密度计原理

ZD介绍了音叉式密度计的工作原理、结构特点和选型要点。通过与其他类型密度计的对比，可以看出音叉式密度计具有无压力损失、即插即用、安装简单、维护方便等优势。结合工程实践探讨了在不同流速、不同管径工况下，如何优化密度计的选型和选择正确的安装方式，从而充分发挥仪表的性能。

密度计是一种重要的在线分析仪表，用于连续测量液体的密度，广泛应用于化工生产装置中，其检测精度和稳定性直接影响到产品质量，甚至危及工艺装置的稳定性和安全性。

密度计的种类较多，原理各异。目前应用比较广泛的有差压式密度计、科式质量流量计、放射性密度计和音叉式密度计。

(1)差压式密度计。通过测量一定高度液体差压的变化，计算液体密度ρ=Δp/gH。该类仪表需要有固定高度的液位差才能使用，比较适用于静设备工况，应用条件具有一定的局限性。

(2)科氏质量流量计。液体流经仪表测量管时，测量管振动频率随介质质量、密度的变化而变化，共振频率是介质密度的函数。该类仪表精度高、性能稳定，但仪表本身压力损失大，大口径仪表价格昂贵。

(3)放射性密度计。利用射线穿过被测物质时，其强度随物质密度变化的原理，用于测量物质密度。该类仪表可实现非接触式测量，适用于高压、高黏度、强腐蚀的苛刻工况。

(4)音叉式密度计。利用音叉振动的谐振频率随液体的密度变化而变化的原理，直接测量液体密度。该类仪表具有结构简单、维护量小，测量精度高的特点，能在管道和储罐中进行连续的实时测量，适用于更广泛的生产过程和复杂的工况。

音叉式密度计为一体化结构，主要由变送器、振动叉体和测温元件组成。音叉叉体在压电晶体驱动下以固有频率振动，振动的频率由位于另一叉体末端的压电晶体检测出来。当液体流经叉体时，叉体的固有振动频率会随着周围液体密度的变化而变化，叉体的振动周期(频率倒数)与液体密度呈特定的函数关系。通过检测振动频率的变化，即可计算出当前液

密度计是印刷质量检测的一个重要工具，是推动印刷产业向数字化发展的一个有力工具。在国外对于此类密度计的研究已有约90年的历史，并且依然在不断完善当中；我国对此研究仅仅只有40年的历史，虽然起步比较晚，但是也取得了一定的成果。随着科技的进步，此类密度计在功能和结构上都有了不小的变化。文章就此类密度计的发展史以及滤色片密度计、分光密度计的工作原理、结构、分类等做了较为详细的介绍。Z后，对此类密度计的发展前景进行了展望。

使用密度计对网点面积、实地密度、叠印率、网点增大值和相对反差值等的测量，可以为印刷中的各道工序的产品质量控制提供了可靠的数据依据及评定质量的标准。在印刷中，使用的密度计均属于光学密度计，测量的是光学密度。

光学密度是物体吸收光线的特性量度，即人射光量与反射光量或透射光量之比，常用以10为底的反射率倒数或透射率倒数的对数来表示。光学密度计是一种用来间接确定表面吸收光的量的仪器，它的工作原理：比较表面反射光(或透射光)的强度与照射在表面上的光强度，然后通过大家认可的逻辑关系来计算密度值。

密度计的发展距今已有大约90年的历史了。在20世纪初，国外就已经拥有了透射密度计。后来到了1925年，通过对已有透射密度计的改良，由H.MillsCartwright和C.D.Hallam设计出了一款新型的反射密度计，它可用于对照片和半色调印品的密度进行测量。在1929年，由EastmanKodak公司推出了一款名为Capstaff—Purdy的密度计。

在此密度计的基础上，又由J.W.Mcfarlane，和EastmanKodak公司在1933年，研制出一种新的反射密度计，这个密度计将入射光的角度固定为45°。同时，在设计时还加人了一个标准白板，通过两个光路将样本的反射光与标准白板的反射光反射到接收设备中，再通过分析和计算得到密度值。

到了1936年，由NORAM

阐述了密度及密度系数的定义，介绍了密度计在线校准程序及数据处理方法，并且给出了偏离标定温度、压力对密度佳影响的修正公式，同时，介绍了在线密度计计量应用情况指出，采用在线密度计可有效监测计受过程密度变化情况，避免由于工艺条件和人工取样缺乏代表性造成计量失准。

液体密度测量方法很多目前除传统的玻璃浮计、密度瓶称量法外在线密度计在油品计量中应用也逐步增多。另外，CMF质量流量计，除直接测量质量流量外，还能够显示介质在工况条件下的密度、温度，间接显示体积流量，其密度测量准确度标称可达0.5kg/m³时，重复性可达0.2kg/m³时，提供给用户更多信息和选择，可惜目前多数用户还没有发掘和利用这些功能。

