密度計(jì)的原理及種類(lèi)

密度計(jì)

物體的重力將物體拉向地面，但是如果將物體放在液體中，一種名為浮力的力量將產(chǎn)生反方向的作用力。 浮力的大小等同于物體取代的液體的重力，或者說(shuō)是排開(kāi)的水的重力。

密度計(jì)根據(jù)重力和浮力平衡的變化上浮或下沉。 一個(gè)功能完好的密度計(jì)僅能處于漂浮狀態(tài)，因此浮力向上推的力量要比重力向下拉的力量稍微大一點(diǎn)。

密度計(jì)的原理

因?yàn)槊芏扔?jì)的體積沒(méi)有發(fā)生變化， 其排開(kāi)水的體積相同*。但是，因?yàn)槠渲邪烁嗟乃兊酶亍?當(dāng)重力大于浮力時(shí)，密度計(jì)會(huì)下沉。 密度計(jì)的重量小于相同體積水的重量，所以密度計(jì)重新浮起。密度計(jì)的讀數(shù)是下大上小，當(dāng)它浸入不同的液體中，體積不變示數(shù)發(fā)生變化，密度計(jì)底部的鐵砂或鉛粒是用來(lái)保持平衡的！

密度計(jì)讀數(shù)下大上小是因?yàn)镻=ρgh，密度計(jì)進(jìn)入液體越深，壓強(qiáng)也就越大，所以密度計(jì)讀數(shù)是下大上小。

密度計(jì)的種類(lèi)

常用的密度計(jì)和比重計(jì)有浮子式密度計(jì)、靜壓式密度計(jì)、振動(dòng)式密度計(jì)和放射性同位素密度計(jì)。

浮子式密度計(jì)它的工作原理是：物體在流體內(nèi)受到的浮力與流體密度有關(guān)，流體密度越大浮力越大。

靜壓式密度計(jì)它的工作原理是：一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正可以用比重?cái)?shù)值作為刻度值。這類(lèi)儀器中最簡(jiǎn)單的是目測(cè)浮子式玻璃比重計(jì)， 簡(jiǎn)稱(chēng)玻璃比重計(jì)。

膜盒是一種常用的壓力測(cè)量元件，用它直接測(cè)量樣品液柱靜壓的密度計(jì)稱(chēng)為膜盒靜壓式密度計(jì)。

另一種常用的是單管吹氣式密度計(jì)。它以測(cè)量氣壓代替直接測(cè)量液柱壓力。將吹氣管插入被測(cè)液體液面以下一定深度，壓縮空氣通過(guò)吹氣管不斷從管底逸出。此時(shí)管內(nèi)空氣的壓力便等于那段高度的樣品液柱的壓力，壓力值可換算成密度。

兩位奧地利科學(xué)家Hans.Stabinger和Hans Leopord發(fā)現(xiàn)了振蕩管密度計(jì)的測(cè)量原理：物體受激而發(fā)生振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率或振幅與物體本身的質(zhì)量有關(guān)。

U型振蕩管

如果在一個(gè)U型的玻璃管內(nèi)充以一定體積的液體樣品，則其振動(dòng)頻率或振幅的變化便反映一定體積的樣品液體的質(zhì)量或密度以及比重。兩位科學(xué)家后來(lái)設(shè)計(jì)出原型并交由Urich Santner以及其公司Anton Paar在 1967年設(shè)計(jì)了最早的數(shù)字式液體密度計(jì)。目前全自動(dòng)的液體密度計(jì)均基于U型振蕩管的原理。

放射性同位素密度計(jì)儀器內(nèi)設(shè)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(guò)一定厚度的被測(cè)樣品后被射線檢測(cè)器所接收。一定厚度的樣品對(duì)射線的吸收量與該樣品的密度有關(guān)，而射線檢測(cè)器的信號(hào)則與該吸收量有關(guān)，因此反映出樣品的密度。