Измеритель плотности - Density meter

Не путать с Денситометр.

А плотномер, также известный как плотномер, это устройство, которое измеряет плотность. Плотность обычно обозначается как ${\displaystyle \rho }$ или ${\displaystyle D}$. Обычно плотность либо имеет единицы ${\displaystyle kg/m^{3}}$ или ${\displaystyle lb/ft^{3}}$. Самый простой принцип расчета плотности по формуле:

${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}$

Куда:

${\displaystyle \rho }$ = плотность образца.

${\displaystyle m}$ = масса образца.

${\displaystyle V}$ = объем образца.

Многие плотномеры могут измерять как влажную, так и сухую часть образца. Влажная часть включает плотность всех жидкостей, присутствующих в образце. Сухие твердые вещества состоят исключительно из плотности твердых веществ, присутствующих в образце.

Плотномер не измеряет удельный вес образца напрямую. Однако удельный вес можно определить с помощью плотномера. Удельный вес определяется как плотность образца по сравнению с плотностью эталона. Контрольная плотность обычно соответствует плотности воды. Удельный вес определяется по следующему уравнению:

${\displaystyle SG_{s}={\frac {\rho _{s}}{\rho _{r}}}}$

Куда:

${\displaystyle SG_{s}}$ = удельный вес образца.

${\displaystyle \rho _{s}}$ = плотность образца, который необходимо измерить.

${\displaystyle \rho _{r}}$ = плотность стандартного материала (обычно воды).

Плотномеры бывают разных видов. Различные типы включают: ядерный, Кориолис, ультразвук, микроволновая печь и гравитационный. Каждый тип измеряет плотность по-своему. У каждого вида есть свои достоинства и недостатки.

Измерители плотности находят множество применений в различных областях различных отраслей промышленности. Плотномеры используются для измерения суспензии, шламы и другие жидкости, протекающие по трубопроводу. Такие отрасли как добыча, дноуглубление, очистки сточных вод, бумага, нефть и газ - все они используются для плотномеров на различных этапах соответствующих процессов.

Различные типы плотномеров

Устройство для определения характеристик процесса

Устройства для определения характеристик процесса работать по принципу силы тяжести для расчета плотности образца. Гибкий шланг используется для определения изменения веса. Используя принцип отклонения балки от двух неподвижных концов, можно рассчитать вес. Увеличение веса приводит к большему прогибу. Уменьшение веса приводит к меньшему прогибу. Объем внутри шланга никогда не меняется. Поскольку объем постоянный, а вес известен, плотность легко вычисляется на основе этой информации.^[1]

Смещение измеряется с помощью высокоточного лазера смещения. Отклонения в микронной шкале^[2] может быть прочитан плотномером. На этой шкале видны незначительные изменения веса.

Весь объем измеряется гравиметрическими методами. Это означает, что размер выборки - это весь объем того, что необходимо измерить.

Устройства для определения характеристик процесса чаще всего используются для расчета плотности сыпучих и влажных суспензий, однако они также позволяют отслеживать различные характеристики процесса, такие как температура и массовый расход. Устройства для определения характеристик процесса используют минимум теории, что делает их наиболее точным выбором в зависимости от области применения. Используя уравнение ${\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}$ объем известен, как только мы найдем массу, мы сможем найти плотность.

Кориолис

Кориолисовы плотномеры, также известен как массовые расходомеры или инерционные расходомеры, работают по принципу вибрации для измерения фазовых сдвигов при вибрации изогнутой тонкостенной трубки. Гнутая тонкостенная трубка вращается вокруг центральной оси. Когда в гнутом участке нет массы, трубка остается раскрученной. Однако, когда плотность внутри изогнутой секции увеличивается, часть входящего потока изогнутой трубы увлекается за выходящей частью. Это скручивание вызывает фазовые сдвиги, которые приводят к изменению резонансной частоты тонкостенной трубки. Следовательно, на резонансную частоту напрямую влияет плотность. Носители с более высокой плотностью Эффект Кориолиса если объемный расход постоянный. Текущие среды вызывают частоту и фазовый сдвиг изогнутой трубы, которые пропорциональны массовому расходу пробы.

Измерители Кориолиса измеряют массовый расход системы. Они не измеряют объемный расход. Однако объемный расход можно вывести из измерения массового расхода. Эти измерения ограничиваются небольшими диаметрами расходомерных трубок. Однако этот метод измерения обеспечивает высокую точность и повторяемость. Измерители Кориолиса также имеют быстрое время отклика.

Измерители Кориолиса необходимо откалибровать по температуре и давлению. Нулевые точки для этих значений используются для калибровки системы. Калибровка расходомеров Кориолиса во время использования невозможна. Разница диапазона используется, чтобы увидеть, как изменились температура и давление.

