5分鐘了解密度計原理和應用

密度計（Density Meter）測量的基本原理是，衡量感光材料曝光和顯影后的變黑程度即黑度。在制版時，感光材料上的溴化銀，受到光照作用，顯影后還原成金屬銀，形成一定的阻光度。黑度大的，密度高；黑度小的，密度低。帶有濾光片的測量計，還可以測量彩色原稿的彩色密度。其測量原理與上述基本原理相近。

常用密度計有兩種，一種測密度比純水大的液體密度，叫重表；另一種測密度比純水小的液體，叫輕表。

密度計（Density Meter）原理

地球的重力將物體拉向地面，但是如果將物體放在液體中，浮力將會對它產生反方向的作用力。 浮力的大小等同于物體取代的液體的重力，或者說是排開的水的重力。

密度計根據重力和浮力平衡的變化上浮或下沉。

一個功能完好的密度計僅能處于漂浮狀態，因此浮力向上推的力要比重力向下拉的力稍微大一點。但在平衡的時候，其受的重力大小等于浮力。

因為密度計的體積沒有發生變化, 其排開水的體積相同。但是，因為其中包含了更多的水而變得更重。 當重力大于浮力時，密度計會下沉。 密度計的重量小于相同體積水的重力，所以密度計重新浮起。

密度計的讀數是下大上小，當它浸入不同的液體中，體積不變示數發生變化，密度計底部的鐵砂或鉛粒是用來保持平衡的。

密度計讀數下大上小是因為P=ρgh,密度計進入液體越深,壓強也就越大,所以密度計讀數是下大上小。

測量流體密度的物性分析儀器。與它相似的比重計是測量流體比重的儀器。密度是單位體積物質的質量;比重是液體或固體與水或者氣體與空氣在規定溫度和壓力時的密度比。水和空氣在一定溫度和壓力時的密度是已知的，因此，在規定條件下的比重和密度是可以互換的。物質的密度或比重與物質的成分有關，所以常用密度計和比重計來檢測如酒精、石油產品、酸堿溶液、煤氣和天然氣等的品質。密度計還可用于這類產品生產和加工過程的監測和控制。

液體密度計原理： 

裝有U型振動試樣管并具有電子激發、振動頻率計數及顯示功能。測定過程中，能精確測定試樣的溫度且具有控制樣品溫度的能力，同時達到標準所要求的精度，把少量液體樣品注入到振動試樣管中，試樣管質量的變化引起振動頻率的變化，結合標定數據計算樣品的密度。

密度計重力是一定的，根據浮力的變化上浮或下沉。 一個功能完好的密度計在放入液體足夠長時間后處于漂浮狀態（前提是測量液體密度不超過其量程），此時浮力向上推的力量等于重力向下拉的力量。

密度計的重力不變, 其上浮或下沉可以改變其所受浮力的大小而達到平衡。 當重力大于浮力時，密度計會下沉，浮力增加；反之密度計上浮，浮力減小。當它浸入不同的液體中，因浸入深度不同而示數不同。密度計底部的鐵砂或鉛粒可用來保持平衡，也調整了其重力大小。

密度計讀數下大上小是因為F浮=G=mg=ρgV,密度計進入液體越深,排開液體的體積V也就越大,而g一定，故此時液體的密度就越小。所以密度計讀數是下大上小,其示數表示液體的密度,單位為克/立方厘米.

密度計法適用于分析顆粒粒徑小于0.075mm的細顆粒土。斯托克斯（stokes）定律認為，球狀的細顆粒在水中的下沉速度與顆粒直徑的平方成正比。因而，可以利用不同粒徑的土在水中下沉速度不同的原理，將粒徑小于0.075mm的細顆粒進一步分組。密度計法正是基于這種原理。斯托克斯定律假定：①顆粒是球形的；②顆粒周圍的水流是線流；③顆粒大小要比分子大得多。有密度計法求得的粒徑并不是實際的土粒尺寸，而是與實際土粒在液體中具有相同沉降速度的理想球體的直徑，即水力當量直徑或稱名義直徑。密度計法可以測得土粒沉降距離L處的懸液密度， 并由此計算出小于該粒徑d的累計百分含量。采用不同的測試時間t，即可測的細顆粒組的相對含量。

其它密度計原理：

常用的密度計和比重計有浮子式密度計、靜壓式密度計、振動式密度計和放射性同位素密度計。

浮子式密度計 它的工作原理是：物體在流體內受到的浮力與流體密度有關，流體密度越大浮力越大。如果規定被測樣品的溫度（例如規定25℃），則儀器也可以用比重數值作為刻度值。這類儀器中最簡單的是目測浮子式玻璃比重計, 簡稱玻璃比重計。

靜壓式密度計 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比，因此可根據壓力測量儀表測出的靜壓數值來衡量液體的密度。膜盒（見膜片和膜盒）是一種常用的壓力測量元件，用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計稱為膜盒靜壓式密度計。另一種常用的是單管吹氣式密度計(圖2)。它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力。將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度，壓縮空氣通過吹氣管不斷從管底逸出。此時管內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。

振動式密度計 它的基本工作原理是：物體受激而發生振動時，其振動頻率或振幅與物體本身的質量有關。如果在物體內充以一定體積的液體樣品，則其振動頻率或振幅的變化便反映一定體積的樣品液體的質量或密度。

放射性同位素密度計 儀器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。

密度計分類

按照密度計的應用場景不同，可以將密度計分為臺式密度計和便攜式密度計。

按測量的物質形態不同，可以將密度計分為固體密度計、液體密度計和氣體密度計。

按照工作原理的不同，可以將密度計分為靜壓式、振動式、浮子式和放射性同位素式等類型的密度計。

常用的密度計和比重計有浮子式密度計、靜壓式密度計、振動式密度計和放射性同位素密度計。?

