一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置，底座上固定放置有兩個對稱布置的支撐臺，兩個支撐臺上部卡裝一個容器，容器頂部蓋裝一個帶有密封圈的容器蓋，容器蓋上有一個貫通蓋板的一號螺紋孔，一個固定架橫跨容器并固定安裝在支撐臺的頂端，氣壓傳感器通過其底部圓柱體上的連接螺紋與容器蓋的蓋板上的一號螺紋孔螺紋連接，使氣壓傳感器的底部圓柱體的接觸面與容器內部空氣接觸，容器底部有一根與容器內部連通的圓柱管狀的玻璃管，一個活塞的活塞頭插入玻璃管底部管口，固定塊放置在兩支撐臺之間，活塞柄的底部放置在固定塊的頂部；本實用新型結構簡單，操作方便，成本低廉，只需要借助于空氣這一種介質，測量結果精度高。
【專利說明】
一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于多孔吸聲材料參數的實驗測量裝置領域，具體地說，本實用新型涉及一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置。
【背景技術】
[0002]多孔材料的孔隙率是指多孔材料中孔隙所占體積與多孔材料總體積之比。其中，孔隙包括貫通孔，半通孔和閉合孔，在使用過程中，利用較多的是貫通孔和半通孔。多孔材料起到吸聲作用的孔隙是貫通孔和半通孔，因此多孔吸聲材料的孔隙率是指貫通孔和半通孔所占體積與材料總體積之比，即材料中與大氣相連通的空氣體積與材料總體積之比。
[0003]現有技術中，較傳統(tǒng)的材料孔隙率的測量方法和裝置有質量體積法，浸泡介質法等。質量體積法選取規(guī)則形狀的樣品，直接測量其體積和質量，但試樣的骨架密度(也稱真密度)的測量步驟較為繁瑣。浸泡介質法測量是采用流體靜力學原理:將被測試樣浸泡于液體介質(使用純水作為工作介質，對試樣不反應、不溶解)中使其飽和后再進行液中稱重來確定試樣的總體積，進而測算得出多孔體的孔隙率。
[0004]比較新穎的測量孔隙率的裝置和方法如中國專利公開號為CN103592211A，【公開日】為2014.02.19，實用新型名稱是“多孔材料孔隙率測量方法及裝置”的專利所采用的液體置換法測量孔隙率，雖然操作簡單，但需要準備非潤濕性溶劑以及真空栗等裝置。中國專利公開號為CN103335927A，【公開日】為2013.10.02，實用新型名稱是“一種谷物孔隙率測量裝置及其測量方法”的專利所涉及的測量孔隙率的裝置中包括空氣壓縮機，單片機等，成本較高。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是克服了現有技術中沒有僅使用空氣作為介質、成本低廉的多孔吸聲材料的孔隙率測量裝置，提供了一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置。
[0006]本實用新型的具體技術方案如下:
[0007]—種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置，包括一個底座，底座上固定放置有兩個對稱布置并垂直于底座的矩形的支撐臺，其特征在于，兩個支撐臺上部卡裝有一個底部封閉上部開口的圓柱筒狀的容器，容器頂部蓋裝有一個帶有密封圈的容器蓋，容器蓋由蓋板、位于蓋板頂面中部的手柄和一個貫通蓋板的一號螺紋孔組成，一個截面為U型的固定架橫跨容器并固定安裝在支撐臺的頂端，一個氣壓傳感器底部為圓柱體，氣壓傳感器底部圓柱體的側面上有連接螺紋與蓋板上的一號螺紋孔螺紋連接，氣壓傳感器底部圓柱體的下表面為接觸面，接觸面與容器內的氣體直接接觸，接觸面中心部位設置有引壓孔，引壓孔將容器內的氣體壓力引入氣壓傳感器內部的壓力敏感器件，容器底部有一根與容器內部連通的圓柱管狀的玻璃管，一個活塞由頂部橡膠材質的圓盤形的活塞頭、中部圓柱桿狀的活塞桿和底部圓盤形的活塞柄組成，活塞頭的外徑與玻璃管的內徑相同，活塞頭插入玻璃管底部管口，活塞柄的外徑大于玻璃管的外徑，固定塊放置在兩個支撐臺之間，位于活塞柄的正下方，活塞柄的底部放置在固定塊的頂部。
[0008]進一步的技術方案包括:
[0009]所述的兩個支撐臺頂部內側均有一個容器臺，每個容器臺的邊緣為圓弧狀，且兩個容器臺圓弧部分的半徑與容器外面表半徑相等且同心，用于容納并固定容器；
