密度计是测定

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维普资讯 现代计量测试1997年第5期 在线密度计——振动管式 卜流体密度计(一) ／ f=》李兴华 (中国计量科学研究院，北京100013) 乒 要：振动式密度计以其结构简单性能稳定准确度高测量密度范围宽且样品种类广等特点，成为工业过程 中最常用的一种在线密度计。本文阐述了振动式密度计中甩途最广泛的管式密度计的工作原理、结构、校准及其应用。 关键词：兰垦，堡垫童星吐，璧|苎堡壁生 一刖吾i 、 在线密度计是一种用于工业生产过程中与生产工艺主管路(线)或容器(罐)连接，进行流体(含 气体与蔽体)密度连续测量的密度计。密度计种类很多，如振动式密度计射线式密度计洋子式密 度计、静压式密度计等，其中由于振动式密度计具有结构简单、性能稳定准确度高、测量密度范围 宽且样品种类广等优点，往往被优先采用。本文仅就振动式密度计中最常用的管式密度计的工作原 理、结构、校准及其应用等加以叙述。 二、工作原理与基本结构 振动管式流体密度计的工作原理，不论是对于气体还是液体，都是基于振动体(元件)的振动频 率与其密度间的关系。 弹性力学理论认为，物体的固有振动频率通常可表述为： 后 —K^／(1) 式中，——振动体的固有振动频率；K——由振动模式决定的常数；E——振动体的弹性模量 I——振动体的倔强系数jm——振动系统(包括振动体与流体介质)的质量。 从上式可知，当振动管的几何尺寸、形状和材质一定时，振动频率仅由振动系统的质量决定，而 流经振动管内的一定容积的流体质量则是由其密度大小决定，即密度变化将改变振动管的固有振 动频率。 据此，对于振动管，可分别列出在管内有无流体参与振动时的两个方程，即 一K(2) 一K(3) 3 维普资讯 式中，——振动管内有流体流过时的振动频率；一振动管内无流体流过且呈真空状态时的振动频 率}△m～一流体的质量(它随着振动管一起振动)；m——振动管的质量(与管尺寸、材质有关)。 从式(2)、(3)可得下面的表达振动频率与流体密度关系的基本理论公式： P=Po(兽__1)一(一1)4【) 式中，P一流体密度；一一与振动管尺寸、材质密度有关的常数；T、T。～振动管内有、无流体流 过时的振动周期(它是振动频率的倒数)。 式(4)是建立在理想基础上的理论结果．实际上．振动管并非完全理想的弹性体，而且在流体参 于振动的状态下．振动体系也并非连续、均匀，故与宴际情况有差异。人们通过长期工作经验，常用 下式来描述P一(或T)关系曲线，即 p—k。+kT+kT(；) 式中，k。…kk2——密度计常数。图l为p—T关系曲线示意图。 振动管式流体密度计按其用途有振动管气
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Ⅲ方法三：等浮力法
例：小明家买的某品牌的牛奶喝着感觉比较稀，因此他想试着用学过的知识测量一个这种牛奶的密度。他先上网查询了牛奶的密度应该为1.03g/cm3，然后他找来一根粗细均匀的细木棒，在木棒的表面均匀地涂上一层蜡，并在木棒的一端绕上一段金属丝（体积不计），做成了一枝“密度计”，小明又找来一个足够深的盛水容器和一把刻度尺，请你帮助小明利用这些器材设计一个测量牛奶密度的方案。要求写出主要的测量步骤并推导出计算牛奶密度的公式（有足量的水和牛奶）。
实验原理：漂浮条件、阿基米德原理。
实验器材：刻度尺、粗细均匀的细木棒、一段金属丝、烧杯、水、牛奶。
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A．上升B．不变C．下降D．无法判断
解析：铁球和烧杯漂浮在水中，装有铁球的烧杯所受的浮力F浮与烧杯和铁球的总重力平衡，则有：。把铁球放入水槽中，铁球下沉，铁球单独受到的浮力，；烧杯单独受到的浮力为。铁球放入水槽中后，铁球和烧杯所受浮力之和为F浮2，因此，烧杯和铁球后来排开水的体积之和小于原来排开的水的体积，所以水面下降，故正确选项为C。
2．纯冰熔化类型：
此类题的规律技巧：若冰块漂浮于水中，则冰熔化后液面不变；若冰块漂浮于密度大于水的液体中，则冰熔化后液面上升；若冰块漂浮于(或浸没于)密度小于水的液体中，则冰熔化后液面下降。
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