专利名称：一种液体高度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及采用密度小的液体作为介质的高度测量仪，是一种利用大气压强 来测量高度的测量仪。
背景技术：
现有技术中，用于测量海拔高度的仪器一般是采用气压高度计，通过气压计测出 被测高度位置的压强，然后计算出被测物的高度，但现有的无液气压高度计其精确度较低， 误差大，无法准确地测量出山脉的高度，特别是测量低海拔山脉其误差尤为明显，如无液气 压计灵敏度低，误差较大，不宜用于实际测量；水银气压计刻度小，单位大，估数难以准确， 且长度较大也不便携带和使用；利用托里拆利实验同样具有水银气压计的弊病，另外操作 也很麻烦且有污染。

实用新型内容本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、精确度 高的高度测量仪。本实用新型的目的通过如下技术方案实现一种液体高度测量仪，包括一密闭的保温容器，其内部放置有一定量的溶液和气 体；一透明管，沿竖直方向延伸，且形成有沿其长度方向延伸的通孔，其下端与所述保温容 器中的溶液相连通，上端与大气相连通；若干刻度线，沿竖直方向等间距分布，且与所述透 明管配合设置，其特征在于还包括一压强调节装置，用于调节所述保温容器中气体的压 强，以使透明管中所述溶液的液面高度与某一刻度线对齐，其具有与所述保温容器中的气 体相连通的密封腔、以及用于调节所述密封腔大小的操纵件。所述压强调节装置为注射器，注射器的针管与所述保温容器中的气体相连通，注 射器的活塞杆可被操纵在注射器的针筒中滑动，以调节针筒与活塞杆所围成的密封腔的大 小。所述透明管的一段沿竖直方向插设于所述保温容器中，且其下端伸入所述溶液 中，所述透明管位于所述保温容器外部的另一段外周面沿其长度方向等间距分布有若干刻 度线。所述透明管的内径为Imm 2mm。所述保温容器中的溶液为红色溶液。本实用新型的工作原理及有益效果由于透明管的内径较小，在透明管中溶液的液面高度变化过程中，对保温容器中 气体的体积的影响可以忽略不计，且保温容器可以保证气体的温度不变，根据公式PV = nRT，可以设定保温容器中气体的压强Ptl是定值。设基准点处的大气压强为P1，被测处的大 气压强为P2。由物理学知识P。= P+Pgh可得P1 = P0-Pgh1P2 = P0-Pgh2[0013]P1-P2 = P g(h2-h1) = Pgh基准点处和被测处的气压之差，等于透明管内液柱两处高度差h产生的压强。而 且压强差与恒压瓶内的压强Ptl大小无关。若水银密度为P Hg，液体密度为P 液，水银高度差为hHg，溶液的高度差为h液，则p1－p2 = pHgghHg = ρ 液gh液
pHg＝p液/pHg h液根据在海拔2千米以内，每升高12米，大气压强减小约为1毫米(I(T3m)水银柱。 因此，被测处与基准点处的高度差H可表示为H＝hHgx12m/1X1003m＝p液/pHgh液X12X10 3公式表明若保持保温容器中的气体压强Ptl不变，被测处的高度越高，所测的大气 压强越小，透明管中溶液的液面升得越高。而且被测处与基准点处的高度差H与透明管中 溶液液面的高度差成简单的线性正比关系。根据各种溶液的不同密度和水银密度P Hg = 13. 6X 103kg/m3，可得出下表 为了方便本实用新型的读数可设定相邻两刻度线的间距为L=pHg/p液x12X10-3并
P液 X12
设定与相应刻度线对应的数字标识，即读数时刻度线一格为测量高度lm，可方便直观地进 行读数。压强调节装置，通过调节密封腔的大小来调节保温容器中气体的体积，最终调节 所述保温容器中气体的压强，以使透明管中所述溶液的液面高度与某一刻度线(通常是零 位刻度线)对齐，防止因溶液蒸发而影响读数、同时便于测量较高海拔的多次调零累计测 量，采用气压调节装置，只要大约20厘米长的透明管便能测量2000米甚至更大的高度，测 量高度大，实用性强。如果采用密度较小的纯净水代替密度较大的水银，没有气压调节装置 要测量1000米的高度透明管大约要1. 3米长，这样带来制作、携带上的不便。保温容器可使本实用新型在测量过程中不受外界温度的影响。采用密度较小、相对稳定的溶液代替密度大的水银，制作的高度测量仪，比传统高度测量仪更简易准确，准确度可以达到1米以内；采用内径lmm-2mm的透明管，在不影响实 验条件下最大限度减小毛细现象的影响，溶液的液面上升、下降自如，反应灵敏。本实用新型结构简单、制作方便，可作为中学教程中的教具，或者让学生自己动作 制作，提高学生的动手能力，激发学生的学习兴趣。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