[0010]所述的固定架由一個水平板和水平板兩端垂直于水平板的兩個豎直板組成，每個支撐臺頂端位于容器臺圓弧部分的外側均有一個豎直方向設置的卡槽，固定架的兩個豎直板插入兩個支撐臺的卡槽中，每個豎直板的下部均有一個螺栓孔，每個支撐臺的上部的外端面上與固定架的豎直板上的螺栓孔對應的位置有二號螺紋孔，螺栓穿過二號螺紋孔和螺栓孔將固定架固定安裝在支撐臺頂端；
[0011]所述的容器為玻璃材質，容器的內部由下至上依次有中間臺和第一內壁，中間臺的內壁為第二內壁，第二內壁的內徑小于第一內壁的內徑，中間臺的頂面用于卡住容器蓋；
[0012]所述的氣壓傳感器底部的螺紋上纏有四氟密封帶；
[0013]所述的氣壓傳感器采用頂部帶有一個液晶顯示屏的液晶顯示氣壓傳感器，并采用擴散硅芯片作為壓力敏感器件。
[0014]與現有技術相比本實用新型的有益效果是:
[0015]本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的結構簡單，實驗時操作方便，整個裝置成本低廉，只需要借助于空氣這一種介質，即所需輔助材料簡單。容器蓋的蓋板套有橡膠密封圈，氣壓傳感器的螺紋部分纏有四氟密封帶，活塞的活塞頭采用橡膠活塞，均保證了實驗裝置的密封。采用氣壓傳感器直接測量密閉空間中的壓強值，測量結果精度較高。
【附圖說明】

[0016]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0017]圖1為本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的整體結構的軸側投影視圖；
[0018]圖2為本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的整體結構的主視圖；
[0019]圖3為本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的固定架的軸側投影視圖；
[0020]圖4為本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的容器蓋的軸側投影視圖；
[0021]圖5為本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的容器的軸側投影視圖；
[0022]圖6為本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的活塞的軸側投影視圖；
[0023]圖7為本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的支撐臺和底座的軸側投影視圖；
[0024]圖8為本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的氣壓傳感器的軸側投影視圖。
[0025]圖中:1.氣壓傳感器，2.水平板，3.豎直板，4.螺栓孔，5.螺栓，6.手柄，7.蓋板，8.一號螺紋孔，9.容器，10.第一內壁，11.中間臺，12.第二內壁，13.玻璃管，14.活塞頭，15.活塞桿，16.活塞柄，17.容器臺，18.卡槽，19.二號螺紋孔，20.支撐臺，21.底座，22.固定塊，23.接觸面，24.引壓孔，25.連接螺紋，26.液晶顯示屏。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型作詳細的描述:
[0027]參閱圖7，底座21上固定放置有兩個對稱布置并垂直于底座21的矩形支撐臺20。兩個支撐臺20頂部內側均有一個容器臺17，每個容器臺17的邊緣為圓弧狀，且兩個容器臺17圓弧部分的半徑與容器9外表面半徑相等且同心，用于容納并固定容器9。
[0028]參閱圖5，容器9為玻璃材質，其底部有一根與其內部連通的圓柱管狀的玻璃管13。容器9的內部由下至上依次是中間臺11和第一內壁10，中間臺11的內壁為第二內壁12，第二內壁12的內徑小于第一內壁10的內徑。
