[科普中國]-波式密度計(jì)

波式密度計(jì)是一種用于測量液體密度的測量工具，是密度計(jì)的一種。常用密度計(jì)有兩種，一種測密度比純水大的液體密度，叫重表；另一種測密度比純水小的液體，叫輕表。

測量原理地球的重力將物體拉向地面，但是如果將物體放在液體中，浮力將會(huì)對(duì)它產(chǎn)生反方向的作用力。 浮力的大小等同于物體排開液體的重力。

密度計(jì)根據(jù)重力和浮力平衡的變化上浮或下沉。一個(gè)功能完好的密度計(jì)僅能處于漂浮狀態(tài)，因此浮力向上推的力要比重力向下拉的力稍微大一點(diǎn)。但在平衡的時(shí)候，其受的重力大小等于浮力。

因?yàn)槊芏扔?jì)的體積沒有發(fā)生變化， 其排開水的體積相同。但是，因?yàn)槠渲邪烁嗟乃兊酶亍?當(dāng)重力大于浮力時(shí)，密度計(jì)會(huì)下沉。 密度計(jì)的重量小于相同體積水的重力，所以密度計(jì)重新浮起。

密度計(jì)的讀數(shù)是下大上小，當(dāng)它浸入不同的液體中，體積不變示數(shù)發(fā)生變化，密度計(jì)底部的鐵砂或鉛粒是用來保持平衡的。與它相似的比重計(jì)是測量流體比重的儀器。密度是單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，比重是液體或固體與水或者氣體與空氣在規(guī)定溫度和壓力時(shí)的密度比。水和空氣在一定溫度和壓力時(shí)的密度是已知的，因此，在規(guī)定條件下的比重和密度是可以互換的。物質(zhì)的密度或比重與物質(zhì)的成分有關(guān)，所以常用密度計(jì)和比重計(jì)來檢測如酒精、石油產(chǎn)品、酸堿溶液、煤氣和天然氣等的品質(zhì)。密度計(jì)還可用于這類產(chǎn)品生產(chǎn)和加工過程的監(jiān)測和控制1。

密度計(jì)分類按照密度計(jì)的應(yīng)用場景不同，可以將密度計(jì)分為臺(tái)式密度計(jì)和便攜式密度計(jì)。

按測量的物質(zhì)形態(tài)不同，可以將密度計(jì)分為固體密度計(jì)、液體密度計(jì)和氣體密度計(jì)。

按照工作原理的不同，可以將密度計(jì)分為靜壓式、振動(dòng)式、浮子式和放射性同位素式等類型的密度計(jì)。

密度計(jì)種類及工作原理常用的密度計(jì)和比重計(jì)有浮子式密度計(jì)、靜壓式密度計(jì)、振動(dòng)式密度計(jì)和放射性同位素密度計(jì)。

浮子式密度計(jì)它的工作原理是：物體在流體內(nèi)受到的浮力與流體密度有關(guān)，流體密度越大浮力越大。如果規(guī)定被測樣品的溫度（例如規(guī)定25℃），則儀器也可以用比重?cái)?shù)值作為刻度值。這類儀器中最簡單的是目測浮子式玻璃比重計(jì)，簡稱玻璃比重計(jì)。

靜壓式密度計(jì)它的工作原理是：一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正比，因此可根據(jù)壓力測量儀表測出的靜壓數(shù)值來衡量液體的密度。膜盒是一種常用的壓力測量元件，用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計(jì)稱為膜盒靜壓式密度計(jì)。另一種常用的是單管吹氣式密度計(jì)。它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力。將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度，壓縮空氣通過吹氣管不斷從管底逸出。此時(shí)管內(nèi)空氣的壓力便等于那段高度的樣品液柱的壓力，壓力值可換算成密度2。

振動(dòng)式密度計(jì)它的基本工作原理是：兩位奧地利著名科學(xué)家Hans Stabinger和Hans Leopord發(fā)現(xiàn)了振蕩管密度計(jì)的測量原理：物體受激而發(fā)生振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率或振幅與物體本身的質(zhì)量有關(guān)，如果在一個(gè)U型的玻璃管內(nèi)充以一定體積的液體樣品，則其振動(dòng)頻率或振幅的變化便反映一定體積的樣品液體的質(zhì)量或密度以及比重。兩位科學(xué)家后來設(shè)計(jì)出原型并交由Urich Santner先生以及其公司Anton Paar在 1967年設(shè)計(jì)了最早的數(shù)字式液體密度計(jì)。全自動(dòng)的液體密度計(jì)均基于U型振蕩管的原理。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

周敏 - 副教授 - 西南大學(xué)