簡介：本文主要介紹了一種應用諧振原理進行測量的密度測量方法，詳細的分析了這種密度測量方法的優(yōu)缺點所在

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1. 利用諧振進行密度測量的原理

諧振密度傳感器的測量原理，是通過諧振時的諧振頻率來間接測量液體的密度。

該密度傳感器通過將待測液體填充到諧振管中，令待測液體與諧振器發(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，他們之間的相關性由校準測量進行確定、并由測量儀器進行補償。

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?之間的關系：

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諧振測量設備如何工作：

（1）諧振器的兩端牢固地夾緊。

（2）激勵器使管振動。

（3）振動傳感器檢測振動頻率。

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：諧振測量儀器的設計“1.振動傳感器，2.諧波發(fā)生器，3.固定的諧振器”

2. 利用諧振原理進行密度測量的優(yōu)點

（1）與簡單的測試技術相結合的直接處理是諧振器密度測量的最大優(yōu)勢之一，在添加介質后無需進行任何進一步調(diào)整即可測量密度。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)錯誤。不需要對介質進行溫度控制；相反，溫度的測量是實時的。另外，不需要提取準確的體積。

（2）技術微型化，僅需少量樣品即可進行可靠的密度測定。此功能在測量昂貴的流體介質時作用特別明顯。使用少量樣品還可以更輕松地確定用于密度測量的介質溫度。

（3）該測量可以在封閉系統(tǒng)中的相應壓強下進行。這對于某些介質（例如醇-水混合物或氣體）尤其重要。沒有適當?shù)沫h(huán)境壓強，此類介質將揮發(fā)，從而導致測量值不正確。

（4）最后，可以在極短的測量時間內(nèi)獲得測量結果。諧振密度記錄儀還可以實現(xiàn)工藝過程中流量的連續(xù)直接測量。

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3. 利用諧振原理進行密度測量的缺點

（1）該方法不允許直接追溯，即無法將測量的密度與該測量變量的國家標準（kg和m3）進行比較。其原因是，密度是使用測得的頻率來計算的，而不是通過質量（kg）除以體積(m3)獲得的密度值，通過頻率計算密度至少需要兩種密度已知的參考介質。因此，僅可通過這兩種參考介質進行追溯。

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

（3）諧振器的機械性能受壓力和溫度影響而改變。結果會導致測得的頻率改變。這些影響可以通過不同壓力和溫度點的校準進行補償。

（4）頻率還受測量液體的粘度影響，這可能會增加測量的不確定性。同時測量液體中的氣泡、諧振器被污染也會導致測量誤差。必須在測量之前對待測液體進行脫氣并對諧振腔進行清潔。

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4. 諧振密度測量傳感器的用途

諧振密度傳感器特別適用于對實驗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，可以進行正確值的測定和外來顆粒物的測定。

（3）在運輸中，可以進行正確值的測定并檢查介質。

（4）在飛機上，對油量進行監(jiān)測，通過加油使飛機的飛行距離達到最優(yōu)化。

（5）在發(fā)動機測試臺上測試恒定的燃油質量。

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5. 一些商業(yè)化的諧振密度計：

（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DIMF 2.1：用于工藝過程的密度測量

???? 尺寸：約650 x 450 x 150 mm

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（3）Anton Paar 公司的密度計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：用于工藝過程的密度測量

?? 尺寸：大約450 x 200 x 100 mm