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原文传递一种高压条件下测定液体密度的设备和测定方法

专利名称：	一种高压条件下测定液体密度的设备和测定方法
摘要：	本发明公开了一种高压条件下测定液体密度的设备和方法，包括长度测量装置、高压装置、光学长度测量装置，液体放置于高压装置的样品腔内并提供高压条件，采用长度测量装置测定高压装置内高压下液体的实际长度；采用光学长度测量装置测定高压装置内高压下液体的光学长度，根据液体在高压条件下的实际长度和光学长度，计算获得待测液体的折射率；然后根据液体折射率与密度的关系，计算测液体高压下的密度。本发明利用常见的仪器和设备，光源、光谱仪、显微镜等结合金刚石对顶砧装置即可测定高压下液体的密度，测量方法简单，易于实现，高压下液体的密度测定结果准确，可信；为高压下测定液体的密度提供了新的简单便捷方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河南;41
申请人：	郑州轻工业学院
发明人：	李海宁;朱祥;郝俊红;杨坤;程学瑞;王征;马晓春
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201910486416.1
公开号：	CN110286060A
代理机构：	北京元本知识产权代理事务所
代理人：	秦力军
分类号：	G01N9/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N9
申请人地址：	450001 河南省郑州市高新区科学大道136号郑州轻工业学院
主权项：	1.一种高压条件下测定液体密度的设备，包括长度测量装置、高压装置、光学长度测量装置；其特征是，所述高压装置选择金刚石对顶砧压机，并且在两个金刚石的砧面处可拆卸地设置样品垫，所述样品垫具有通孔，当样品垫放置在两个金刚石砧面处时，通孔用于盛放待测液体，形成样品腔；所述长度测量装置，用于测量高压装置的样品腔内的待测液体在高压条件下的长度d；所述光学长度测量装置，用于测量高压装置的样品腔内的待测液体在高压条件下的光学长度d′；根据待测液体在高压条件下的长度和光学长度，计算待测液体在高压条件下的折射率；然后根据液体折射率与密度的关系，计算获得待测液体在高压下的密度。 2.如权利要求1所述的设备，其特征是，所述高压装置金刚石对顶砧压机的一对托块的相对侧面上分别各设置1个参照凸块，根据参照凸块之间的距离变化表征样品腔内待测液体的长度。 3.如权利要求1或2所述的设备，其特征是，所述长度测量装置包括显微镜、面阵探测器、导线和计算机，其中，所述面阵探测器固定安装在显微镜的目镜上且通过导线与计算机相连，所述面阵探测器通过光电转换对显微镜下高压装置的样品腔拍摄显微照片；所述计算机用于处理面阵探测器拍摄的显微照片，并获得照片的像素数。 4.如权利要求1或2所述的设备，其特征是，所述光学长度测量装置包括光源、凸透镜或凸透镜组和光谱仪，其中所述光源、凸透镜或凸透镜组和光谱仪同轴且依次顺序放置。 5.如权利要求4所述的设备，其特征是，所述光源选择宽带光源，发射平行光；所述凸透镜的焦点位于光谱仪的入射狭缝处。 6.一种利用如权利要求1-5任一所述设备测定高压条件下液体密度的方法，其特征是，包括如下顺序进行的步骤： 1)将待测液体装满高压装置的样品腔后，通过金刚石对顶砧压机对样品腔内待测液体加压，获得高压下待测液体； 2)将加压后的金刚石对顶砧压机置于长度测量装置内，测量高压条件下的样品腔的长度，获得高压装置的样品腔内待测液体的长度d； 3)将加压后的金刚石对顶砧压机置于光学测量装置内，测定高压条件下高压装置样品腔的光学长度，获得高压装置的样品腔内待测液体的光学长度d′； 4)按照公式A，计算待测液体在高压条件下的折射率n，其中公式A如下：式A中：d′为高压条件下，高压装置的样品腔内待测液体的光学长度，mm；d为高压条件下，高压装置的样品腔内待测液体的长度d，mm； 5)按照公式B，计算获得待测液体在高压条件下的密度，其中公式B如下：式B中：ρ为高压下液体密度，g/cm3；n为高压下液体的折射率；n0为常温常压下液体的折射率；ρ0为常温常压下液体的密度，g/cm3。 