Для газов используют понятие относительной плотности по отношению плотности стандартного вещества при определенных условиях. Измерение плотности выполняют для определения концентрации смесей, массовых расходов и др.
Наиболее широко применяют следующие методы измерения плотности:
- для твердых тел – весовой, ареометрический;
- для жидкостей – буйковый, весовой, ареометрический, гидростатический, радиоизотопный, барботажный метод, метод поплавка, вибрационный;
- для газов – весовой, метод истечения (динамический).
Измерение плотности выполняют в целях определения концентрации двухкомпонентных смесей, а также для непосредственного определения массы или массовых расходов. При этом независимо определяют объемный расход и плотность контролируемого вещества, и с помощью вычислительных устройств непрерывно определяют массовый расход.
Измерение плотности является одним из методов, позволяющих непосредственно в процессе производства определять такие свойства жидкостей, как концентрация кислот и щелочей, состав пульп и т. п.
Принцип действия буйковых плотномеров аналогичен принципу действия буйковых уровнемеров. Здесь также применяется неподвижный буек, передающий выталкивающее его усилие на рычаг промежуточного преобразователя. В отличие от буйкового уровнемера, здесь буек всегда полностью погружен в измеряемую жидкость и поэтому ее объем, вытесненный буйком, постоянный. Поэтому сила в соответствии с законом Архимеда будет изменяться только в зависимости от плотности жидкости.
В зависимости от типа промежуточного преобразователя плотномер может иметь электрический или пневматический унифицированный выходной сигнал.
В весовых плотномерах непрерывно взвешивается постоянный объем жидкости. В таких плотномерах жидкость протекает по петлеобразному участку трубы, соединенному с основным трубопроводом гибкими соединениями (сильфонами). Вес трубы с жидкостью пропорционален плотности протекающей по петле жидкости. Измерение веса петли производится преобразователем (электрическим или пневматическим), к рычагу которого подвешена труба.
Действие гидростатического плотномера основано на том, что давление, создаваемое столбом жидкости постоянной высоты, пропорционально ее плотности. Для измерения плотности нет необходимости поддерживать постоянный уровень измеряемой жидкости в емкости. Достаточно применить в качестве измерительного устройства дифманометр. При таком включении он измеряет разность давлений, создаваемых двумя столбами жидкости. Ясно, что при любом уровне в емкости разность столбов жидкости постоянна и перепад давлений будет зависеть только от плотности жидкости.
Применение в гидростатических плотномерах в качестве измерительного устройства дифманометра позволяет использовать их в емкостях с избыточным давлением, поскольку оно оказывает одинаковое воздействие на обе камеры дифманометра — плюсовую и минусовую и не влияет на результат измерения.
Радиоизотопные плотномеры, в отличие от рассмотренных выше, позволяют измерять плотность неконтактным способом. Их действие основано на ослаблении радиоактивного излучения с повышением плотности измеряемой жидкости.
В состав радиоизотопного плотномера входят источник и приемник у — излучения, выходной сигнал которого подается на автоматический потенциометр. Интенсивность излучения, воспринимаемая приемником, зависит от плотности протекающей по трубопроводу жидкости: чем больше плотность, тем сильнее поглощение излучения и тем меньше сигнал на входе приемника. На величину этого сигнала будут влиять также толщина стенок трубы, состав жидкости и другие факторы, уменьшающие излучение источника. Так как влияние этих факторов стабильно, оно учитывается путем введения в показания поправки, полученной при градуировке прибора.
