在线密度计——振动管式流体密度计(一).pdfVIP

维普资讯 现代计量测试 1997年第5期 在线密度计——振动管式 卜 流体密度计 (一) ／ f=》 李兴华 (中国计量科学研究院，北京 100013) 乒 要：振动式密度计以其结构简单 性能稳定 准确度高 测量密度范围宽且样品种类广等特点，成为工业过程 中最常用的一种在线密度计。本文阐述了振动式密度计中甩途最广泛的管式密度计的工作原理、结构、校准及其应用。 关键词：兰垦 ，堡垫童星吐，璧|苎堡壁生 一 刖 吾 i 、 在线密度计是一种用于工业生产过程 中与生产工艺主管路 (线)或容器(罐)连接，进行流体 (含 气体与蔽体)密度连续测量的密度计。密度计种类很多，如振动式密度计 射线式密度计 洋子式密 度计、静压式密度计等 ，其中由于振动式密度计具有结构简单、性能稳定 准确度高、测量密度范围 宽且样品种类广等优点，往往被优先采用。本文仅就振动式密度计中最常用的管式密度计的工作原 理、结构、校准及其应用等加 以叙述 。 二、工作原理与基本结构 振动管式流体密度计的工作原理 ，不论是对于气体还是液体 ，都是基于振动体 (元件)的振动频 率与其密度间的关系。 弹性力学理论认为，物体的固有振动频率通常可表述为： 后 — K^／ (1) 式中，——振动体的固有振动频率 ；K—— 由振动模式决定的常数；E——振动体的弹性模量 I——振动体的倔强系数jm——振动系统 (包括振动体与流体介质)的质量。 从上式可知，当振动管的几何尺寸、形状和材质一定时，振动频率仅由振动系统的质量决定，而 流经振动管内的一定容积的流体质量则是由其密度大小决定，即密度变化将改变振动管的固有振 动频率 。 据此 ，对于振动管 ，可分别列出在管内有无流体参与振动时的两个方程 ，即 一 K (2) 一 K (3) 3 维普资讯 式中，——振动管内有流体流过时的振动频率； 一 振动管内无流体流过且呈真空状态时的振动频 率}△m～一流体的质量(它随着振动管一起振动)；m——振动管的质量(与管尺寸、材质有关)。 从式 (2)、(3)可得下面的表达振动频率与流体密度关系的基本理论公式 ： P=Po(兽__1)一(一1) 4【) 式中，P一 流体密度；一一与振动管尺寸、材质密度有关的常数 ；T、T。～ 振动管内有 、无流体流 过时的振动周期 (它是振动频率的倒数)。 式 (4)是建立在理想基础上的理论结果 ．实际上．振动管并非完全理想的弹性体 ，而且在流体参 于振动的状态下 ．振动体系也并非连续、均匀，故与宴际情况有差异。人们通过长期工作经验 ，常用 下式来描述 P一 (或 T)关系曲线 ，即 p— k。+ kT + kT (；) 式中，k。…k k2——密度计常数。图l为p—T关系曲线示意图。 振动管式流体密度计按其用途有振动管气