新型固体密度测量装置研究

高正明，贺升平，赵　娟

(1．宝鸡高新技术研究所，陕西宝鸡　721013；2．荆楚理工学院电子信息工程学院，湖北荆门 448000)

0　引言

物质密度的测量方法，根据所测量与密度的关系可分为直接法和间接法。前者是基于密度定义直接或间接测量物质的体积(质量)得到物质的密度数值，常用于性质稳定的固体密度测量，如基于阿基米德定律的静力称量法、密度瓶法、浮力计法以及气体密度天平法等，测量原理简单，测量成本较低，应用十分广泛；后者往往是通过检测与密度相关的物理量的变化来反演物质密度，如射线法[1]、超声法、光学法和振动法等[2]，间接法测量精度较高，针对性强，但测量应用范围较窄。本文根据等温状态气体的玻意尔-马略特定律，基于直接测量法提出了一种新的固体密度测量方法。

1　测量原理与方法

固体物质密度直接测量的基础是密度计算公式：

ρ=m/V

基于阿基米德定律(g为当地重力加载速)测量固体体积：

F浮=ρ液gV排

根据液体的不同有排水法、排油法、排汞法等，统称液浸法(或浸液法)，为避免液体污染，可结合气体状态方程将待测实体与测量液体进行物理隔离[3-4]。

受非接触式体积测量方法[5]启发，基于等温状态气体玻意耳-马略特定律：

ρV=C

(3)

式中C为常量。

提出一种新的固体密度的测量方法，分别采用质量测量设备和体积测量设备测量固体质量、体积，将测量数据输送至计算机/单片机，根据式计算得到固体物质密度。

1．1基于气体定律的固体体积测量方法