全自动真密度分析仪

全自动真密度分析仪

技术背景知识

全自动真密度分析仪-相关概念

在物理学中，密度是指某种物质的质量与该物质体积的比值，其公式为：

ρ = m / V

ρ—物质的密度，kg/m3；

m—物质的质量，kg；

V—物质的体积，m3。

密度是物质的物理特性之一，不同物质的密度一般不同，反映了不同物质的不同性质，因此，可以根据密度来鉴别物质。密度不随物质形状和空间地理位置的变化而变化，但因物质的状态、温度、压强的改变而改变。例如，水的三种状态冰、水、水蒸汽密度不同；蒸汽锅炉中，同样是水蒸汽，因压强不同，蒸汽密度也不同。

密度在使用过程中，由于应用领域不同，物质形态差异，对其体积的定义有较大的区别，例如，对于块状金属，其体积为排开水的容积；对于玉米、小米等粮食，更关心其堆体积；而对于多孔材料，需要了解其骨架体积。为此，需要对体积进行严格的定义。根据应用需求，体积可分为密实体积、自然体积和堆体积三类。

(1) 密实体积

密实体积是指密实状态下的体积，即指构成材料的固体物质本身的体积。例如：翡翠、钢板、玛瑙、橡胶等。

(2) 自然体积

自然体积是指自然状态下的体积，即指固体物质的体积与全部孔隙体积之和。例如：面包，表面有象蜂窝一样的开孔，内部则是如同气泡一样的封闭孔。类似材料很多，木头、透气砖、分子筛、活性炭、泡沫等。

(3) 堆积体积

堆积体积是指自然状态下的体积与颗粒之间的空隙之和。日常生活中最常见，例如：粮食、水泥、土壤等。

密度的相关概念，如体积密度、表观密度、真密度等均与上述三个体积密切相关。以多孔材料为例，其体积包括开口孔隙、闭口孔隙和固体三部分，如下图所示。深入材料内部，构成封闭状，不与外界相通的孔为闭孔，所有的闭孔体积之和为闭口孔隙。一端在材料表面开口，另一端深入材料内部，称为盲孔；一端在材料表面开口，穿过材料到另一端表面也存在开孔，称为贯通孔；一端在材料表面开孔，深入材料内部后，又产生若干相通的分支，这些分支均通过主孔与材料表面相通，称为交联孔。盲孔、贯通孔和交联孔都具有一个共性，即有一端与外界相通，所以这类孔统称为开孔，由这些孔构成的开孔体积之和即为开口孔隙。

1—固体  2—闭口孔隙  3—开口孔隙（盲孔）　4—开口孔隙（交联孔）  5—开口孔隙（贯通孔）

图1 1多孔材料自然状态下体积示意图

有了上述的定义和基本知识，对一些概念的诠释便容易理解。设多孔材料中的固体骨架部分的质量为m，由于开孔孔隙与闭口孔隙内填充的为气体，其质量可忽略不计，即多孔材料总质量与固体骨架质量相等，也为m，固体物质构成的体积为V固，闭口孔隙体积为V闭，开口孔隙体积为V开。

真实密度

真实密度简称真密度（true density），是指物质在密实状态下单位体积的质量，其表达公式为：

ρt = m / V固

ρt—多孔材料的真实密度，kg/m3；

m—多孔材料固体的质量，kg；

V固—多孔材料中固体骨架部分所占的体积，m3。

由公式可以看出，对于多孔材料单个颗粒而言，真密度是扣除开口孔隙和闭口孔隙体积后由物质骨架部分所占体积的质量，即材料在无孔状态下的密度。对催化剂又称骨架密度，它是单位体积催化剂骨架或固体部分(不包括颗粒之间间隙及颗粒内微孔体积)的质量。

由于苯、异丙醇等可以进入多孔材料除骨架以外的开孔中，因此可以用苯替代汞，采及排液置换法测定材料的真密度。但严格地讲，苯不能进入多孔材料闭口孔隙和极微细的微孔中，所以苯测出的密度接近于真密度，如果需要精密地测定，需要将材料磨成粉末，破坏闭口孔隙，采用氦气、氖气或氩气等不被材料吸附的惰性气体以排气置换法进行测定，通常采用真空容量法吸附装置。

