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U形管密度计的原理

2020.1.22

   该文介绍了利用电磁引发玻璃U型管产生振荡,管内存在不同物质的振动频率各不相同,物质的振动频率与密度有关,通过对被测物质与参考标准物质之间的频率差异推算出物质的实际密度。采用振荡管法,样品消耗量少,测量精度高,可达到0.0001 g/cm3 甚至更高。同时也对奥地利Anton Paar公司、瑞士Mettler-Toledo公司和日本KEM公司的自动密度仪作了比较。


振荡管技术的应用

振荡管法技术发明于上世纪中期,至1967年奥地利Anton Paar公司研制出第一台利用U型振荡管的数值式密度计。使该项技术得到世人的瞩目。至八十年代振荡管技术日趋成熟,并应用于实践当中。它由于实用可靠,精度高(~1×10-4 g/cm3或1×10-5 g/cm3),所以很快得到推广。在实验室分析及过程分析领域都有其举足轻重的地位。

早在上世纪八十年代末九十年代初,日本的清酒酿造企业就成功利用圆筒振动传感器替代了原先的波美比重计,实现了酒类产品密度的在线测定,从而掌握了发酵的过程,为更好的把控产品质量提供了可靠的依据。在欧洲,许多食品加工企业和饮料、酿酒生产企业(包括生产啤酒、葡萄酒及各类软饮料的部门)已经普遍采用U型管振动密度计实现了在线密度连续监测甚至糖度、酒精度等以便控制产品的质量。如可口可乐、百事可乐公司等在全球各生产现均使用了U型振荡管技术对产品进行质量监控。

目前在实验室分析仪器方面,奥地利Anton Paar公司和日本KEM公司、瑞士Mettler-Toledo公司等是将该项技术应用最成功的公司,几家公司均有悠久的仪器设备的制造历史,雄厚的科研技术力量,在仪器设备的领域具有广泛的影响。各家公司的仪器设备简单实用,主要由进样组件、测量组件、恒温组件、微处理系统、输出打印等部分组成。仪器还设有RS232C接口,以便用户连接计算机进行数据交换。对于仪器各项参数及其它设定值的输入和修改,则完全可由仪器面板上的键盘完成。仪器均开发了热平衡及全量程自动粘度修正功能,同时加入视频监控及智能判断功能,全新模块化设计以及可升级等功能。

基于U型管的测量仪器发展已很成熟,适用的范围宽广,在实验室内的高精度检测或是生产过程在线控制方面均能满足需要。近年来,作为生产振荡法测量仪器的龙头老大奥地利Anton Paar公司还积极研究开拓U型管振荡法在其他分析领域的使用,最近已成功推出了一款新型分析仪器,它结合了密度和运动粘度的测量,把 U型管振荡法的应用又推上了一个新的层次。


结论与展望

U型振荡管法和传统的密度计法测量相比较,U型管振荡法测量精度更高,受到人为的干扰因数更小,更适合测量液体物质的密度。随着现代化技术的不断发展,广泛利用U型振动管技术测试液体尤其是石油化工产品的密度,实现生产过程的智能控制和提高生产装置的自动化水平以及计量精度具有很高的现实意义。


icon_doc.gifU型管密度计原理.docx


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