从实践的角度出发，如果用户选择在线密度计或质量流量计体积测量结果作为结算依据的话就必须对在线密度计和质量流量计密度测量值进行必要的校准确认密度测量的可靠性对于在线密度计JJG370《振动管液体密度计检定规程》，给出了在实验室的不同检定方法，但是在线密度计安装后受安装、工艺、环境条件影响，如何校准或确认，JJC370并无规定和要求，而目前闰际上更推荐用在线校准的方法确认在线密度计实际精度，通过在线标定给出密度系数。

笔者撰文阐明密度的定义、测量值校准程序、偏离标定温度、压力的修正计算以及密度系数计算方法，并通过实例介绍在线密度计使用情况旨在让更多的用户掌握在线密度仪表校准方法并更好地发挥在线密度计在密度测量中作用对于计量过程的控制无疑是十分必要的。

密度是物质的质量与体积的比值，或者说是单位体积的质量。对于石油计量而言，密度是指在温度t℃时单位体积石油含有的质量数，用ρ1表示，其量值含义是介质在真空状态下的密度。我们用玻璃浮计测量石油或石油产品密度时，尽管在空气环境下测量，但其测定值是被测介质在真空状态下的密度值。采用开式密度瓶称盘后的密度还必须根据液体密度以及当地海拔高度确定的空

影响密度计校准结果的因素有多种，本文从主标准器、配套设备、校准环境、校准方法及人员的熟练程度等方面分析了其对密度计校准结果的影响，指出了正确的操作方法。通过与ZG计量科学研究院进行密度计校准比对，证明了校准结果的准确与可靠。

密度计是测量液体密度Z常用的仪器，它在工农业生产、科学研究、YL卫生及国防等领域中得到了广泛的应用。随着石油化工、食品工业、医药卫生等各项事业的迅速发展，在控制生产工艺、保证产品质量、商贸等方面对密度量值的准确度均有明确的要求，密度计的量值是否准确可靠，直接影响到液体密度测量的准确性，因此必须对其进行校准。

密度计校准结果的准确性受多种因素的影响，它不仅与主标准器、密度检定液和技术人员的技术水平有关，还与操作方法有关。作者凭借多年从事密度计量工作积累的经验，针对密度计校准中的问题，提出了一些见解，通过分析影响密度计校准的各种因素，指出了密度计校准的正确的操作方法。

采用直接比较法，按照检定规程的要求开展密度计校准。将被检密度计与标准密度计同时浸入同一检定液中，直接比较其分度表上的示值，校准时如果校准液与被校密度计实际使用的液体不同，则进行毛细常数修正，Z后经过一系列计算得出被校密度计的修正值。

校准工作中，密度计校准结果准确性主要受主标准器、配套设备、校准环境、校准方法及人员的熟练程度等多方面的影响。

主标准器是指标准密度计，其量值是否准确直接影响密度计校准结果的准确性，因此必须对其进行质量控制。在密度计校准工作中，由于主标准器频繁使用，或因其玻璃材质的体积收缩，密度计干管内的标尺会发生位移，使密度计量值发生变化。

另外，密度计压载室内通常用铅粒封住，使用时间长了，可能因铅粒松动，使得密度计ZX偏移，影响测量结果。因此对于标准密度计，要正确使用和维护，并进行周期检定，同时还要在两个检定周期内

玻璃浮计中液体密度计的使用Z为广泛。为保证产品密度量值的准确性，需定期到法定计量单位对其进行计量检定。安全、准确地配制出符合要求的检定液是计量检定的基础。同时，为确保测量标准质量控制，必须定期对测量标准，即标准密度计，进行期间核查。文章主要从这两个基本关键点对其日常检定工作进行说明。

液体密度计是工程中常用的测量仪器，属于玻璃浮计，用于测量液体实际密度及相对密度值，由干管和躯体组成。其检定方法采取直接比较法。现依据《中华人民共和国国家计量检定规程》JJG86—2001《标准玻璃浮计》、JJG42—2001《工作玻璃浮计》，以及《中华人民共和国国家标准》GJB2749A—2009《军事计量测量标准建立与保持通用要求》，根据工作经验，对密度计检定及测量标准质量控制中一些注意事项作简要分析。

由于玻璃制品易破碎、折断，而且密度计上端轻下端重，使用及检定中应小心谨慎。拿取时，按规定应垂直拿起密度计干管上端，不允许触摸Zgao刻度线以下，以免影响读数准确性。

检定液常用石油醚、无铅汽油、酒精、浓硫酸等化学试剂，易燃或有强腐蚀性。使用中应特别注意安全，作好个人防护。日常管理中应专人负责、专柜存放，并贴好警示标志。

配制硫酸溶液时会放出大量热，通常情况下，实验室中为控制放热量，浓硫酸的稀释过程通常是将浓硫酸加入水中。但密度计检定用液需要特定密度值，尤其在配制较浓硫酸溶液时，有时需反向进行。因此，配制过程中温度的控制就显得尤为重要，若温度过高，会引起溶液发黄。具体措施有:

