音叉式密度計(jì)主要由音叉、諧振單元、拾振單元構(gòu)成,是利用一個(gè)壓電晶體產(chǎn)生的諧振頻率,再通過(guò)音叉頭部的另一個(gè)壓電晶體測(cè)量諧振頻率;當(dāng)流動(dòng)液體經(jīng)過(guò)音叉時(shí),因?yàn)橐后w密度的影響,被測(cè)液體對(duì)音叉的阻尼與無(wú)阻尼狀態(tài)下不相同,通過(guò)諧振頻率的變化反映測(cè)得液體密度的變化,工作原理如圖1所示。
引起音叉?zhèn)鞲衅髦C振頻率變化的主要原因是不同的液體附加在叉體上的有效質(zhì)量不同,液體附加在叉體上的有效質(zhì)量不僅與音叉的外形、尺寸有關(guān),而且與液體的密度有關(guān)。由于音叉的外形、尺寸是固定不變的,那么通過(guò)一定的已知標(biāo)定,即可用以確定待測(cè)液體的密度。音叉式密度計(jì)的測(cè)量誤差來(lái)源主要是外界對(duì)傳感器的影響。影響音叉式密度計(jì)測(cè)量誤差的因素有以下幾點(diǎn)。
(1)溫度的影響:溫度對(duì)諧振元件彈性模量及其他機(jī)械結(jié)構(gòu)如長(zhǎng)度、厚度變化會(huì)產(chǎn)生影響。
(2)液體流動(dòng)的影響:由于液體流動(dòng)摩擦力的作用,使得管壁受到剪切力,會(huì)影響諧振頻率的變化。
(3)污垢污染的影響:若內(nèi)部有污垢,必然會(huì)使諧振周期變化。
由音叉式密度計(jì)工作原理,根據(jù)不確定度分析方法,測(cè)量不確定度的來(lái)源包括:定值的被測(cè)液體引入的不確定度分量u1,溫度變化引入的不確定度分量u2,測(cè)量液體過(guò)程中重復(fù)性引入的不確定度分量u3。