Весовые или пикнометрические плотномеры (от греч. Pyknos-плотный)
Принцип действия состоит в непрерывном взвешивании постоянного объёма анализируемого вещества, т.е. плотность, согласно нашим определениям, выражается через удельный вес.
Наиболее распространён плотномер с U-образной трубкой.
Чувствительным элементом плотномера служит U-образная трубка 7, изготовленная из нержавеющей стали, соединенная через тягу 3 с рычагом 4. Концы трубки 7 через сильфоны2 соединены с неподвижными патрубками 1, через которые подается анализируемая жидкость. Наличие сильфонов 2 позволяет трубке 7 поворачиваться вокруг осиО— О. При увеличении плотности жидкости увеличивается масса трубки с жидкостью, что через рычаг 4 передается к механоэлектрическому или механопневматическому преобразователю 5, построенному по принципу компенсации сил (см. гл. 5), выходной сигнал Свыхкоторого пропорционален изменению плотности анализируемой жидкости. Противовес 6, укрепленный на рычаге 4, служит для уравновешивания момента сил, создаваемого трубкой 7 с жидкостью при выбранном нижнем пределе измерения плотности. Устройство 8 служит для автоматического введения поправки к сигналу плотномера в зависимости от температуры анализируемой жидкости, которую это устройство непрерывно измеряет.
Статической характеристикой являются зависимости:
, т.к.
и
,
то на рычаге действует сила P~ ρ.
Вид переходной характеристики:
y— выходной сигнал измерительного преобразователя
Отметим метрологические характеристики таких плотномеров:
- ρ= 0,5 – 2,5 (г/см3) в этом интервале может быть установлен диапазон 0,05 – 0,3 (г/см3) в любой части интервала
- температурный диапазон до 100 ˚Сс температурной компенсацией расширения
- класс точности 1 – 1,5
65.Ареометры.Уравнения статической характеристики на примере поплавкового плотномера.Плотномеры с частично и полностью погружёнными поплавками.
Принцип действия основан на непрерывном измерении выталкивающей силы. Из физики: выталкивающая сила- произведение объёма на удельный вес (ρ·g). Тогда погруженное тело находится в равновесии под действием веса и выталкивающей силы.Вес:
. Выталкивающая сила:
. Бывают с частично или полностью погруженным поплавком. Техническая реализация такого плотномера осуществляется следующим образом:
На рисункепоказана схема поплавкового плотномера жидкостей с частично погруженным поплавком 2, который размещен в емкости 1. Через эту емкость непрерывно прокачивается анализируемая жидкость. За счет перелива в емкости поддерживается постоянный уровень. Анализируемая жидкость удаляется из плотномера через сборник 3. При изменении плотности жидкости изменяется степень погружения поплавка 2 в емкость. Достижение положения равновесия сил N и Gпобеспечивается при этом изменением длины 1 стержня 4, погруженного в жидкость. Перемещение поплавка 2 преобразуется в электрический сигнал с помощью дифференциального трансформатора 5. Вес поплавка 2 со стержнем 4 (в воздухе) Gпи выталкивающая сила N,действующая на поплавок, описываются выражениями ,
, где т— масса поплавка и стержня; V— объем поплавка;
— длина участка стержня, погруженного в жидкость; S — площадь поперечного сечения стержня. Определим из уравнения
. Тогда
, «
» однозначно связана с плотностью, а следовательно, и
ДТП. «
» - глубина погружения стержня, т.е. с ростом плотности «
» уменьшается, а ход штока ДТП растет. Таких плотномеров существует множество. Динамические характеристики их описываются аналогичным звеном колебательного типа. Метрологические характеристики достаточно хорошие: Высокая чувствительность;Интервал измеряемых плотностей ρ= 0,5 – 1,2 (г/см3) с диапазоном измерения 0,005 – 0,01 (г/см3) в любой части интервала; Погрешность ± 1,5 – 3 % от диапазона.
На рисункепоказана схема поплавкового плотномера жидкостей с полностью погруженным поплавком 2. Последний размещен в камере 1, через которую прокачивается анализируемая жидкость. Изменениевыталкивающей силы, действующей на поплавок, при прочих постоянных условиях пропорционально изменению плотности жидкости. Поплавок укреплен на рычаге 3, герметичность вывода которого из камеры 1 обеспечивается сильфоном 4. Момент на рычаге 3, создаваемый выталкивающей силой при значении плотности, соответствующем нижнему пределу измерений, уравновешивается моментом, создаваемым противовесом 5. Изменение выталкивающей силы преобразуется преобразователем силы 6 в унифицированный пневматический или электрический сигнал СВых.Плотномеры данной конструкции позволяют измерять плотность от 0,5 до 1,2 г/см3. Диапазон измерений может быть установлен от 0,05 до 0,2 г/см3 в любой части указанного интервала. Температура анализируемой жидкости может составлять -5
+ 110°С. Класс точности 1