参照图1。一种液体高度测量仪，包括密闭的保温容器1、透明管5、压强调节装置 4，保温容器1，为保温瓶或其他具有保温作用的容器，其内部放置有一定量的红色溶液2和 气体3;透明管5，沿竖直方向延伸，且形成有沿其长度方向延伸的通孔，其一段插设于保温 容器1中，且下端与溶液2相连通，其位于保温容器1外部的另一段的外表面沿其长度方 向等间距设置有若干刻度线，以及与相应刻度线对应的数字标识，且上端与大气相连通，透 明管的内径为1. 5mm ；压强调节装置4为注射器，注射器的针管与保温容器中的气体3相连 通，注射器的活塞杆可被操纵在注射器的针筒中滑动，以调节针筒与活塞杆所围成的密封 腔的大小，用于调节保温容器1中气体3的压强，以使透明管5中溶液的液面高度与某一刻 度线对齐，压强调节装置4也可使用具有调节气体3体积功能的其他装置。本实用新型的制作方法如下需要用到器材和工具保温瓶一个(约250ml)、刻度吸管一支、塑料注射器两 支(5ml、50ml)、纯净水、高锰酸钾、AB双管胶、5号软胶塞、12号针头、透明胶布、烧杯一个 (250ml)、剪刀、打孔器、铜丝等。打孔器在软胶塞钻一个比透明管略小的孔，用水润湿刻度吸管慢慢地插入软胶 塞，把铜丝穿过12号针头后插透软胶塞，拨出铜丝。将保温瓶的瓶口与做好的软胶塞塞紧密封，如有密封不好可用AB双管胶混合均 勻密封。在烧杯加入一小粒的高锰酸钾，加入纯净水振荡均勻以增加可见度；用50ml的注 射器把红颜色的水注入保温瓶内约100ml。要把保温瓶颠倒注水，才能把保温瓶中的空气从 透明管赶出来。把整个装置竖直放正，拔出50ml的注射器，插入5ml的调零注射器，红水沿刻度吸 管中心管上升，并调节纯净水液面与刻度吸管旁边刻度线的0刻度线或某个整数对齐。实践证明该高度计上的注射器活塞的摩擦力足够大，经久耐用，不会因为高度计 瓶内外的压强差而使注射器活塞自然滑动。如果长时间不用时，要把注射器活塞拔出来，以 防气温升高时，红水从刻度吸管中心管内上升外漏。高度测量仪由于气温的变化或搬运时的振动，其中标度会出现误差。因此在测量 前必须进行标度调校。利用水银气压计进行调校。用5ml的注射器调试，使液体高度测量 仪的透明管管内液面与0刻度线对齐，记下水银气压计的读数，换算成海拔高度。测量时，把高度测量仪拿到被测高度，将高度测量仪放于水平面上且让其 竖直， 静置一会儿，就可以从刻度吸管刻度线上读出纯净水液面升高h，利用公式
,就可以算出楼高或某处的海拔 IxlU m pHg闻度。采用本实用新型提供的高度测量仪对某大楼各楼层的高度进行测量，测量数据如 下 从上面的测量数据可以看出，测量高度越高，相对误差越小，测量高度20米以上 的测量数据准确率都在99%以上，实际测量存在误差很小，误差产生的原因有，眼睛观察读 数时，视角存在一定误差；液面的读数只能是半格半格的估读，这是误差的主要原因。
权利要求一种液体高度测量仪，包括一密闭的保温容器，其内部放置有一定量的溶液和气体；一透明管，沿竖直方向延伸，且形成有沿其长度方向延伸的通孔，其下端与所述保温容器中的溶液相连通，上端与大气相连通；若干刻度线，沿竖直方向等间距分布，且与所述透明管配合设置，其特征在于还包括一压强调节装置，用于调节所述保温容器中气体的压强，以使透明管中所述溶液的液面高度与某一刻度线对齐，其具有与所述保温容器中的气体相连通的密封腔、以及用于调节所述密封腔大小的操纵件。
2.根据权利要求1所述的一种液体高度测量仪，其特征在于所述压强调节装置为注 射器，注射器的针管与所述保温容器中的气体相连通，注射器的活塞杆可被操纵在注射器 的针筒中滑动，以调节针筒与活塞杆所围成的密封腔的大小。
3.根据权利要求1或2所述的一种液体高度测量仪，其特征在于所述透明管的一段 沿竖直方向插设于所述保温容器中，且其下端伸入所述溶液中，所述透明管位于所述保温 容器外部的另一段外周面沿其长度方向等间距分布有若干刻度线。
4.根据权利要求1或2所述的一种液体高度测量仪，其特征在于所述透明管的内径 为 Imm 2mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种液体高度测量仪，其特征在于所述保温容器中的 溶液为红色溶液。
专利摘要一种液体高度测量仪，包括一密闭的保温容器，其内部放置有一定量的溶液和气体；一透明管，沿竖直方向延伸，且形成有沿其长度方向延伸的通孔，其下端与所述保温容器中的溶液相连通，上端与大气相连通；若干刻度线，沿竖直方向等间距分布，且与所述透明管配合设置；压强调节装置，用于调节所述保温容器中气体的压强，以使透明管中所述溶液的液面高度与某一刻度线对齐，其具有与所述保温容器中的气体相连通的密封腔、以及用于调节所述密封腔大小的操纵件，上述高度测量仪具有结构简单、使用方便、精确度高等优点。
文档编号G01C5/06GK201589610SQ200920299919
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者李昕 申请人:李昕