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

0 .引言

人們很長一段時間測量的流量是體積流量，但是在許多科學研究、生產(chǎn)過程控制等活動中也需要測量流量的密度。 科氏質(zhì)量流量計是一種在線多參數(shù)測量儀表，除能對質(zhì)量流量進行測量外，還能對介質(zhì)密度，粘度，濃度等多達 14 個參數(shù)進行測量。 科氏質(zhì)量流量計是利用科氏力來測量流體質(zhì)量流量的儀表，測量管的周期性振動是科氏質(zhì)量流量計測量流量的基礎(chǔ)，而測量管的振動頻率隨著測量管內(nèi)流體密度的變化而變化，因此科氏力質(zhì)量流量計可以在線測量封閉管道內(nèi)流體密度。

1.介質(zhì)密度與測量管振動頻率的關(guān)系

質(zhì)密度 ρf 與測量管的諧振頻率 fν 之間有如下對應關(guān)系：

由上式可知，對于特定的某質(zhì)量流量計測量管，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 與測量管諧振頻率 fν 的對應關(guān)系如圖 1 所示。

2.介質(zhì)密度測量方法

由式(1)可知，介質(zhì)密度質(zhì)量流量計諧振頻率 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，然后實時測量測量管諧振頻率 fν，即可求得介質(zhì)密度。 在不考慮溫度影響下， 測量方法如下：

(1)使測量管空管并盡量保持 20±2℃的工況，測定空管諧振頻率 f0。

（2）用蒸餾水充填測量管， 其中蒸餾水密度 ρ1 已知，然后測得此時諧振頻率 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)量流量計密度轉(zhuǎn)換系數(shù)

3.介質(zhì)密度的測量結(jié)果及分析

用某雙 U 型彎管 DN15 口徑測量管的科氏質(zhì)量流量計進行試驗，測量結(jié)果如表 1 所示。

由測量結(jié)果可知，空管時， 測得測量管諧振頻率為 124.1464233 Hz ， 加入蒸餾水后，測量管諧振頻率降為 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，此測量辦法能較好地測出介質(zhì)密度，同時還需采取措施進一步提高測量的精度。

4.結(jié)語

由實際測量可知，這是一種有效的測量介質(zhì)密度的方法，但由于介質(zhì)密度是通過測量管振動頻率計算而來，因此需要采取措施來保證測量管振動頻率高度穩(wěn)定。 在以后的應用中，還需進一步考慮溫度對測量管結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響。