Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

Поплавковые плотномеры подразделяются на плавающие и погруженные в жидкость. Плотномер с плавающим поплавком для жидкости состоит из основного сосуда, переливного сосуда, поплавка, сердечника, катушки, из входной трубы, подводящей трубы, отводящей трубы, термометра сопротивления, вторичного прибора, индукционного моста. Плотномер с погруженным поплавком для жидкостей включает в себя камеру, поплавок, уплотнительный сифон, противовес, коромысло, ролик, рычаг, мембранную коробку, заслонку, сопло, вторичный прибор. Эти типы приборов имеют отличительные особенности. Для одного отношение глубины его погружения обратно пропорционально плотности применяемой жидкости, в другом случае плотность прямо пропорциональна массе поплавка. Также поплавковые плотномеры используются для определения плотности газов. Конструкция поплавкового плотномера для газов включает в себя камеру, герметичный и открытые шары, коромысло, устройство для балансировки и регулирования чувствительности коромысла, груз, мембранную коробку, фильтры, постоянный магнит, стрелку прибора. Измерения осуществляются в результате постоянного взвешивания шара с азотом в камере, которая заполняется исследуемым газом. Мера плотности определяется относительно угла наклона коромысла, движение которого, взаимодействуя с магнитом, переходит к стрелке прибора.

Массовые плотномеры разработаны на принципе пропорциональности плотности и массы жидкости постоянному объему. Конструкция массового плотномера: U-образная трубка, тяги, соединительные патрубки, рычаг, противовес, сильфон, трубка для подачи воздуха, заслонка, сопло. Такие плотномеры оснащаются пневматическим преобразователем, жидкость определенного объема, протекающая по трубопроводу, беспрерывно взвешивается. В конструкции предусмотрена U-образная трубка, по которой движется проверяемая жидкость, объединенная с заслонкой рычажной системой. Давление воздуха в сильфоне аппарата, а также плотности жидкости, которые меняются пропорционально, определяются по вторичному прибору.

Массовые плотномеры измеряют плотность суспензий, вязких жидкостей и жидкостей, в состав которых входят твердые включения.

Гидростатические плотномеры основаны на принципе линейной зависимости гидростатического давления относительно высоты уровня и плотности жидкости. Измерение столба жидкости происходит непосредственно при косвенном способе – производится продувание воздуха сквозь жидкость. Давление такого воздуха пропорционально столбу жидкости. В данном случае применяется пьезометрический плотномер.

Конструкторское решение пьезометрического плотномера: сосуд с исследуемой жидкостью, сосуд со сравнительной жидкостью, фильтр, измерительный блок с манометром, дифманометр, вторичный прибор. Дифференциальный метод продувания позволяет исключить воздействие колебаний температуры и уровня жидкости, в этом случае продувание воздуха осуществляется одновременно через исследуемую и сравнительную жидкости, которые непременно должны быть одной температуры, т. е. термостатированные. Измерение разницы давлений осуществляется при помощи дифманометра. В конструкции дифманометра предусмотрено наличие пневмопреобразователя, создающего передачу соответствующего сигнала на вторичный прибор.

Гидростатический плотномер, измеряющий плотность газов, работает на принципе сравнения давления столба исследуемого газа и эталонного, имеющих равную высоту. Такой плотномер состоит из трубки, дифманометра и термостата. Дифманометр фиксирует перепад давлений, который пропорционален плотности проверяемого газа.

Радиоизотопные плотномеры основаны на изменении интенсивности ионизирующих излучений в результате их прохождения сквозь рассматриваемую среду. Состоит радиоизотопный плотномер из основного источника излучения и дополнительного источника излучения, сосуда с жидкостью, основного приемника излучения и дополнительного приемника излучения, электронного усилителя, основного электронного преобразователя и дополнительного электронного преобразователя, компенсирующего клина, реверсивного электродвигателя, индуктивного передатчика, вторичного прибора. Плотность среды находится в функциональной зависимости от характера излучений, их ослабления. В таких плотномерах главным образом используется γ-излучение. Исследования основываются на прохождении излучения от источника сквозь пласт жидкости в сосуде, затем происходит попадание в приемник излучения. Плотность измеряется, и в электронном усилителе происходит усиление сигнала приемника, отправляемого в электронный преобразователь. В преобразователь также направляется сигнал, который создается излучением дополнительного радиоизотопного источника, получаемый при прохождении сквозь поглощающий металлический клин и дополнительный приемник. Формирование сигнала, функционально объединенного с разностью поступающих сигналов, также выполняет функцию управления реверсивным электродвигателем, который, в свою очередь, двигает клин для получения равновесия входных сигналов от основного и дополнительного источников излучения, происходит в преобразователе. Баланс движения клина соотносит индукционную передачу с вторичным прибором, размер перемещения клина пропорционален трансформации плотности жидкости. Радиоизотопные плотномеры предназначены для бесконтактного контроля и регулирования плотности агрессивных, сильновязких, горячих сред, сгущенного молока, сахарных сиропов, жидкостей, которые находятся под воздействием больших давлений, и т. д. Также плотномеры такого типа применяются для измерения плотности твердых тел, в некоторых случаях даже для измерения плотности газов.

Вибрационные плотномеры оснащаются чувствительным элементом, разработанным в виде металлической трубки, внутренняя часть которой в обязательном порядке подвергается полированию. Чувствительный элемент устанавливается в потоке исследуемого вещества с помощью электронного устройства, предусмотренного в конструкции трубки, в потоке происходит осциллирование трубкой, частота собственных колебаний трубки обусловливается плотностью вещества.

В настоящее время в конструкторское решение технологических плотномеров включаются микропроцессоры и вычислительные блоки, которые способны производить корректирование параметров при видоизменении внешних условий. Нововведения позволяют увеличить конструктивный потенциал, а также метрологические, эксплуатационные характеристики плотномеров.

В связи с тем, что относительная плотность постоянна для всех химически однородных веществ и растворов при стандартной температуре, это позволяет по значениям плотности, полученным при помощи плотномера, определять состояние примесей в веществах и растворах. Плотномеры широко используются для проведения большого спектра анализов, а также способны давать результаты по контролю технологических процессов производства, помогая в составлении автоматического управления этими процессами. Эти приборы получили применение при правильной организации системы количеств учета материала при их приемке, в процессе хранения и при выдаче. Применяются в различных отраслях хозяйствования, для научно-исследовательских целей.