液体密度传感器的设计.pdfVIP

维普资讯 第 24卷 第 2期 延安大学学报 (自然科学版) VOI．24 NO．2 2005年 6月 JournalofYananUniversity (NaturalScienceEdition) June 2005 — — 液体密度传感器的设计 任新成 ，王玉清，杨德甫 (延安大学 物理与电子信息学院，陕西 延安 716000) 摘 要 ：论述 了液体密度传感器的设计原理、定标方法、使 用方法 ，进行 了相关的讨论．该传感器可 实现对液体密度 的实时 、准则测量． 关键词 ：密度 ；传感器 ；非平衡 电桥 中图分类号 ：0343 文献标识码 ：A 文章编号 ：1004—602X(2005)02—0047—02 随着科学技术的发展、进步，测量方法也在不 式中m 为浮子的质量 ，G磁为磁棒的重 ， 为此时弹 断地进步．液体密度通常可用密度计来测量 ，但是， 簧的伸长量，将浮子浸没于另一种液体中，同量可 近年来由于非电量电测法的迅速发展、各种传感器 得 ，此时弹簧的弹力71为 的广泛应用，加上有时又要进行 自动测量或非接触 T 一是-z2一G磁+mg—lD渣lgV (3) 测量，这时，电测法就显示 出极大的优越性，因而广 由(2)、(3)两式可得 泛应用于非 电量的测量和控制中．为此，我们设计、 志(1一 z2)一 ( 一 』D液)gV (4) 制作了液体密度传感器． 可见当浮子浸没于两种密度不同的液体中时， 弹簧的伸长量的改变量 一37一37与浮子所处的 1 制作原理 液体的密度差 x／p一 一JD液成线性关系． 本液体密度传感器根据阿基米德原理 、胡克定 律及非平衡交流电桥的平衡条件而制成．如图 1所 示 ，一弹簧上端 固定 ，下端连接一磁棒 ，磁棒下端用 不可伸长的细线连接一浮子 ，将浮子浸没在某种已 知密度的液体中，磁棒外 固定一线圈 (应保证开始 时，磁棒下端在线圈中部附近)使磁棒穿过线圈，将 图l所示线圈接入图2非平衡交流 电桥 中Lx所在位 置 ． 根 据阿基米德原理，浸没在液体 中的浮子所受 的浮力为 ： ／_浮一 』D瞳{gV (1) 图1 液体密度传感器原理图 式中 为浮子排开液体的体积，这里就等于浮子的 体积，D』{瞳为液体的密度． 大量的实验证明，弹簧的伸长量的改变量 ， 设悬挂浮子 A的弹簧的弹力为 71，则根据物体 亦即磁奉插入线圈中深度的改变量与交流电桥中交 的平衡条件可得 流毫伏表指针偏转 的格数成线性关系，因此交流毫 T—kx1=G磁+mg一 厂浮一 伏表指针偏转的格数就与液体的密度差具有线性关 Gm + mg一 』D液gV (2) 系，正是基于此，我们才可以通过定标制作出液体密 收稿 日期 ：2004—11—20 作者简介：任新成 (1967一)，男 ，陕西富县人 ，延安大学副教授． 维普资讯