Плотномер

Плотноме́р — прибор для измерения плотности твёрдых, жидких и газообразных веществ.

Плотномеры делятся на приборы разового и непрерывного действия. Плотномер не следует путать с денситометром. Плотность вещества, измеряемая плотномером, имеет размерность $\left[{\frac {kg}{m^{3}}}\right]$.

Физические основы

Файл:Plotnost benzina kak izmerit.jpg

Плотномеры для измерения плотности бензина

Известно, что плотность вещества определяется как

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

где $m$ — масса вещества, $V$ — объём вещества.

После определения плотности вещества $S_{w}$ с помощью плотномера можно вычислить удельный вес образца по формуле:

$S_{w}={\frac {\rho _{s}}{\rho _{r}}}$,

где $\rho _{s}$ — плотность вещества измеряемого образца, $\rho _{r}$ — плотность вещества эталонного образца (например, воды при нормальных условиях). Кроме того, в некоторых случаях, при необходимости, на основании измерений плотномерами может подсчитываться и концентрация.

Плотномеры по принципу действия делятся на весовые, гидростатические, радиоизотопные, вибрационные, ультразвуковые, поплавковые и др. Соответственно, применяются разные физические принципы, лежащие в основе работы плотномеров. Плотность может определяться взвешивании некоторых объёмов вещества, по разности давлений столбов жидкости, ослаблении интенсивности пучков $\gamma$- и $\beta$-излучений в массе измеряемого материала, измерении колебаний датчика вибраций (в том числе и МЭМС), изменениях скорости звука в веществе, и др.

Принцип действия жидкостных плотномеров основан на измерении частоты колебаний U-образной измерительной трубки, вызываемых электромагнитным генератором. Под воздействием возбуждающего поля пустая измерительная трубка колеблется с собственной частотой, а при заполнении трубки исследуемым веществом частота колебаний изменяется в зависимости от массы (плотности) исследуемого вещества. Подобно маятнику, чем больше плотность образца, а значит и его масса, заключенная в трубке, тем ниже частота колебаний. Для пересчета частоты колебаний в цифровое значение плотности используются данные предварительной калибровки.

Поскольку плотность сильно зависит от температуры, для исключения этого влияния на результат измерительная трубка термостатируется. Поддержание температуры осуществляется электронным термостатом, встроенным в прибор. Стандартная температура измерения плотности жидкостей составляет 20 °C.

Частота собственных колебаний трубки зависит от её конструктивных особенностей и определяется в процессе калибровки при заполнении её веществом с известной плотностью. Калибровка плотномеров производится по результатам измерения частоты колебания измерительной трубки на двух стандартных веществах — сухой воздух и бидистиллированная дегазированная вода. Результаты калибровки сохраняются в памяти прибора до следующей калибровки. В настоящее время при анализе жидких образцов повсеместно переходят с ручных методов на использование цифровых приборов. Главная причина — более высокая скорость и точность инструментальных методов анализа, а также большая безопасность при работе с токсичными и легковоспламеняющимися образцами.

Применение

Плотномеры применяются для измерения плотности сухих и влажных твёрдых сыпучих материалов, жидкостей и газообразных веществ в разных областях — строительстве, технике, машиностроении, архитектуре, водоснабжении, системах вентиляции и др.

Литература

• Ландау Л. Д. Курс общей физики : механика и молекулярная физика. — Москва : Добросвет : Издательство КДУ, 2011.
• Кикоин А. К., Кикоин И. К. Молекулярная физика : учебное пособие для студентов вузов. — СПб., : Лань, 2016.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 2. Термодинамика и молекулярная физика. — Москва : Физматлит, 2014.

Ссылки

• Плотномер

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Плотномер», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Плотномер» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».