振動U字管

振動U 字管は、振動周波数 の電子測定に基づいて液体と気体の密度を判定し、密度の値を計算する技術です。この測定原理は、質量スプリング モデルに基づいています。

サンプルは振動能力のある容器に充填されます。この容器の固有振動数はサンプルの質量によって影響を受けます。振動能力のあるこの容器は中空の U 字型のガラス管(振動 U 字管)で、電子的に励起されて減衰のない振動を起こします。U 字型の振動子の 2 つの枝はバネ要素として機能します。

振動の方向は、2 つのブランチのレベルに対して垂直です。振動子の固有振動数は、実際に振動に関与するサンプルの部分によってのみ影響を受けます。振動に関与する体積は、振動子のベアリング ポイントの静止振動ノットによって制限されます。振動子がベアリング ポイントまで満たされている場合、正確に定義された同じ体積が常に振動に関与するため、サンプルの質量の測定値を使用して密度を計算できます。

振動子をベアリング ポイントを超えて満たしても、測定には影響しません。このため、振動子はチューブを流れるサンプル メディアの密度を測定するためにも使用できます (連続測定)。

現代のデジタル密度計では、ピエゾ素子を使用して U 字管を励起し、光学ピックアップで振動周期を決定します。この周期 τ は高解像度で測定でき、振動子内のサンプルの 密度ρ と単純な関係があります。

${\displaystyle \rho =A\cdot \tau ^{2}-B}$

A と B は、各発振器のそれぞれの機器定数です。これらの値は、正確に知られている密度 ρ1 と ρ2 の 2 つの物質で校正することによって決定されます。最新の機器は、主に空気と水で実行される 2 回の校正測定後に定数 A と B を計算して保存します。これらの機器は、サンプルの粘度の影響、測定機器の有限質量によって生じる非線形性、ガラス (基準発振器) の経年変化の影響など、測定結果に対するさまざまな寄生的影響を補正するために適切な手段を採用しています。

1967 年、 Anton Paar GmbH社は、振動 U 字管原理を採用した液体および気体用の最初のデジタル密度計を ACHEMA で発表しました。

• Otto Kratky 他、「密度測定装置」。米国特許 3523446、https://patents.google.com/patent/US3523446
• シュタビンガー、ハンス：「最新の振動トランスデューサーを使用した密度測定」、サウスヨークシャー取引基準ユニット、シェフィールド 1994
• 国際標準化機構(ISO) 15212-1

• アントンパール社
• ハンス・スタビンガー博士