簡(jiǎn)介：本文主要介紹了一種應(yīng)用諧振原理進(jìn)行測(cè)量的密度測(cè)量方法，詳細(xì)的分析了這種密度測(cè)量方法的優(yōu)缺點(diǎn)所在

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1. 利用諧振進(jìn)行密度測(cè)量的原理

諧振密度傳感器的測(cè)量原理，是通過(guò)諧振時(shí)的諧振頻率來(lái)間接測(cè)量液體的密度。

該密度傳感器通過(guò)將待測(cè)液體填充到諧振管中，令待測(cè)液體與諧振器發(fā)生諧振，根據(jù)液體密度與諧振頻率的關(guān)系可知，產(chǎn)生的振蕩頻率取決于液體的密度于諧振器的剛度。我們可以根據(jù)公式從而推斷出氣體的密度。

諧振器的屬性（例如剛度）取決于溫度和壓強(qiáng)，他們之間的相關(guān)性由校準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行確定、并由測(cè)量?jī)x器進(jìn)行補(bǔ)償。

因此，唯一可以影響諧振頻率的剩余變量只有液體的密度，以下等式說(shuō)明了液體的密度ρ，諧振器的特性（常數(shù)A和B）和振蕩頻率?之間的關(guān)系：

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諧振測(cè)量設(shè)備如何工作：

（1）諧振器的兩端牢固地夾緊。

（2）激勵(lì)器使管振動(dòng)。

（3）振動(dòng)傳感器檢測(cè)振動(dòng)頻率。

諧振器的形狀和材料不固定。 因此，諧振器可以是圓管或方管。

圖1：諧振測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)“1.振動(dòng)傳感器，2.諧波發(fā)生器，3.固定的諧振器”

2. 利用諧振原理進(jìn)行密度測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)

（1）與簡(jiǎn)單的測(cè)試技術(shù)相結(jié)合的直接處理是諧振器密度測(cè)量的最大優(yōu)勢(shì)之一，在添加介質(zhì)后無(wú)需進(jìn)行任何進(jìn)一步調(diào)整即可測(cè)量密度。由于密度值是直接顯示在數(shù)字顯示屏上的，因此可以排除讀數(shù)錯(cuò)誤。不需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行溫度控制；相反，溫度的測(cè)量是實(shí)時(shí)的。另外，不需要提取準(zhǔn)確的體積。

（2）技術(shù)微型化，僅需少量樣品即可進(jìn)行可靠的密度測(cè)定。此功能在測(cè)量昂貴的流體介質(zhì)時(shí)作用特別明顯。使用少量樣品還可以更輕松地確定用于密度測(cè)量的介質(zhì)溫度。

（3）該測(cè)量可以在封閉系統(tǒng)中的相應(yīng)壓強(qiáng)下進(jìn)行。這對(duì)于某些介質(zhì)（例如醇-水混合物或氣體）尤其重要。沒(méi)有適當(dāng)?shù)沫h(huán)境壓強(qiáng)，此類(lèi)介質(zhì)將揮發(fā)，從而導(dǎo)致測(cè)量值不正確。

（4）最后，可以在極短的測(cè)量時(shí)間內(nèi)獲得測(cè)量結(jié)果。諧振密度記錄儀還可以實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程中流量的連續(xù)直接測(cè)量。

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3. 利用諧振原理進(jìn)行密度測(cè)量的缺點(diǎn)

（1）該方法不允許直接追溯，即無(wú)法將測(cè)量的密度與該測(cè)量變量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（kg和m3）進(jìn)行比較。其原因是，密度是使用測(cè)得的頻率來(lái)計(jì)算的，而不是通過(guò)質(zhì)量（kg）除以體積(m3)獲得的密度值，通過(guò)頻率計(jì)算密度至少需要兩種密度已知的參考介質(zhì)。因此，僅可通過(guò)這兩種參考介質(zhì)進(jìn)行追溯。

（2）測(cè)量靈敏度受測(cè)量管的性質(zhì)影響。測(cè)量管的自重越小，對(duì)測(cè)得頻率的影響就越小，測(cè)量的靈敏度就越高。相反地，不能使用高自重測(cè)量管去測(cè)量低密度的介質(zhì)。

（3）諧振器的機(jī)械性能受壓力和溫度影響而改變。結(jié)果會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的頻率改變。這些影響可以通過(guò)不同壓力和溫度點(diǎn)的校準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償。

（4）頻率還受測(cè)量液體的粘度影響，這可能會(huì)增加測(cè)量的不確定性。同時(shí)測(cè)量液體中的氣泡、諧振器被污染也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。必須在測(cè)量之前對(duì)待測(cè)液體進(jìn)行脫氣并對(duì)諧振腔進(jìn)行清潔。

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4. 諧振密度測(cè)量傳感器的用途

諧振密度傳感器特別適用于對(duì)實(shí)驗(yàn)室和工藝具有不同精度要求的行業(yè)：

（1）在石油和天然氣行業(yè)，可用于用于確定其發(fā)熱量，能量含量或組成。

（2）在加油站，可以進(jìn)行正確值的測(cè)定和外來(lái)顆粒物的測(cè)定。

（3）在運(yùn)輸中，可以進(jìn)行正確值的測(cè)定并檢查介質(zhì)。

（4）在飛機(jī)上，對(duì)油量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)加油使飛機(jī)的飛行距離達(dá)到最優(yōu)化。

（5）在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)上測(cè)試恒定的燃油質(zhì)量。

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5. 一些商業(yè)化的諧振密度計(jì)：

（1）TrueDyne Sensors?公司的密度傳感器DLO-M1：MEMS密度模塊

???? 尺寸：66 x 30 x 15 mm

（2）Bopp & Reuther 公司的密度計(jì)DIMF 2.1：用于工藝過(guò)程的密度測(cè)量

???? 尺寸：約650 x 450 x 150 mm

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（3）Anton Paar 公司的密度計(jì)DMA 5000：高精度通用儀器（0.000005g/cm3）

??? ?尺寸：482 x 340 x 231 mm

(4) AMETEK 公司的UGC—密度計(jì)：用于工藝過(guò)程的密度測(cè)量

?? 尺寸：大約450 x 200 x 100 mm