Ядерная

Измерители ядерной плотности работают по принципу измерения гамма-излучения. Гамма-излучение исходит от источника. Этот источник обычно цезий-137 (период полураспада: ~ 30 лет). Излучение наблюдается сцинтилляционным устройством. Излучение превращается в вспышки света. Подсчитывается количество вспышек света. Излучение, поглощаемое массой, сцинтиллятор не видит. Следовательно, плотность среды обратно пропорциональна излучению, захваченному и увиденному сцинтиллятором.

Ядерные плотномеры ограничены по объему тем, что видно пучком гамма-излучения. Размер образца представляет собой одиночный тонкий столбец с небольшой продольной длиной.

Ядерному оборудованию требуется сертифицированный и лицензированный персонал для работы с приборами.

СВЧ

У микроволновых плотномеров есть различные способы измерения твердых частиц в образце. Все микроволновые измерители измеряют микроволны, но некоторые используют другие методы, такие как измерение изменения скорости распространения микроволн, уменьшения амплитуды, времени пролета, разности одной фазы или сдвига фаз. У каждой техники есть определенная точность.^[3]

В некоторых микроволновых измерителях используется керамический зонд, который вставляется непосредственно в образец. Это позволяет измерителю иметь прямой контакт с исследуемым образцом. Однако это ограничивает типы шламов и шламов, которые могут протекать по трубопроводу. Абразивные суспензии с частицами могут повредить сенсорный зонд.

Микроволновые измерители также предназначены для жидкостей с неизменной диэлектрической проницаемостью. Процент твердых частиц в суспензии влияет на диэлектрическую проницаемость всего образца. Как правило, содержание твердых частиц более 20% приводит к большим ошибкам. Подобные несоответствия случаются и с трубами большого диаметра.

Микроволновые измерители очень хорошо обнаруживают растворенные твердые частицы. Однородные растворы легко увидеть с помощью микроволновых приборов. Это делает их пригодными для применений, где раствор является однородным и неабразивным.

Ультразвуковой

Ультразвуковые плотномеры рассчитывают плотность по разным принципам. Одним из методов является принцип времени прохождения (также известный как принцип времени полета). При использовании этого метода в трубу обычно устанавливают датчик, который имеет ультразвуковой передатчик и ультразвуковой приемник в одной конструкции. Ультразвуковой плотномер рассчитывает скорость звука, используя известное расстояние между передатчиком и приемником и измеренное время прохождения. Измерительный прибор теперь может рассчитать плотность, поскольку она зависит от скорости звука.^[4]

Другой используемый метод - метод ослабления ультразвука. Этот метод измеряет количество различных сигналов с определенными амплитудами. Плотность среды, протекающей по трубе, влияет на сигнал, передаваемый по трубе. Это изменяет силу сигнала, вызывая более слабый сигнал и меньшую амплитуду.^[5]

Другой метод, который используется в ультразвуковых счетчиках, - метод среднего значения энергии огибающей. Этот метод основан не только на амплитуде сигнала, но и на форме сигнала. Эти пакеты информации называются конвертами.

Доплеровские ультразвуковые измерители измеряют поток суспензии, когда концентрация твердых частиц в суспензии превышает 100 частей на миллион, а взвешенные частицы имеют диаметр более 100 микрон. Однако метод Доплера работает только при концентрациях твердых веществ менее 10%.

Компенсации

Температура

Температура влияет на плотность жидкостей. В большинстве случаев повышение температуры свидетельствует об уменьшении плотности носителя. Это указывает на то, что температура и плотность обратно пропорциональны друг другу. Температура влияет и на сами счетчики. Массовые расходомеры имеют разные резонансные частоты при разных температурах.

Давление

Давление изменяет жесткость трубки массового расхода. Давление влияет на жесткость гравиметрических счетчиков.

Вибрация

Вибрацию от шума растений можно отфильтровать. Вибрация проявляется в микроволновых, ультразвуковых, гравиметрических и кориолисовых измерителях. Вибрация вызывает накопление ошибок в счетчиках такого типа.

Повреждение

Расходомеры Кориолиса имеют компенсацию от точечной коррозии, растрескивания, налетов, эрозии и коррозии. Эти повреждения влияют на то, как трубка резонирует. Эти изменения влияют на базовый уровень. Компенсации не могут производиться динамически. Эти повреждения обычно вызывают смещения, которые могут быть добавлены к существующим калибровочным коэффициентам, что гарантирует получение согласованных показаний.

использованная литература

1. https://redmeters.com/wp-content/uploads/2019/03/Red-Meters-Specifications-Overview.pdf
2. Горное дело, технологии. «Прибор для определения характеристик процессов Red Meters горнодобывающей техники». Горные технологии | Новости и обзоры майнинга обновляются ежедневно. Получено 2019-04-11.
3. http://www.wwdmag.com/meters/microwave-propagation-helps-measure-sludge-de density
4. "Звуковая скорость". www.sensotech.com. Получено 2020-10-14.
5. https://www.rhosonics.com/about/technology/