22. Непрерыв-е методы измер-я плотности ж-стей (весовой, поплавковый, гидростатич-й, вибрац-й).

Весовые плотномеры. Пр-п действия сост-т в непрер-м взвешив-и пост-го объёма ан-емого в-ва, т.е. плотность выраж-ся через уд-ный вес.Наиб-е распр-н плотномер с U-обр-й труб-кой.

Ч Э-м служит U-обр-я труб-ка 7, изгот-я из нержав-й стали, соед-я через тягу 3 с рычагом 4. Концы трубки 7 через сильфоны 2 соед-ны с неподв-ми патрубками 1, через которые подается ан-уемая ж-сть. Наличие сильфонов 2 позв-т трубке 7 пово­рач-ся вокруг оси О-О. При ув-нии плотности ж-сти ув-ся масса трубки с ж-стью, что через рычаг 4 пере­дается к механоэл-му или механопневм-му преоб­р-лю 5, постр-му по пр-пу компенсации сил, вых-й сигнал С_вых кот-го пропорц-н измен-ю плот-сти ан-емой ж-сти. Противовес 6, укрепл-й на рычаге 4, служит для уравновеш-я момента сил, созд-го трубкой 7 с ж-ю при выбранном нижнем пределе измер-я плотности. Уст-во 8 слу-жит для автом-го введения по­правки к сигналу плотномера в зав-сти от t-ры ан-емой ж-сти, кот-ю это уст-тво непрер-о изме­ряет.Стат-й х-кой явл-ся зав-сти: , т.к. и ,т о на рычаге действует сила P~ ρ.Вид переходной х-ки: y – вых-й сигнал изм-го пр-ля.

Метрол-е х-ки: 1) ρ = 0,5 – 2,5 (г/см³); 2) t-ный диап-н до 100 ˚С с t-ной компенсацией расшир-я; 3) класс точности 1 – 1,5.

Поплавковый или ареом-й м-д. Пр-п действия основан на непрер-м измер-и выталкивающей силы. Погруж-е тело нах-ся в равновесии под действием веса и выталкивающей силы.

В ес: . Выталкивающая сила: На рис схема поплавк-го плотномера ж-стей с частично погруж-м поплавком 2, кот-й размещен в емкости 1. Через эту емкость непрер-о прокач-ся ан-емая ж-сть. За счет пере-лива в емкости поддерж-ся пост-й ур-нь. Ан-я ж-сть удаляется из плот­номе-ра через сборник 3. При измен-и плот-сти ж-сти изм-ся степень погруж-я поплавка 2 в емкость. Достиж-е по­лож-я равн-я сил N и G_п обеспеч-ся при этом изм-м длины 1 стержня 4, погруж-го в ж-сть. Перемещ-е поп-лавка 2 преобр-ся в эл-й сигнал с пом-ю диф­ференц-го трансформатора 5. Вес поплавка 2 со стержнем 4 (в возд) G_п и выт-щая сила N, действ-я на поп-лавок, опис-ся выр-ми:

г де т – масса поплавка и стержня; V – объем поплавка; — длина участка стержня, погруж-го в ж-сть; S — площадь попер-го сеч-я стержня. Определим из уравнения . Тогда

« » однозначно св-на с плотностью, а следовательно, и ДТП.

Метр-е х-ки: выс-я чувств-сть, интервал измеряемых плотностей ρ= 0,5 – 1,2 (г/см³), погрешность ± 1,5 – 3 % от диапазона.

На рис схема попл-го плот-номера ж-й с полн-ю погру­женным поплавком 2. Он в камере 1, ч/з кот-ю прокач-ся ан-мая ж-сть. По­плавок укре-плен на рычаге 3, герм-сть вывода кот-го из камеры 1 обесп-ся сильфоном 4. М-нт на рычаге 3, созд-й выт-щей силой при знач-и плотности, соотв-м нижнему пределу измер-й, уравн-ся м-нтом, создаваемым противовесом 5. Измен-е выт-щей силы преобр-ся преобр-лем силы 6 в унифиц-й пнев­м-или электрический сигнал С_Вых.

Гидростатические плотномеры. Пр-п действия этих мех-х плотномеров осн-н на зав-сти давл-я Р столба анализ-мой ж-сти или газа от плот-сти ρ этих сред:

P = ρgH,

где H — высота столба жидкости или газа.Если знач-е H принять пост-ным, то давл-е Р однозначно опр-ся плотн-ю среды:

P = kρ,

где k = gH — пост-й коэф-нт.

С хема гидрост-го плотно-мера, пр-п действия кот осн-н на измер-и гидр-го давл-я путем продувки сжатого газа, показана на рис. Б. В ап-те 7 устан-ны трубки 1 и 2 с разл-й глубиной погруж-я. Газ (чаще воздух) от рег-ра расхода 5 пост-т к пневм-м дросселям 3 и 4, а затем к трубкам 2 и 1. Ч/з откр-е торцы трубок газ барб-ет ч/з ж-сть. Давл-е газа в трубках 1 и 2 опр-ся гидрост-м давл-м столба ж-сти высотой Н1 и Н2. Раз-сть давл-й в трубках измер-ся дифман-ром 6 с пневм-м или эл-м вых-м сигналом. Этот перепад опр-ся выр-ем

ΔP = P2 - P1 = ρgH2 - ρgH1 = (H2 - Hl) ρg = Hρg.

Наличие 2х трубок позв-т искл-ть влияние на рез-т измерений возможных изменений уровня жидкости в аппарате.

Вибрац-е плот-меры. Пр-п действия этих мех-х плотн-в осн-н на зав-сти пар-тров упр-х колеб-й (вибрация), сообщаемых камере с анализ-м в-вом или телу, размещ-му в нем, от плот-сти этого в-ва. Обычно в кач-ве пар-тра упр-х колеб-й исп-ся частота собств-х колеб-й резонатора, наход-ся в р-ме автоколеб-й. Резонаторы вибрац-х плотн-в вып-т в виде трубки, пластины, стержня, струны, камертона и т. д. Частота собств-х колеб-й резонатора, заполн-го или наход-ся в анализируемом в-ве, описывается в общем случае выражением

,

г де f0 — частота колеб-й резонатора при нач-м знач-и плотности ан-емого в-ва; k - константа, зав-щая от конструкции резонатора.

Конструктивно разл-т проточные и погружные вибрац-е плотн-ры. В 1х анализ-е в-во протекает ч/з внутр-ю полость резонатора, во 2 - резонатор размещ-ся в потоке анализир-го в-ва. На рис. А показана схема проточного вибрац-го плотн-ра ж-стей. Ан-я ж-сть поступ-т парал-но в трубки 1 и 2 (резонатор), устан-ные в сильфонах 6 и скрепл-е перемычками 8. Сильфоны 6 расп-ны в опорах 5. Указ-е трубки, катушка 3, воспр-я колеб-я трубок рез-ра, катушка возб-я 4 и электронный ус-ль 10 сост-т электромех-й ген-тор,частота колеб-й кот опр-ся плот-ю анализ-й ж-сти. Вых-й сигнал ус-ля 10 в виде частоты вводится в вычисл-е ус-во 9, к кот-му подкл-ны платиновые термометры сопр-я 7 и 11, позв-е кор-ть сигнал плотн-ра в зав-сти от знач-я ср-й t-ы ж-сти в нем. Диап-н измер-й дан-го плотн-ра 690-1050 кг/м3, темп-ра ж-сти 10-100°С; абсол-я п/г-сть измерения ±1,5 кг/м3.