分析介質(zhì)密度與測(cè)量管振動(dòng)頻率的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，提出一種科氏質(zhì)量流量計(jì)介質(zhì)密度的工程測(cè)量方法。

0 .引言

人們很長(zhǎng)一段時(shí)間測(cè)量的流量是體積流量，但是在許多科學(xué)研究、生產(chǎn)過程控制等活動(dòng)中也需要測(cè)量流量的密度。 科氏質(zhì)量流量計(jì)是一種在線多參數(shù)測(cè)量?jī)x表，除能對(duì)質(zhì)量流量進(jìn)行測(cè)量外，還能對(duì)介質(zhì)密度，粘度，濃度等多達(dá) 14 個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。 科氏質(zhì)量流量計(jì)是利用科氏力來測(cè)量流體質(zhì)量流量的儀表，測(cè)量管的周期性振動(dòng)是科氏質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量流量的基礎(chǔ)，而測(cè)量管的振動(dòng)頻率隨著測(cè)量管內(nèi)流體密度的變化而變化，因此科氏力質(zhì)量流量計(jì)可以在線測(cè)量封閉管道內(nèi)流體密度。

1.介質(zhì)密度與測(cè)量管振動(dòng)頻率的關(guān)系

質(zhì)密度 ρf 與測(cè)量管的諧振頻率 fν 之間有如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

由上式可知，對(duì)于特定的某質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管，隨著介質(zhì)密度 ρf 的增大，諧振頻率 fν 將隨之減小。 介質(zhì)密度 ρf 與測(cè)量管諧振頻率 fν 的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 1 所示。

2.介質(zhì)密度測(cè)量方法

由式(1)可知，介質(zhì)密度質(zhì)量流量計(jì)諧振頻率 fν 與密度轉(zhuǎn)換系數(shù) kc、空管諧振頻率 f0 有關(guān)，因此可先求出 kc、f0，然后實(shí)時(shí)測(cè)量測(cè)量管諧振頻率 fν，即可求得介質(zhì)密度。 在不考慮溫度影響下， 測(cè)量方法如下：

(1)使測(cè)量管空管并盡量保持 20±2℃的工況，測(cè)定空管諧振頻率 f0。

（2）用蒸餾水充填測(cè)量管， 其中蒸餾水密度 ρ1 已知，然后測(cè)得此時(shí)諧振頻率 f1。

(3)將空管諧振頻率 f0、蒸餾水密度 ρ1、蒸餾水諧振頻率 f1 代入式（1）中，求得質(zhì)量流量計(jì)密度轉(zhuǎn)換系數(shù)

3.介質(zhì)密度的測(cè)量結(jié)果及分析

用某雙 U 型彎管 DN15 口徑測(cè)量管的科氏質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果如表 1 所示。

由測(cè)量結(jié)果可知，空管時(shí)， 測(cè)得測(cè)量管諧振頻率為 124.1464233 Hz ， 加入蒸餾水后，測(cè)量管諧振頻率降為 114.1517926 Hz， 蒸餾水密度為 0.998203 g/ml，帶入式 (1) 可求得質(zhì)量流量計(jì)密度轉(zhuǎn)換系數(shù) kc 為5.461316。 將 kc 帶入式 (3)， 可求得鹽水密 度為1.223861g/ml。

已 知 鹽 水 密 度 為 1.210873g/ml， 誤 差 率 為

(1.223861-1.216873)/1.216873≈0.006，由此可知，此測(cè)量辦法能較好地測(cè)出介質(zhì)密度，同時(shí)還需采取措施進(jìn)一步提高測(cè)量的精度。

4.結(jié)語(yǔ)

由實(shí)際測(cè)量可知，這是一種有效的測(cè)量介質(zhì)密度的方法，但由于介質(zhì)密度是通過測(cè)量管振動(dòng)頻率計(jì)算而來，因此需要采取措施來保證測(cè)量管振動(dòng)頻率高度穩(wěn)定。 在以后的應(yīng)用中，還需進(jìn)一步考慮溫度對(duì)測(cè)量管結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。