Плотномеры жидкостей и газов

Плотность материалов при постоянной температуре является одним из показателей их качества. Приборы для измерения плотности жидких и сыпучих теп по принципу действия делятся на поплавковые, весовые, гидростатические, манометрические, звуковые и радиоизотопные.

В поплавковых плотномерах (ареометрах) используется принцип определения глубины погружения плавающего в контролируемой жидкости поплавка. Схема плотномера с плавающим поплавком.

а – с плавающим поплавком; б – весовой плотномер

Рисунок 6.8 - Схемы плотномеров

Жидкость по трубе 10 поступает в переливной сосуд 9, обеспечивающий постоянство напора. Далее по трубе 8 жидкость попадает в измерительную камеру 4, снабженную переливным устройством, из которого избыточная жидкость стекает по трубе 7. Изменение плотности жидкости вызывает вертикальное перемещение поплавка 5 и связанного с ним сердечника. Перемещение сердечника фиксируется индуктивным датчиком 6, включенным в схему моста 1, и регистрируется вторичным прибором 2. Терморезистор 3 предназначен для компенсации влияния температуры контролируемой среды, путем включения его в измерительную схему моста.

Весовые, или пикнометрические методы основаны на непрерывном взвешивании некоторого постоянного объема контролируемого вещества и определении ее плотности с учетом того, что масса жидкости при неизменном ее объеме прямо пропорциональна плотности. Весовые плотномеры применяются для измерения плотности вязких жидкостей, суспензий и жидкостей с твердыми включениями. Возможно измерение и плотности газов.

Манометрические методы измерения плотности основаны на том, что давление жидкости Р на глубине Н от поверхности равно весу столба жидкости при площади основания 1 см²:

Р = gH,

где – плотность жидкости, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

При неизменной высоте столба жидкости давление является мерой ее плотности. Измерение давления столба жидкости производится аналогично измерению уровня жидкости манометрическими уровнемерами.

В ультразвуковых плотномерах используется зависимость скорости распространения ультразвука в жидкости от ее плотности путем измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в жидкости.

В основу принципа работы гидростатического (пьезометрического) плотномера положено измерение разности давления в двух пьезометрических трубках, погруженных на одинаковую глубину в сосудах с контролируемой и эталонной жидкостями. В целях обеспечения равенства температур обеих жидкостей сосуд с эталонной жидкостью размещают в сосуде с контролируемой жидкостью.

Принцип действия радиоизотопных измерителей плотности основан на измерении плотности -излучения радиоактивного источника при прохождении лучей через вещество, поток которых изменяется в зависимости от его плотности.

Структурная схема радиоактивного плотномера.

Рисунок 6.9 - Схема радиоизотопного плотномера

На участке трубопровода 5, в котором протекает исследуемая жидкость, устанавливаются источник 4 и приемник 6 -излучения. Излучатель 4 размещается на диске 2, вращающемся от двигателя 3. Излучение попеременно попадает на один и тот же сцинтиляционный счетчик 6 через измеряемую среду 5 или через компенсационный клин 1. Со счетчика 6 сигнал поступает на интегрирующее устройство 7 и усилитель переменного тока 8, который управляет работой реверсивного двигателя 9. Последний перемещает клин 1 таким образом, чтобы потоки, поступающие на сцинтилляционный счетчик, были равны. Величина перемещения клина, с которым связана стрелка показывающего прибора, пропорциональна изменению плотности жидкости.

Метод просвечивания -лучами находит широкое применение для определения плотности плит, бетонных блоков, грунтовых пульп и т.д.