氣體相連通，注 射器的活塞桿可被操縱在注射器的針筒中滑動，以調(diào)節(jié)針筒與活塞桿所圍成的密封腔的大 小。所述透明管的一段沿豎直方向插設(shè)于所述保溫容器中，且其下端伸入所述溶液 中，所述透明管位于所述保溫容器外部的另一段外周面沿其長度方向等間距分布有若干刻 度線。所述透明管的內(nèi)徑為Imm 2mm。所述保溫容器中的溶液為紅色溶液。本實(shí)用新型的工作原理及有益效果由于透明管的內(nèi)徑較小，在透明管中溶液的液面高度變化過程中，對保溫容器中 氣體的體積的影響可以忽略不計(jì)，且保溫容器可以保證氣體的溫度不變，根據(jù)公式PV = nRT，可以設(shè)定保溫容器中氣體的壓強(qiáng)Ptl是定值。設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)處的大氣壓強(qiáng)為P1，被測處的大 氣壓強(qiáng)為P2。由物理學(xué)知識P。= P+Pgh可得P1 = P0-Pgh1P2 = P0-Pgh2[0013]P1-P2 = P g(h2-h1) = Pgh基準(zhǔn)點(diǎn)處和被測處的氣壓之差，等于透明管內(nèi)液柱兩處高度差h產(chǎn)生的壓強(qiáng)。而 且壓強(qiáng)差與恒壓瓶內(nèi)的壓強(qiáng)Ptl大小無關(guān)。若水銀密度為P Hg，液體密度為P 液，水銀高度差為hHg，溶液的高度差為h液，則p1－p2 = pHgghHg = ρ 液gh液
pHg＝p液/pHg h液根據(jù)在海拔2千米以內(nèi)，每升高12米，大氣壓強(qiáng)減小約為1毫米(I(T3m)水銀柱。 因此，被測處與基準(zhǔn)點(diǎn)處的高度差H可表示為H＝hHgx12m/1X1003m＝p液/pHgh液X12X10 3公式表明若保持保溫容器中的氣體壓強(qiáng)Ptl不變，被測處的高度越高，所測的大氣 壓強(qiáng)越小，透明管中溶液的液面升得越高。而且被測處與基準(zhǔn)點(diǎn)處的高度差H與透明管中 溶液液面的高度差成簡單的線性正比關(guān)系。根據(jù)各種溶液的不同密度和水銀密度P Hg = 13. 6X 103kg/m3，可得出下表 為了方便本實(shí)用新型的讀數(shù)可設(shè)定相鄰兩刻度線的間距為L=pHg/p液x12X10-3并
P液 X12
設(shè)定與相應(yīng)刻度線對應(yīng)的數(shù)字標(biāo)識，即讀數(shù)時(shí)刻度線一格為測量高度lm，可方便直觀地進(jìn) 行讀數(shù)。壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)節(jié)密封腔的大小來調(diào)節(jié)保溫容器中氣體的體積，最終調(diào)節(jié) 所述保溫容器中氣體的壓強(qiáng)，以使透明管中所述溶液的液面高度與某一刻度線(通常是零 位刻度線)對齊，防止因溶液蒸發(fā)而影響讀數(shù)、同時(shí)便于測量較高海拔的多次調(diào)零累計(jì)測 量，采用氣壓調(diào)節(jié)裝置，只要大約20厘米長的透明管便能測量2000米甚至更大的高度，測 量高度大，實(shí)用性強(qiáng)。如果采用密度較小的純凈水代替密度較大的水銀，沒有氣壓調(diào)節(jié)裝置 要測量1000米的高度透明管大約要1. 3米長，這樣帶來制作、攜帶上的不便。保溫容器可使本實(shí)用新型在測量過程中不受外界溫度的影響。采用密度較小、相對穩(wěn)定的溶液代替密度大的水銀，制作的高度測量儀，比傳統(tǒng)高度測量儀更簡易準(zhǔn)確，準(zhǔn)確度可以達(dá)到1米以內(nèi)；采用內(nèi)徑lmm-2mm的透明管，在不影響實(shí) 驗(yàn)條件下最大限度減小毛細(xì)現(xiàn)象的影響，溶液的液面上升、下降自如，反應(yīng)靈敏。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、制作方便，可作為中學(xué)教程中的教具，或者讓學(xué)生自己動作 制作，提高學(xué)生的動手能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖1。一種液體高度測量儀，包括密閉的保溫容器1、透明管5、壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置 4，保溫容器1，為保溫瓶或其他具有保溫作用的容器，其內(nèi)部放置有一定量的紅色溶液2和 氣體3;透明管5，沿豎直方向延伸，且形成有沿其長度方向延伸的通孔，其一段插設(shè)于保溫 容器1中，且下端與溶液2相連通，其位于保溫容器1外部的另一段的外表面沿其長度方 向等間距設(shè)置有若干刻度線，以及與相應(yīng)刻度線對應(yīng)的數(shù)字標(biāo)識，且上端與大氣相連通，透 明管的內(nèi)徑為1. 5mm ；壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置4為注射器，注射器的針管與保溫容器中的氣體3相連 通，注射器的活塞桿可被操縱在注射器的針筒中滑動，以調(diào)節(jié)針筒與活塞桿所圍成的密封 腔的大小，用于調(diào)節(jié)保溫容器1中氣體3的壓強(qiáng)，以使透明管5中溶液的液面高度與某一刻 度線對齊，壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置4也可使用具有調(diào)節(jié)氣體3體積功能的其他裝置。