[發明專利]容器內不相溶液體的密度測量方法和密度測量系統

有效

• 申請號: 201310329863.9
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103398921A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 劉子云
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;中國神華煤制油化工有限公司;中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司
• 主分類號: G01N9/26
• 分類號: G01N9/26
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及工程測量領域，具體而言，涉及一種容器內不相溶液體的密度測量方法和密度測量系統。

背景技術

密度是在規定的溫度下，單位體積內所含物質的質量數，密度作為物質的一個基本物理性質，是科學研究和工業控制的重要參數。

根據測量原理，有關密度的測量方法可分為兩大類：一是源于密度基本公式的直接測量法；二是利用密度量與某些物理量的關系的間接測量法。

直接測量法包括密度計法、密度瓶法、天平法等。其中密度計法為：將試樣置于規定溫度，將其倒入溫度相同的密度計量筒中，將合適的密度計放入已調好的溫度試樣中，讓它靜止，當溫度達到平衡后，讀取密度計的讀數和試樣溫度，根據需要換算為密度或標準密度。如果被測液體的密度受溫度影響較大或需要較高的測量精度時，可以將裝有試樣的密度計量筒放在恒溫浴中，以避測定期間溫度波動過大。該方法具有簡便直觀的優點，同時也有所需樣品量大、恒溫時間長、受溫度影響大等缺點。

密度瓶法是現有技術中經典的密度測量方法，該方法是將試樣裝入密度瓶中，恒溫至測定溫度，稱出試樣質量，由這一質量除以在相同溫度下預先測得的密度瓶中水的質量（水值），計算出試樣的密度。它是根據密度的定義所采用的一種方法，具有直觀簡便的優點，同時也有操作繁瑣，所需時間長等缺點。

韋氏天平法的基本依據是阿基米德原理：在20℃時，分別測量同一物體（韋氏天平中的玻璃浮錘）　在水及試樣中的浮力，由于浮錘所排開的水的體積與排開的試樣的體積相同，根據水的密度及浮錘在水及試樣中的浮力即可計算出樣品的密度，該方法具有直觀的優點，同時也有恒溫時間長、操作繁瑣且受溫度影響大等缺點。

間接測量法主要有諧振法、射線法、超聲波法等。諧振法是基于彈性結構諧振原理而進行密度測量，相應的測量裝置是一支雙U型、中空的彈性采樣管，利用電磁相互作用原理將周期性外力加于其上，使之始終處于諧振狀態，而其振動的幅度、頻率信號又以磁電轉換方式輸出，當采樣管注入不同的密度液體時，振動系統具有不同的質量，因而具有不同的諧振頻率，通過檢測出的諧振頻率計算出彈性采樣管內液體的密度。它有所需樣品量少、測量精度高等優點，同時具有不適用多相液體測量且氣泡對測量有影響等缺點。

射線法，在放射性同位素密度計內設有放射性同位素輻射源，它的放射性輻射（例如γ射線）在透過一定厚度的被測樣品后被射線檢測器所接收，一定厚度的樣品對射線的吸收量與該樣品的密度有關，而射線檢測器的信號則與該吸收量有關，因此反映出樣品的密度。該方法具有適用于多相液體的優點，但需要放射源，穩定時間長，對人體危害較大。

超聲波法，超聲波密度計主要是利用超聲波在液體中傳播時，其聲速與液體密度之間遵從的公式關系，其中C為超聲波在液體中傳播速度，ρ為液體的密度，K為液體的壓縮系數，對于特定液體，其壓縮系數K為常數，通過測得超聲波在液體中的傳播速度C，就可以計算出被測液體的密度ρ。該方法可實現非接觸測量，響應快、精度高、無放射性等優點，但也有測體中的雜質使測量不穩定的缺點。

以上提到的各種直接測量法，受限于需要使用特定的儀器和裝置，僅適用于實驗室的測量環境，而間接測量法使用的儀器也比較復雜，并且受到被測液體中雜質和氣泡的影響比較較大。以上各種測量方法只能在一定的條件下測量某一單一的液體的密度，均無法在實際溫度和壓力環境下測量被測容器內兩種互不相溶的液體的各自密度。

針對現有技術中各種密度測量方法無法在實際應用環境下測量同一容器內互不相溶的液體各自的密度的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明旨在提供一種容器內不相溶液體的密度測量方法和密度測量系統，以解決現有技術中無法在實際應用環境下測量同一容器內互不相溶的液體各自的密度的問題。