序号参数项目技术参数/指标备注

1测试原理阿基米德原理（气体置换法）

2测试精度优于5‰

3重复性相对标准误差0.1～0.3%多次测量样本

4测试分辨率0.01mL

5减压阀154N-050A-C美国进口品牌

6电磁阀CFVB25-Z-O-B2C-3日本进口品牌

7样品池体积10mL可盛放10mL±0.2mL的样品

8测试时间～4min/次可根据用户需要更改脚本中的次数选项

9输入电压交流220V/50Hz

10额定功率28W

11外观尺寸410mm×320mm×155mm

12重量4.6 kg

13工作压力1.3 bar绝对压力

14最大压力2.0 bar绝对压力

15分析气体He/N2推荐氦气，若用氮气请告知

16输入方式触摸屏手写输入

17数据输出过程记录+U盘数据储存

与国外产品技术对比分析

表2与国际技术对比表

项目美国Micrometics美国Quantachrome本产品

气体通道模块一体化，200×200×100mm管路连接式600×600×300mm一体化模块

150×120×80mm

参比腔与测量腔分离式分离式一体式

气体温度控制无无有（高精版）

压强控制反复进出式反复进出式前馈补偿式

定点控制精度200Pa以上@2bar300Pa以上@2bar±10Pa @2bar

测温精度外挂，±1℃;反应慢，20s以上外挂，±1℃；反应慢，20s以上内嵌，±0.1℃；反应快，2~3s以上

体积标定球，误差较小空管，误差大圆柱，误差小

阻力控制调压阀调压阀技术

粉尘过滤烧结金属烧结金属技术

数据通讯与控制串口+控制卡，200ms串口，200ms并口，1~2ms

传感器信号多次放大多次放大直接将模拟信号转为数字信号

数据处理软件算法均值法均值法中值法、均值法

阀门连接方式预处理仍为螺纹式螺纹式座装式，减少了漏气点

生产方式批量批量定制

仪器特点

（1）适应块状、粒状、粉状、液体等不同样品测量需要；

（2）自动重复测量状态可进行重复运行；

（3）压力平衡时间可根据用户自行设定，设置灵活；

（4）分析运行一次的时间仅几分钟；

（5）对于用户选择的循环次数和定时的清洗，样品准备/清洗状态有脉冲信号（加压/减压）；

（6）自带RS485、RJ45和微型打印机，以便于把数据传到打印机（TMS型号）或PC上（PNS型号）；

（7）有用户可选的最大压力，可消除分析样品变形所带来的危害；

（8）自动打印数据报告（TMS款），包括分析结果的统计，样品号和运行条件。

全自动真密度仪产品优点

(1) 集成式模块：电磁阀、传感器、样品池采用一体化设计，减少死体积，结构紧凑，密封性好；

(2) 温场均匀技术：采用无管路模块化设计，环境温度与模块温度保持平衡，气体温场均匀；

(3) 智能算法：压力智能探测，流量控制稳定，最大限度减小外界气瓶压力波动的影响；

(4) 脚本设计：高级用户可根据测试需求更改脚本，自行设计操作流程；

(5) 打印功能：（TMS版）设计了测试结果输出功能，方便用户结果存档与数据备份，包括电子数据与文档数据；

(6) 流程指示：采用C语言开发的嵌入式软件，操作流程清晰，数据实时详尽；

(7) 24位采集精度：底层数据采集采用24位AD模块；

(8) 标样分析：可提供PVC、铝、铜材质进行密度标定；

(9) 科技外观：外观结构简洁流畅，造型新颖时尚，极富科技感。

应用领域

研究和质量控制：陶瓷、催化剂、滤材、核燃料、石油化工、土壤、肥料、炭黑、焦炭、纤维、矿物、制药、化妆品、水泥、粉末食品、干燥剂、粉末金属、离子交换树酯、硅胶、氧化铝、二氧化钛、固体泡沫等。