密度测量:2.利用谐振的密度测量传感器

简介：本文主要介绍了一种应用谐振原理进行测量的密度测量方法，详细分析了该密度测量方法的优缺点

1. 利用谐振测量密度的原理

谐振密度传感器的测量原理是通过谐振频率间接测量液体密度。

根据液体密度与谐振频率之间的关系，产生的振荡频率取决于液体密度与谐振器的刚度。我们可以根据公式推断气体的密度。

谐振器的属性（如刚度）取决于温度和压力，它们之间的相关性由校准测量和测量仪器来确定。

因此，唯一能影响谐振频率的剩余变量是液体的密度以下等式表明液体密度ρ，谐振器(常数A和B）振荡频率：

谐振测量设备如何工作：

(1)谐振器两端牢固夹紧。

(2)激励器振动管道。

(3)振动传感器检测振动频率。

谐振器的形状和材料不固定。 因此，谐振器可以是圆管或方管。

2. 利用谐振原理测量密度的优点

（1）与简单的测试技术相结合的直接处理是谐振器密度测量的最大优势之一，在添加介质后无需进行任何进一步调整即可测量密度。由于密度值是直接显示在数字显示屏上的，因此可以排除读数错误。不需要对介质进行温度控制；相反，温度的测量是实时的。另外，不需要提取准确的体积。

(2)技术微型化，只需少量样品即可进行可靠的密度测量。这种功能在测量昂贵的流体介质时起着特别明显的作用。用少量样品更容易确定用于密度测量的介质温度。

(3)该测量可在封闭系统中的相应压力下进行。这对某些介质(如醇-水混合物或气体)尤为重要。如果没有适当的环境压力，这种介质会挥发，导致测量值不正确。

(4)最后，测量结果可以在很短的测量时间内获得。谐振密度记录仪还可以连续直接测量过程中的流量。

3. 利用谐振原理测量密度的缺点

(1)该方法不允许直接追溯，即测量密度不能与测量变量的国家标准相匹配（kg和m3)比较。原因是密度是通过测量的频率而不是通过质量来计算的。（kg）除以体积(m3)获得的密度值，通过频率计算至少需要两种已知密度的参考介质。因此，只能通过这两种参考介质进行追溯。

(2)测量灵敏度受测量管性质的影响。测量管的自重越小，对测量频率的影响越小，测量的灵敏度越高。相反，低密度介质不能用高自重测量管测量。

（3）谐振器的机械性能受压力和温度的影响而发生变化。结果会导致测量频率的变化。这些影响可以通过校准不同的压力和温度点来补偿。

（4）频率也受到测量液体粘度的影响，这可能会增加测量的不确定性。同时，测量液体中的气泡和谐振器的污染也会导致测量误差。测量液体必须在测量前脱气并清洁谐振腔。

4. 谐振密度测量传感器的用途

谐振密度传感器特别适用于对实验室和工艺有不同精度要求的行业：

（1）在石油和天然气行业，可用于用于确定其发热量，能量含量或组成。

(2)在加油站，可以测量正确的值和外来颗粒物。

(3)在运输过程中，可以正确测量和检查介质。

(4)在飞机上监测油量，通过加油优化飞机的飞行距离。

(5)在发动机试验台上测试恒定的燃油质量。

5. 商业谐振密度计：

（1）TrueDyne Sensors公司密度传感器DLO-M1：MEMS密度模块

尺寸：66 x 30 x 15 mm

（2）Bopp & Reuther 公司的密度计DIMF 2.1:工艺过程中用于密度测量

尺寸：约650 x 450 x 150 mm

（3）Anton Paar 公司密度计DMA 5000:高精度通用仪器(00.000005g/cm3）

尺寸：482 x 340 x 231 mm

(4) AMETEK 公司的UGC—密度计：用于工艺过程的密度测量

尺寸：大约450 x 200 x 100 mm