浮子式密度計的工作原理是：物體在流體內受到的浮力與流體密度有關，流體密度越大浮力越大。如果規定被測樣品的溫度（例如規定25℃），則儀器也??靜壓式密度計它的工作原理是：一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正可以用比重數值作為刻度值。這類儀器中最簡單的是目測浮子式玻璃比重計（圖1）,?簡稱玻璃比重計。?比，因此可根據壓力測量儀表測出的靜壓數值來衡量液體的密度。膜盒（見膜片和膜盒）是一種常用的壓力測量元件，用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計稱為膜盒靜壓式密度計。另一種常用的是單管吹氣式密度計(圖2)。它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力。將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度，壓縮空氣通過吹氣管不斷從管底逸出。此時管內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。??振動式密度計它的基本工作原理是：兩位奧地利著名科學家Hans.Stabinger和Hans?Leopord發現了振蕩管密度計的測量原理：物體受激而發生振動時，其振動頻率或振幅與物體本身的質量有關，

U型振蕩管：如果在一個U型的玻璃管內充以一定體積的液體樣品，則其振動頻率或振幅的變化便反映一定體積的樣品液體的質量或密度以及比重。兩位科學家后來設計出原型并交由Urich?Santner先生以及其公司Anton?Paar在?1967年設計了最早的數字式液體密度計。目前全自動的液體密度計均基于U型振蕩管的原理。

放射性同位素密度計儀器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。

密度計測量原理

在制版時，感光材料上的溴化銀，受到光照作用，顯影后還原成金屬銀，形成一定的阻光度。黑度大的，密度高;黑度小的，密度低。帶有濾光片的測量計，還可以測量彩色原稿的彩色密度。其測量原理與上述基本原理相近。

在物理實驗中使用的密度計，是一種測量液體密度的儀器。它是根據物體浮在液體中所受的浮力等于重力的原理制造與工作的。密度計是一根粗細不均勻的密封玻璃管，管的下部裝有少量密度較大的鉛丸或水銀。使用時將密度計豎直地放入待測的液體中，待密度計平穩后，從它的刻度處讀出待測液體的密度。

密度計應用

用于密度計時：可測定各種流體，半流體或混合物的比重。例如：水泥漿、沙漿、礦漿、紙漿以及化工制品、藥制品過程中的隨機比重。

用于濃度計時：可測定溶液或混合物的百分濃度(或配比)。例如：各種溶液、礦漿、泥漿、砂漿、飲料浮選劑等濃度。配合流量計，即可方便計算出干礦物質瞬時質量流量及累計量。

密度計種類

常用的密度計和比重計有浮子式密度計、靜壓式密度計、振動式密度計和放射性同位素密度計。

浮子式密度計的工作原理是：物體在流體內受到的浮力與流體密度有關，流體密度越大浮力越大。如果規定被測樣品的溫度（例如規定25℃），則儀器也可以用比重數值作為刻度值。這類儀器中最簡單的是目測浮子式玻璃比重計（圖1）, 簡稱玻璃比重計。

靜壓式密度計它的工作原理是：一定高度液柱的靜壓力與該液體的密度成正比，因此可根據壓力測量儀表測出的靜壓數值來衡量液體的密度。膜盒（見膜片和膜盒）是一種常用的壓力測量元件，用它直接測量樣品液柱靜壓的密度計稱為膜盒靜壓式密度計。另一種常用的是單管吹氣式密度計(圖2)。它以測量氣壓代替直接測量液柱壓力。將吹氣管插入被測液體液面以下一定深度，壓縮空氣通過吹氣管不斷從管底逸出。此時管內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。

振動式密度計的基本工作原理是：兩位奧地利著名科學家Hans Stabinger和Hans Leopord發現了振蕩管密度計的測量原理：物體受激而發生振動時，其振動頻率或振幅與物體本身的質量有關，

U型振蕩管

如果在一個U型的玻璃管內充以一定體積的液體樣品，則其振動頻率或振幅的變化便反映一定體積的樣品液體的質量或密度以及比重。兩位科學家后來設計出原型并交由Urich Santner先生以及其公司Anton Paar在 1967年設計了最早的數字式液體密度計。全自動的液體密度計均基于U型振蕩管的原理。

放射性同位素密度計儀器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。

密度計分類

實驗室型密度計是用在實驗室、化驗室等對單個試樣的密度或濃度進行測量、分析或研究的一類儀器或裝置。特點是具有較高的準確度，測定時要求細心操作并且對測量條件和環境要求嚴格。

密度計的使用場合怎么分類?工業過程型密度計主要是指用于工業流程連續檢測與控制流體的密度或濃度的密度計。按照其測量原理可有多種形式，但按照測量方法大體上可分為兩類：第一類為手工測量離散樣品的離線密度計，即從管路或容器內提取離散樣品用于分析測試，是一種靜態測量方法;另一類為連續測量管路或容器內流體密度，或是從管路或容器內提取的連續樣品的密度并給出輸出信號的在線密度計，這類密度多數為間接測量法，如在線振動管液體密度計、電離輻射密度計等。