Плотность. Системы измерения плотности, страница 3

ρ = A/f² + B/f + C

где А, В, С— постоянные величины для конкретной трубы. Этот метод может применяться для жидкостей и смесей жидкость— твердые частицы при значениях плотностей до 3000 кг/м³, с вы­сокой точностью (около ±0.2%).

Вибрирующий цилиндр

Для измерения плотности газов в них погружают тонкостен­ный цилиндр. Цилиндр зажимается на одном конце, и в нем воз­буждаются колебания при помощи электромагнитной возбужда­ющей катушки, а амплитуда воспринимается при помощи при­емной катушки. Выходной сигнал последней используется как обратная связь через усилитель, питающий катушку возбужде­ния. Таким образом, поддерживаются колебания на собственной частоте цилиндра. Не только цилиндр участвует в колебатель­ном движении, но и газ, контактирующий с цилиндром. Плот­ность этого газа действует как эффективная присоединенная масса на единицу длины цилиндра и таким образом оказывает влияние на частоту его собственных колебаний. Соотношение между частотой и плотностью газа ρ можно записать в виде:

ρ = 2d₀ ((f₀ – f)/f)[1 + K/2((f₀ – f)/f)]

где f — частота для газа с плотностью ρ, f₀ — частота в вакууме, d₀ и К — постоянные величины для конкретной трубы. Этот метод применяется для измерения плотности до 400 кг/м³.

Радиационные методы

Прохождение гамма-излучения через материал можно выра­зить экспоненциальной зависимостью в виде:

I_t = I_ie^-μρx  

где I_i — интенсивность падающего излучения, I_t — интенсив­ность излучения после прохождения через слой материала тол­щиной х, плотностью ρ и коэффициентом массового поглощения μ. Коэффициент массового поглощения зависит от мощности гамма-излучения и абсорбционных свойств материала.

Датчик измерения плотности по гамма-излучению

Для конкретного источника гамма-излучения при прохожде­нии гамма-лучей через поглощающий материал постоянной тол­щины доля прошедшего излучения зависит от плотности этого материала. При этом происходит и значительное изменение зна­чения массового коэффициента поглощения. Обычно такой дат­чик измерения плотности состоит из источника излучения на од­ной стороне сосуда, содержащего исследуемое вещество, и ио­низационного детектора (см. главу 19) на другой стороне. Вели­чина выходного сигнала ионизационного детектора зависит от плотности вещества в сосуде. Так как датчик измеряет полную плотность на пути излучения, могут появиться проблемы, свя­занные с твердыми включениями или пузырьками газов, попав­шими в луч между источником излучения и детектором. Для обычных источников излучения оптимальное расстояние между источником и детектором должно составлять порядка 0.3 м. Ди­апазон измерений таких приборов узкий и обычно лежит в ин­тервале 30...100 кг/м³.