本實(shí)用新型的制作方法如下需要用到器材和工具保溫瓶一個(gè)(約250ml)、刻度吸管一支、塑料注射器兩 支(5ml、50ml)、純凈水、高錳酸鉀、AB雙管膠、5號軟膠塞、12號針頭、透明膠布、燒杯一個(gè) (250ml)、剪刀、打孔器、銅絲等。打孔器在軟膠塞鉆一個(gè)比透明管略小的孔，用水潤濕刻度吸管慢慢地插入軟膠 塞，把銅絲穿過12號針頭后插透軟膠塞，撥出銅絲。將保溫瓶的瓶口與做好的軟膠塞塞緊密封，如有密封不好可用AB雙管膠混合均 勻密封。在燒杯加入一小粒的高錳酸鉀，加入純凈水振蕩均勻以增加可見度；用50ml的注 射器把紅顏色的水注入保溫瓶內(nèi)約100ml。要把保溫瓶顛倒注水，才能把保溫瓶中的空氣從 透明管趕出來。把整個(gè)裝置豎直放正，拔出50ml的注射器，插入5ml的調(diào)零注射器，紅水沿刻度吸 管中心管上升，并調(diào)節(jié)純凈水液面與刻度吸管旁邊刻度線的0刻度線或某個(gè)整數(shù)對齊。實(shí)踐證明該高度計(jì)上的注射器活塞的摩擦力足夠大，經(jīng)久耐用，不會因?yàn)楦叨扔?jì) 瓶內(nèi)外的壓強(qiáng)差而使注射器活塞自然滑動。如果長時(shí)間不用時(shí)，要把注射器活塞拔出來，以 防氣溫升高時(shí)，紅水從刻度吸管中心管內(nèi)上升外漏。高度測量儀由于氣溫的變化或搬運(yùn)時(shí)的振動，其中標(biāo)度會出現(xiàn)誤差。因此在測量 前必須進(jìn)行標(biāo)度調(diào)校。利用水銀氣壓計(jì)進(jìn)行調(diào)校。用5ml的注射器調(diào)試，使液體高度測量 儀的透明管管內(nèi)液面與0刻度線對齊，記下水銀氣壓計(jì)的讀數(shù)，換算成海拔高度。測量時(shí)，把高度測量儀拿到被測高度，將高度測量儀放于水平面上且讓其 豎直， 靜置一會兒，就可以從刻度吸管刻度線上讀出純凈水液面升高h(yuǎn)，利用公式
,就可以算出樓高或某處的海拔 IxlU m pHg聞度。采用本實(shí)用新型提供的高度測量儀對某大樓各樓層的高度進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)如 下 從上面的測量數(shù)據(jù)可以看出，測量高度越高，相對誤差越小，測量高度20米以上 的測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率都在99%以上，實(shí)際測量存在誤差很小，誤差產(chǎn)生的原因有，眼睛觀察讀 數(shù)時(shí)，視角存在一定誤差；液面的讀數(shù)只能是半格半格的估讀，這是誤差的主要原因。
權(quán)利要求一種液體高度測量儀，包括一密閉的保溫容器，其內(nèi)部放置有一定量的溶液和氣體；一透明管，沿豎直方向延伸，且形成有沿其長度方向延伸的通孔，其下端與所述保溫容器中的溶液相連通，上端與大氣相連通；若干刻度線，沿豎直方向等間距分布，且與所述透明管配合設(shè)置，其特征在于還包括一壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述保溫容器中氣體的壓強(qiáng)，以使透明管中所述溶液的液面高度與某一刻度線對齊，其具有與所述保溫容器中的氣體相連通的密封腔、以及用于調(diào)節(jié)所述密封腔大小的操縱件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液體高度測量儀，其特征在于所述壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置為注 射器，注射器的針管與所述保溫容器中的氣體相連通，注射器的活塞桿可被操縱在注射器 的針筒中滑動，以調(diào)節(jié)針筒與活塞桿所圍成的密封腔的大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種液體高度測量儀，其特征在于所述透明管的一段 沿豎直方向插設(shè)于所述保溫容器中，且其下端伸入所述溶液中，所述透明管位于所述保溫 容器外部的另一段外周面沿其長度方向等間距分布有若干刻度線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種液體高度測量儀，其特征在于所述透明管的內(nèi)徑 為 Imm 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種液體高度測量儀，其特征在于所述保溫容器中的 溶液為紅色溶液。
專利摘要一種液體高度測量儀，包括一密閉的保溫容器，其內(nèi)部放置有一定量的溶液和氣體；一透明管，沿豎直方向延伸，且形成有沿其長度方向延伸的通孔，其下端與所述保溫容器中的溶液相連通，上端與大氣相連通；若干刻度線，沿豎直方向等間距分布，且與所述透明管配合設(shè)置；壓強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述保溫容器中氣體的壓強(qiáng)，以使透明管中所述溶液的液面高度與某一刻度線對齊，其具有與所述保溫容器中的氣體相連通的密封腔、以及用于調(diào)節(jié)所述密封腔大小的操縱件，上述高度測量儀具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精確度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01C5/06GK201589610SQ200920299919
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者李昕 申請人:李昕