(1)可用稀硫酸代替水来稀释浓硫酸。例如需配制ρ=1.60g/cm3的硫酸溶液，用ρ=1.20g/cm3的稀硫酸对浓硫酸(ρ=1.83g/cm3)进行稀释比用水直接稀释浓硫酸放热量少。其原理是稀硫酸中分子以水合物H2SO4·nH2O形式存在，省去了H2SO4+nH2O﹦H2SO4·nH2O过程

为实现泥岩密度计量值准确溯源，对其校准技术进行研究，建立了具体的校准方法。该技术简便易行，符合石油专用计量器具的校准要求，能够确保其测量数值的准确性。

泥岩密度计是石油与天然气地质勘探中广泛使用的专用计量器具，在钻井过程中利用泥岩密度计随钻测量泥页岩的密度，以便及时发现高压异常地层，调整钻井液密度，保证平衡钻进，避免发生井喷、井径收缩、井眼垮塌及卡钻等事故。

在野外由于工作环境条件差，很难保证密度计的准确性，所以对其进行周期校准，确保其量值准确可靠是非常必要的。根据密度计的技术指标及有关资料，在反复探讨、论证的基础上研究了一套校准技术，通过实验验证和不断完善，该校准技术能够确保仪器所分析的数据真实、可靠，为及时发现钻井异常提供依据。

密度计由有机玻璃圆筒做成的基管、带有镜面刻度尺(以下简称刻度尺)的镜架、带有浮桶和样品盘的不锈钢丝3部分组成。

泥岩密度计是根据阿基米德定律，通过将被测泥岩样品放在空气中测出其质量m，在水中测出其体积v，Z后根据公式ρ=v/m计算出被量样品的密度值。

目前使用的密度计按测量方法分零位式密度计(如MN—l型)和非零位式密度(如NM型)。

零位式泥岩密度计是通过在空气中的样品盘内放置一定数量的标准砝码，然后将标志杆顶面与刻度尺零位对齐，调整好后，将待测样品放入空气中的样品盘内，浮子必然在水中下降一定的幅度，待浮子稳定后，从样品盘内减少标准砝码的质量，使浮子上浮，减至标志杆顶面与刻度尺的零位重新对齐，减掉部分的标准砝码质量，就是通过密度计测得样品的质量，然后将待测样品放在浮桶上面，轻轻将浮子放入水中，待浮子稳定后，因水对样品具有一定的浮力。

因此，必然使标志杆的顶面高于刻度尺的零位，向空气中的样品盘内增加砝码，直到标志杆顶面重新回到零位，增加砝码的质量(m0)，就是样品排开水的质量，利用公式可计算出样品的体积和被测样品的密度值。

文章简要叙述了放射性密度计的使用原理及相应的系统配置组成。并说明放射性密度计放射源、探测器的具体结构、各部分的作用以及其在生产中的安装、标定、应用及优势。

在工业生产及一些特殊行业作业过程中，产品的品质好坏或产量多少，与过程控制中相应物质的密度有很大关系，通过对密度的实时准确测量监控可以帮助操作人员对当前工况进行分析，并指导解决生产作业过程中出现的相应问题，改善和完善操作工艺。

但在一些生产作业过程中往往伴随着高温、高压、强腐蚀、熔融状、泥浆矿浆等苛刻工况，物质密度的测量很难通过常规的电子仪器仪表来实现，放射性密度计的应用有效的解决了此类问题，现已在煤、石油化工、航道挖泥船及一些特殊行业中得到广泛使用。

放射性密度计是利用放射源产生的γ射线穿过被测容器及容器中的介质时，会被相应吸收而衰减的物理规律，来测出相应介质的密度。

当放射性密度计测量容器中介质密度时，由于密度计安装完成后管道尺寸是固定不变的，选定放射源后，唯yi影响测量结果的因素就只有管道内通过的被测介质了。通过对系统进行标定校准后，就可以由测量信号的大小来得到设备内介质的密度。

对于放射性仪表，根据放射源种类(常见的棒放射源和点放射源两类)和探测器的种类(常见的棒探测器和点探测器两类)，可以有多种不同的系统配置组成，在实际选用中可以依据具体的测量范围和测量部位的形状，来选择合适的系统配置。

对于放射性密度计来说在测量密度时，系统配置常见形式就是点放射源、点探测器和信号处理主机。测量结果由指数规律引起，然后由信号处理主机进行修正处理。

放射性密度计主要由放射源、探测器及信号处理主机3部分组成。

现如今在工业生产中使用的放射源都是用双层不锈钢套密封住，并在铅罐中装好，做好屏蔽防护工作