[0029]參閱圖6，活塞由頂部橡膠材質的圓盤形的活塞頭14、中部圓柱桿狀的活塞桿15和底部圓盤形的活塞柄16組成?；钊^14的外徑與玻璃管13的內徑相同，活塞頭14插入玻璃管13底部管口?；钊?6的外徑大于玻璃管13的外徑。活塞桿15的長度與活塞頭14的厚度之和小于玻璃管13的長度。
[0030]參閱圖4，容器蓋的蓋板7的圓周邊緣套有橡膠密封圈。橡膠密封圈的外徑等于容器9的第一內壁10的內徑，因此安裝后可以保證蓋板7與第一內壁10之間的密封。安裝時，蓋板7進入容器9內部，直到蓋板7的下表面與容器9內部的中間臺11的頂面相接觸。容器蓋的蓋板7上設置有與氣壓傳感器I上的連接螺紋25相匹配的一號螺紋孔8。
[0031]參閱圖8，氣壓傳感器I采用液晶顯示氣壓傳感器，可以在頂部的液晶顯示屏26上直接顯示所測氣壓值，氣壓傳感器I采用擴散硅芯片作為壓力敏感核心。氣壓傳感器I上與蓋板7相連接的部分為圓柱狀，氣壓傳感器I通過圓柱體的側面上的連接螺紋25與蓋板7上的的一號螺紋孔8采用螺紋連接。圓柱體的下表面為接觸面23，接觸面23與容器9內的氣體直接接觸。在圓柱體內部，接觸面23中心部位設置有引壓孔24，引壓孔24直接通向傳感器內部的擴散硅。引壓孔24將氣體壓力引入氣壓傳感器I的內部，氣體壓力作用到傳感器內部擴散硅上，引起傳感器的電阻值變化，內部電路將這一變化轉化為氣壓值顯示在液晶顯示屏26上。為了確保連接處的密封性能，在氣壓傳感器I的連接螺紋25纏有四氟密封帶后，再將其旋入一號螺紋孔8。
[0032]參閱圖3，固定架的截面為U型，固定架橫跨容器9安裝在支撐臺20的頂端，固定架是由一個水平板2和在水平板2兩端垂直于水平板2的兩個豎直板3組成。每個支撐臺20頂端位于容器臺17圓弧部分的外側均有一個豎直方向設置的卡槽18。當容器9已經安裝于支撐臺20的容器臺17中，并且容器蓋已經在容器9的上端安裝好后，固定架的兩個豎直板3插入兩個支撐臺20的卡槽18中，每個豎直板3的下部均有一個螺栓孔4，每個支撐臺20的上部的外端面上與固定架的豎直板3上的螺栓孔4對應的位置有二號螺紋孔19。螺栓5穿過二號螺紋孔19和螺栓孔4將固定架安裝在支撐臺20的頂端。同時，固定架的尺寸滿足使其水平板2的下表面剛好與容器蓋的手柄6的上表面接觸，使固定架能夠將容器蓋及容器9固定于支撐臺20上。
[0033]參閱圖1，固定塊22是橫截面為正方形的長方體，其兩個正方形側面中的一個面放置在底座21上，放置于兩個支撐臺20的中間，調整其位置，使另一個面正對并抵住活塞柄16的下表面。正方形截面的邊長大于活塞柄16的外徑，小于兩個支撐臺20的兩內側面之間的距離。本裝置共包括五個截面大小相同，但高度不同的固定塊22，并且各固定塊22的高度值h為已知(高度最高的固定塊22的高度值小于活塞在玻璃管13中壓縮到最高點時，活塞柄16的下表面與底座21的上表面之間的距離)。
[0034]本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的使用及測量步驟如下:
[0035]1.先將容器9和玻璃管13放置在支撐臺20頂端的容器臺17上，將被測多孔材料放入容器9內部的第二內壁12內，然后將容器蓋在容器9上端的中間臺處安裝好。
[0036]2.用固定架將容器蓋和容器9固定在支撐臺20上。
[0037]3.將活塞的活塞頭14從下端插入玻璃管13，使整個活塞頭14剛剛進入玻璃管13即可。
[0038]4.將氣壓傳感器I的螺紋部分旋入容器蓋的蓋板7上的一號螺紋孔8內。此時已經保證被測材料所處的周圍空間是密閉空間。
[0039]5.向上壓縮活塞的活塞柄16，用高度最低的固定塊22抵住活塞柄16，記錄此時氣壓傳感器I上的壓強值P1。計算出此時容器9及玻璃管13內的氣體總體積￥1”1計算過程見“注”)。
[0040]6.分別采用不同高度固定塊22，重復步驟5的操作，得到多組數據P2，V2，……P5,
V5O
[0041]注:記容器9內第二內壁12所圍空間的體積為Vt，被測材料的體積為Vm，孔隙率記為?=Va/Vm，其中Va表示被測材料開孔中的氣體體積。當所用的固定塊22高度依次從低到高時，活塞頭14以上部分的玻璃管13中的高度依次記為Imh2, h3，h4，h5，玻璃管13內部截面積記為S，則 Vi = Vt-Vm+S*hi+?*Vm，其中，i = l，2，3，4，5.
