8.1 Приборы для измерения плотности

Приборы для измерения плотности подразделяются на: поплавковые, весовые, гидростатические и приборы косвенного измерения плотности.

Поплавковые плотномеры имеют две разновидности с плавающим и с полностью погруженным поплавком.

Перемещение поплавка преобразуется в электрическую величину с помощью электрических преобразователей.

Весовые плотномеры – принцип действия основан на определении плотности жидкости по измерению массы постоянного объема контролируемой жидкости, исходя из соотношения:

,

(8.1)

где – масса жидкости;

– объём.

Рассмотрим схему весового плотномера.

Контролируемая жидкость пропускается через отрезок трубопровода1, уровновешенный пружиной 2. При изменении плотности жидкости труба 1 отклоняется от своего нейтрального положения, в результате чего перемещается жестко связанный с ней плунжер 2, находящийся внутри индукционной катушки 3 – рисунок 91.

Напряжение на выходе является функцией перемещения трубы, следовательно и плотности контролируемой жидкости.

Гидростатические плотномеры – метод основан на измерении давления столба жидкости постоянной высоты, т.к. давление, создаваемое столбом жидкости пропорционально ее плотности – рисунок 72.

Для измерения плотности таким способом нет необходимости поддерживать постоянный уровень измеряемой жидкости в емкости.

Рисунок 91 – Схема весового плотномера

Рисунок 92 – Схема гидростатического плотномера

Достаточно применить в качестве измерительного устройства дифманометр, который измеряет разность давлений , создаваемых двумя столбами жидкости и . Ясно, что при любом уровне в ёмкости разность столбов жидкости постоянная и перепад давлений будет зависеть только от плотности жидкости.

8.2 Измерение вязкости

Вязкость – это способность вещества оказывать сопротивление перемещению в нем какого–либо тела. Если вещество само движется относительно тела, то возникает сопротивление его движению. Для измерения вязкости применяют вибрационные и ротационные вискозиметры.

Действие вибрационных вискозиметров основано на том, что жидкость стремится затормозить колебания опущенной в нее плоской пластины, причем сила торможения зависит от вязкости жидкости. Рассмотрим схему датчика: пластина 1 закреплена в эластичной мембране 2 – рисунок 93.

Рисунок 93 – Схема вибрационного вискозиметра

Нижняя часть пластины погружена в жидкость, а верхняя находится в катушке 3, соединенной с генератором импульсов 4. При включении катушки в пластине возникают продольные колебания. Затем катушка отключается от генератора, и колебания пластины затухают.

В процессе свободных колебаний пластины в катушке наводится э.д.с., имеющая частоту ее свободных колебаний. Она обеспечивает запирание генератора 4 до момента полного прекращения колебаний, после чего генератор снова включает катушку и цикл повторяется. Чем больше вязкость жидкости, тем быстрее затухают колебания пластины и тем меньше интервалы между включениями генератора. Прибор 5 измеряет величину этих интервалов.

Ротационные вискозиметры – принцип действия основан на измерении сопротивления, которое оказывает контролируемая жидкость вращению погруженного в нее тела. Это сопротивление растет с увеличением вязкости жидкости.

Ротационный вискозиметр состоит из привода 1, измерительного устройства 2 и рабочего тела 3 – рисунок 94. В одних приборах поддерживают постоянную скорость вращения тела и измеряют мощность которую затрачивает на эту работу привод. В других используют привод постоянной мощности, а измеряют скорость вращения тела. Очевидно, что в первом случае с увеличением вязкости жидкости потребуется большая мощность привода, во втором это приведет к уменьшению скорости вращения тела.

Рисунок 94 – Схема ротационного вискозиметра