7.如权利要求6所述的方法，其特征是，步骤2)中所述测定高压装置的样品腔内待测液体的实际长度d，包括如下顺序进行的步骤： 2A)测定高压装置未装样品时参照凸块之间的初始距离两个金刚石砧面直接接触时，将金刚石对顶砧压机置于长度测量装置的显微镜载物台上，使得金刚石对顶砧的两个金刚石的砧面与载物台相垂直，并且2个参照凸块的连线位于显微镜物镜的正下方；接着调节显微镜物镜与2个参照凸块之间的间距，直至2个参照凸块在物镜中视野清楚，记录并固定显微镜调焦旋钮位置；然后利用长度测量装置的面阵探测器对金刚石对顶砧的两个参照凸块进行拍照，并对照片进行图像处理，获得高压装置金刚石对顶砧压机未装样品时，两个参照凸块之间的像素数，通过像素数计算得到两个参照凸块之间的初始距离L0； 2B)测定加压条件下高压装置参照凸块之间的距离将样品垫放置于金刚石对顶砧压机的两个金刚石砧面处，并在样品垫的样品腔内装满待测液体，接着通过金刚石对顶砧压机对样品腔内待测液体加压，获得加压样品；然后将加压后的金刚石对顶砧压机置于长度测量装置的显微镜载物台上，使得金刚石对顶砧的砧面与载物台相垂直，且2个参照凸块的连线位于显微镜物镜的正下方；接着调节显微镜物镜与2个参照凸块之间的间距，使得2个参照凸块在物镜中视野清楚，并保持显微镜物镜与2个参照凸块之间的间距与步骤2A)中显微镜物镜与2个参照凸块之间的间距相同；然后利用面阵探测器对加压后的金刚石对顶砧压机的两个参照凸块进行拍照，并对照片进行图像处理，获得加压后的金刚石对顶砧压机两个参照凸块之间的像素数，通过像素数计算得到加压后金刚石对顶砧压机的两个参照凸块之间的距离L，即加压距离； 2C)测定高压条件下高压装置内的样品腔内待测液体的长度d 按照公式C计算样品腔内待测液体的实际长度d，其中公式C如下： d＝L-L0 (C) 式C中：d为高压条件下高压装置内的样品腔内待测液体的长度，mm；L为高压装置装样后加压条件下参照凸块之间的加压距离，mm；L0为高压装置未装样品时参照凸块之间的初始距离，mm。 8.如权利要求7所述的方法，其特征是，在步骤2A)之前，还包括按照如下顺序进行的步骤测定照片中每个像素所对应的标准长度： 2A-1)将显微镜的物镜标准测微尺置于显微镜物镜下，通过面阵探测器对标准测微尺进行拍照，获得显微镜标准测微尺的长度的显微照片； 2A-2)对显微镜标准测微尺的长度的照片进行图像处理，获得显微镜标准长度的像素数， 2A-3)计算得到每个像素所对应的标准长度。 9.如权利要求6所述的方法，其特征是，步骤3)中所述测定高压装置的样品腔内待测液体的光学长度d′按照如下步骤进行： 3A)将加压后的金刚石对顶砧压机置于光学测定装置的光源与凸透镜或凸透镜组之间，并且光源、金刚石对顶砧压机、凸透镜或凸透镜组和光谱仪同轴且在光源光路上，使得光源发出的平行光垂直照射在金刚石对顶砧的样品腔上，收集透射光并利用凸透镜或凸透镜组聚焦到光谱仪的入射狭缝处，得到干涉光谱； 3B)分析干涉光谱中各级次的波峰或波谷所对应的波长值，利用公式D计算高压下金刚石对顶砧样品腔的光学长度，即获得样品腔内高压下待测液体的光学长度d′，公式D如下：公式D中：d′为高压下待测液体的光学长度，mm；i为干涉光谱的级次；λi和λi+1为干涉光谱中相邻波峰或波谷所对应的波长，mm。 10.如权利要求6所述的方法，其特征是，在步骤1)测定高压装置的样品腔内待测液体的实际长度d之前，还包括测定待测液体在常温常压下的折射率n0和密度ρ0。
所属类别：	发明专利