[0042]本實用新型所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置的測量原理與孔隙率的計算如下:
[0043]波義耳定律:在定量定溫下，理想氣體的體積與氣體的壓強成反比。
[0044]將實驗過程中所得數據由波義耳定律得:
[0045]PiVi = P2V2
[0046]即
[0047]Pi*(Vt-Vm+S*hi+C>*Vm) = P2* (Vt-Vm+S*h2+ Φ *Vm)
[0048]其中，記Vt-Vm+S*hi= V7i, Vt-Vm+S*h2 = V72,則有
[0049]Pl*(V7 l+C>*Vm) =P2*(V/ 2+i>*Vm)
[0050]得到
[0051 ] ΦI = (PiV71-P2V7 2) / [ Vm* (P2-P1)]
[0052]同理，再由 P1V1 = PjVj,其中 j = 3，4，5.。分別得到 Φ2，Φ3，Φ4，將Φ = (Φι+Φ2+Φ3+ Φ4)/4作為實驗最終測得的被測多孔吸聲材料的孔隙率值。
【主權項】
1.一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置，包括一個底座(21)，底座(21)上固定放置有兩個對稱布置并垂直于底座(21)的矩形的支撐臺(20)，其特征在于，兩個支撐臺(20)上部卡裝有一個底部封閉上部開口的圓柱筒狀的容器(9)，容器(9)頂部蓋裝有一個帶有密封圈的容器蓋，容器蓋由蓋板(7)、位于蓋板(7)頂面中部的手柄(6)和一個貫通蓋板(7)的一號螺紋孔(8)組成，一個截面為U型的固定架橫跨容器(9)并固定安裝在支撐臺(20)的頂端，一個氣壓傳感器(I)底部為圓柱體，氣壓傳感器(I)底部圓柱體的側面上有連接螺紋(25)與蓋板(7)上的一號螺紋孔(8)螺紋連接，氣壓傳感器(I)底部圓柱體的下表面為接觸面(23)，接觸面(23)與容器(9)內的氣體直接接觸，接觸面(23)中心部位設置有引壓孔(24)，引壓孔(24)將容器(9)內的氣體壓力引入氣壓傳感器(I)內部的壓力敏感器件，容器(9)底部有一根與容器(9)內部連通的圓柱管狀的玻璃管(13)，一個活塞由頂部橡膠材質的圓盤形的活塞頭(14)、中部圓柱桿狀的活塞桿(15)和底部圓盤形的活塞柄(16)組成，活塞頭(14)的外徑與玻璃管(13)的內徑相同，活塞頭(14)插入玻璃管(13)底部管口，活塞柄(16)的外徑大于玻璃管(13)的外徑，固定塊(22)放置在兩個支撐臺(20)之間，位于活塞柄(16)的正下方，活塞柄(16)的底部放置在固定塊(22)的頂部。2.根據權利要求1所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置，其特征在于，所述的兩個支撐臺(20)頂部內側均有一個容器臺(17)，每個容器臺(17)的邊緣為圓弧狀，且兩個容器臺(17)圓弧部分的半徑與容器(9)外面表半徑相等且同心，用于容納并固定容器(9)。3.根據權利要求2所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置，其特征在于，所述的固定架由一個水平板(2)和水平板(2)兩端垂直于水平板(2)的兩個豎直板(3)組成，每個支撐臺(20)頂端位于容器臺(17)圓弧部分的外側均有一個豎直方向設置的卡槽(18)，固定架的兩個豎直板(3)插入兩個支撐臺(20)的卡槽中，每個豎直板(3)的下部均有一個螺栓孔(4)，每個支撐臺(20)的上部的外端面上與固定架的豎直板(3)上的螺栓孔(4)對應的位置有二號螺紋孔(19)，螺栓(5)穿過二號螺紋孔(19)和螺栓孔(4)將固定架固定安裝在支撐臺(20)頂端。4.根據權利要求1所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置，其特征在于，所述的容器(9)為玻璃材質，容器(9)的內部由下至上依次有中間臺(11)和第一內壁(10)，中間臺(11)的內壁為第二內壁(12)，第二內壁(12)的內徑小于第一內壁(10)的內徑，中間臺(11)的頂面用于卡住容器蓋。5.根據權利要求1所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置，其特征在于，所述的氣壓傳感器(I)底部的螺紋上纏有四氟密封帶。6.根據權利要求1所述的一種測量多孔吸聲材料孔隙率的裝置，其特征在于，所述的氣壓傳感器(I)采用頂部帶有一個液晶顯示屏(26)的液晶顯示氣壓傳感器，并采用擴散硅芯片作為壓力敏感器件。
【文檔編號】G01N15/08GK205719891SQ201620678170
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月30日
【發(fā)明人】陳書明, 郭晗, 賈紀紹, 張繼修, 井曉瑞, 王登峰, 陳靜
【申請人】吉林大學