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空氣密度對砝碼質(zhì)量測量的影響探究：

按照砝碼質(zhì)量測量時對空氣密度測量的需求，分析了測量空氣密度的公式法，研制了用于**度砝碼質(zhì)量測量的空氣密度測量裝置。根據(jù)CIPM*2007公式，該裝置集成了溫濕度、壓力和CO，含量的測量，實(shí)現(xiàn)了對空氣密度的自動實(shí)時測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)CO含量達(dá)到937．4×10時，與采用近似公式進(jìn)行測量的數(shù)據(jù)的相對誤差達(dá)到0．022％，驗(yàn)證了增加CO含量測量對提*空氣密度測量*度的必要性。

1引言

在空氣中進(jìn)行質(zhì)量測量時，標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量與被測物體之間都會受到空氣浮力的影響，不能正確地反應(yīng)物體實(shí)際的質(zhì)量，對于**度質(zhì)量測量來說，這種影響尤為重要，需要對其進(jìn)行空氣浮力修正，即需要測定空氣密度。空氣密度的確定主要有2種方法。*種是公式法，采用CIPM的推薦公式計(jì)算。另外*種方法是浮力法。使用公式法進(jìn)行空氣密度測定是目前使用*廣泛的方法，這種方法不*便于實(shí)現(xiàn)，而且對*的測試系統(tǒng)幾乎具有和浮力法*樣的測量*度J。經(jīng)過修訂和更新，CIPM認(rèn)可的*新的空氣密度計(jì)算公式為CIPM*2007公式。目前，計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)室確定空氣密度通常是根據(jù)文獻(xiàn)[2，3]中的空氣密度的近似公式，只對溫度、濕度、壓力環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分別測量讀取，人工手動匯總計(jì)算，不*測量工作復(fù)雜，人工讀取還可能產(chǎn)生較大的示值差異，難于保證測量的*度，同時，采用近似計(jì)算公式*度不夠，難于滿足**度質(zhì)量測量的要求。因此，作者根據(jù)CIPM*2007公式設(shè)計(jì)了*套空氣密度測量裝置，該裝置通過將溫濕度、壓力和CO：含量的測量進(jìn)行集成，以CIPM*2007公式實(shí)時計(jì)算求得空氣密度。

2空氣密度測量裝置設(shè)計(jì)

軟硬件設(shè)計(jì)，空氣密度測量裝置硬件結(jié)構(gòu)見圖2，采用溫度、濕度、壓力以及CO含量測量傳感器，將溫度、濕度、壓力及CO含量的測量進(jìn)行集成，通過通訊模塊將信號進(jìn)行分離，與單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)處理計(jì)算模塊通訊，實(shí)現(xiàn)測量信號的采集、處理和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)空氣密度值的自動計(jì)算和進(jìn)行屏幕顯示。同時，還設(shè)計(jì)了用于連接計(jì)算機(jī)的通訊模塊，用于通過計(jì)算機(jī)連接裝置實(shí)現(xiàn)自動控制及相關(guān)功能的擴(kuò)展。軟件設(shè)計(jì)分為2個主要部分：裝置中單片機(jī)的程序軟件設(shè)計(jì)以及安裝于計(jì)算機(jī)中的配套控制軟件。單片機(jī)軟件程序流程如圖3*示。程序根據(jù)流程進(jìn)行模塊劃分和優(yōu)化，具有很好的魯棒性。同單片機(jī)相比，軟件的主要程序流程基本相同，年3月10日的12：00至14：00。圖5為CO含量的但計(jì)算機(jī)端的浮點(diǎn)運(yùn)算能取得比單片機(jī)更*的運(yùn)算數(shù)據(jù)曲線，橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為CO含量，采樣*度；可長時間自動連續(xù)監(jiān)控測量數(shù)據(jù)的保存；擴(kuò)展頻率為1次／min。了測量數(shù)據(jù)記錄文件的調(diào)用、導(dǎo)出，分析圖表生成等功能，輔助使用者對測量數(shù)據(jù)的分析、研究。并且數(shù)據(jù)曲線圖可以JPG的圖片導(dǎo)出。系統(tǒng)比傳統(tǒng)的公式法增加了對CO：含量參數(shù)的測量，提*了計(jì)算*度；實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、壓力和CO，含量參數(shù)的統(tǒng)*自動測量，避免了分別人工測量計(jì)算的繁瑣和誤差；裝置體積較小，便于攜帶?？稍谛枰沫h(huán)境現(xiàn)場進(jìn)行測量，實(shí)時讀取空氣密度測量值；另外，通過串口連接裝置和計(jì)算機(jī)，使用配套的計(jì)算機(jī)控制軟件，可實(shí)現(xiàn)對測量數(shù)據(jù)的自動采集、計(jì)算和保存，幫助使用者實(shí)現(xiàn)長時間的數(shù)據(jù)連續(xù)監(jiān)控測量，對采集保存的測量數(shù)據(jù)的調(diào)用分析，生成分析圖表，完成數(shù)據(jù)分析、研究的輔助工作。

3實(shí)驗(yàn)分析

采用本裝置連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)際測量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為工作環(huán)境相對穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)室，時間是2010年3月10日的12：00至14：00。圖5為CO含量的數(shù)據(jù)曲線，橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為CO含量，采樣頻率為1次／min。

4結(jié)論

本文的空氣密度測量裝置體積小，重量輕，便于移動和放置，很好解決了以往實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行砝碼質(zhì)量測量中的空氣密度測量存在的問題和不便。配合軟件，對測量數(shù)據(jù)的分析、研究工作可起到輔助作用。同*測量溫度、濕度和壓力的計(jì)算方法相比，增加co：含量的測量，對在**度砝碼質(zhì)量測量中空氣密度測量*性的提*有很大幫助。

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