[发明专利]容器内不相溶液体的密度测量方法和密度测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程测量领域，具体而言，涉及一种容器内不相溶液体的密度测量方法和密度测量系统。

背景技术

密度是在规定的温度下，单位体积内所含物质的质量数，密度作为物质的一个基本物理性质，是科学研究和工业控制的重要参数。

根据测量原理，有关密度的测量方法可分为两大类：一是源于密度基本公式的直接测量法；二是利用密度量与某些物理量的关系的间接测量法。

直接测量法包括密度计法、密度瓶法、天平法等。其中密度计法为：将试样置于规定温度，将其倒入温度相同的密度计量筒中，将合适的密度计放入已调好的温度试样中，让它静止，当温度达到平衡后，读取密度计的读数和试样温度，根据需要换算为密度或标准密度。如果被测液体的密度受温度影响较大或需要较高的测量精度时，可以将装有试样的密度计量筒放在恒温浴中，以避测定期间温度波动过大。该方法具有简便直观的优点，同时也有所需样品量大、恒温时间长、受温度影响大等缺点。

密度瓶法是现有技术中经典的密度测量方法，该方法是将试样装入密度瓶中，恒温至测定温度，称出试样质量，由这一质量除以在相同温度下预先测得的密度瓶中水的质量（水值），计算出试样的密度。它是根据密度的定义所采用的一种方法，具有直观简便的优点，同时也有操作繁琐，所需时间长等缺点。

韦氏天平法的基本依据是阿基米德原理：在20℃时，分别测量同一物体（韦氏天平中的玻璃浮锤）　在水及试样中的浮力，由于浮锤所排开的水的体积与排开的试样的体积相同，根据水的密度及浮锤在水及试样中的浮力即可计算出样品的密度，该方法具有直观的优点，同时也有恒温时间长、操作繁琐且受温度影响大等缺点。

间接测量法主要有谐振法、射线法、超声波法等。谐振法是基于弹性结构谐振原理而进行密度测量，相应的测量装置是一支双U型、中空的弹性采样管，利用电磁相互作用原理将周期性外力加于其上，使之始终处于谐振状态，而其振动的幅度、频率信号又以磁电转换方式输出，当采样管注入不同的密度液体时，振动系统具有不同的质量，因而具有不同的谐振频率，通过检测出的谐振频率计算出弹性采样管内液体的密度。它有所需样品量少、测量精度高等优点，同时具有不适用多相液体测量且气泡对测量有影响等缺点。

射线法，在放射性同位素密度计内设有放射性同位素辐射源，它的放射性辐射（例如γ射线）在透过一定厚度的被测样品后被射线检测器所接收，一定厚度的样品对射线的吸收量与该样品的密度有关，而射线检测器的信号则与该吸收量有关，因此反映出样品的密度。该方法具有适用于多相液体的优点，但需要放射源，稳定时间长，对人体危害较大。

超声波法，超声波密度计主要是利用超声波在液体中传播时，其声速与液体密度之间遵从的公式关系，其中C为超声波在液体中传播速度，ρ为液体的密度，K为液体的压缩系数，对于特定液体，其压缩系数K为常数，通过测得超声波在液体中的传播速度C，就可以计算出被测液体的密度ρ。该方法可实现非接触测量，响应快、精度高、无放射性等优点，但也有测体中的杂质使测量不稳定的缺点。

以上提到的各种直接测量法，受限于需要使用特定的仪器和装置，仅适用于实验室的测量环境，而间接测量法使用的仪器也比较复杂，并且受到被测液体中杂质和气泡的影响比较较大。以上各种测量方法只能在一定的条件下测量某一单一的液体的密度，均无法在实际温度和压力环境下测量被测容器内两种互不相溶的液体的各自密度。

针对现有技术中各种密度测量方法无法在实际应用环境下测量同一容器内互不相溶的液体各自的密度的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种容器内不相溶液体的密度测量方法和密度测量系统，以解决现有技术中无法在实际应用环境下测量同一容器内互不相溶的液体各自的密度的问题。