[其他]測量液體密度的方法與裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87103492
• 申請日: 1987-05-14
• 公開（公告）號: CN87103492A
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發(fā)明（設計）人: 克勞斯·克呂格爾
• 申請（專利權）人: 瓦爾特·施羅爾計量和自動控制技術公司
• 主分類號: G01N9/26
• 分類號: G01N9/26;G01D5/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉建國

本發(fā)明涉及用測量傳感器測量液體密度的方法和裝置，此測量傳感器放置在液體中，且決定振蕩器的頻率。

人們知道，液體的靜壓作用在一塊膜片上時，在液壓作用相反的方向，膜片受到其內部彈簧的作用力來抵消液體的壓力。液體的密度不同，膜片受到的液壓也不同，因此可以用膜片移動的多少來度量液體的密度。這種熟知的測量裝置必須平衡相當大的彈力，因此，這種方法是不精確的。而且這樣的測量結果隨溫度變化，這種原因導致了不可能達到高的測量精度。本發(fā)明要解決的問題是，改造測量液體密度的方法和裝置，使極小的密度差都能精確測量，而且測量結果不受外界影響，特別是不受溫度變化的影響。

按照本發(fā)明，這個問題是如下解決的，測量被測液體和基準液體的液壓，用其壓力差改變一個可以產(chǎn)生機械振動的元件的張力，從而利用這個元件的振動頻率來測定被測液體的密度。

由此設計一靜壓天平，用此天平可對被測液體與基準液體始終進行比較而不需要機械的手段來補償被測液體的壓力。從而獲得了高的測量精度，且不受外界的影響，特別是不受過程壓力起伏和溫度變化的影響。測量可以直接在主流中進行，測量裝置始終被主流環(huán)流，因此在清洗整個設備時，測量裝置也同時被清洗。

特別有利的是，用這種方法和裝置，不僅可以測量液體的密度，而且還可以通過測量密度推算出所有與密度有關的物理量。如液體中的酸含量，麥芽計含量，糖含量，油脂含量，或者碳酸含量。

特別有利的是，當被測液體的壓力在膜片或波紋盒的一側，而基準液體在膜片或波紋盒的另一側時，直接地或用傳動部件在膜片或波紋盒上固定住可振動元件，因此它的結構特別簡單而又牢固。此處，可以借助一傳動液體，把被測和基準液體的壓力加在膜片或波紋盒的一側，傳動液體位于第二塊膜片或第二波紋盒的一側，其另一側是被測液體或基準液體。

可供選擇的另一種建議是被測液體的壓力加在第一塊膜片或第一個波紋盒的一側，而基準液體放在第二塊膜片或第二個波紋盒的與此相對的一側，在膜片或波紋盒中間的振動元件是拉緊的。這種結構不會使作用在測量裝置上的溫差，及由溫差引起的材料膨脹作為誤差引入測量結果。

對于振動元件的維修及更換，下面談到的這種制作很簡單及容易實現(xiàn)，把可振動元件封入一個允滿氣體例如空氣的管子內，管子一端封死，并固定住可振動元件的一端，而元件的另一端則固定在膜片或波紋盒上。

為防止可振動元件在拉力方向超負荷，要在可振動元件的固定點的至少一個上有過載保護。

膜片與被測液體接觸且與被測液體流動方向平行是很有利的，這樣，就可避免被測液體在膜片上自己形成滯速壓力，這個滯速壓力會引入測量結果誤差。

為使基準液體始終與被測液體保持相同的溫度，建議把基準液體灌入另外一個在被測液體中向下垂直的管子內。此處，灌滿基準液體的向下垂直的管子也可以與一個充滿基準液體的波紋盒連通，而波紋盒是位于被測液體內部的。在此應該確保基準液體不與被測液體混合，但始終保持被測液體的溫度。

下述方法可使壓力差測量簡單而精確。可振動元件中通以電流，此元件構成振蕩回路的一部分，此時可振動元件切割磁場，并且根據(jù)回路電流的起伏而振動。為此，特別建議，裝在元件側面的電磁鐵，最好用永磁鐵產(chǎn)生磁場。

可振動元件是一段長的易彎曲的導電材料特別有利。例如，一根弦，一根導線，一根管子，一塊薄膜或者一個彈性元件，此時可振動元件可以與一個測量儀器用導線連接起來，該儀器組成振蕩回路的另一部分，同時此儀器顯示出相應的振蕩頻率及液體密度。

當可振動元件裝在隔離開兩種液體的兩個膜片間時，就獲得了一種簡單而又非常精確的測量裝置。

一種特別簡單的結構，在外面安裝，容易維護，也易修理，用下面的方法加以實現(xiàn)。被測液體通過一根管子，一個盒子或者一個容器，其側面壁上最少開一孔，在孔上固定一塊膜片或者聯(lián)接一個波紋盒。如果有兩個孔會更好，在第一孔處固定第一塊膜片，其正面是被測液體，背面是基準液體。在第二孔處固定第二塊膜片，其正面是被測液體，其背面與可振動的機械元件直接或間接聯(lián)接在一起。此外，這個振動元件還受到基準液體的影響。下面的方法也是很好的，在一孔的外側裝上小盒子，盒子用蓋封住，尤其用夾緊螺母封住最好，它把裝有膜片的零件頂?shù)娇椎倪吘壧帯?/p>

此外進一步建議，用一根導管把裝有膜片的零件的內部連接起來，而導管延伸在管子、盒子或者容器的外面。

圖1????示出此裝置的垂直剖面;

圖2????示出圖1中下半部的剖面;

圖3????示出一種選擇裝置左側部分的垂直剖面。