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KEM京都電子的密度比重計主要基于U型管振蕩法進行測量。這種技術能夠快速、準確地測出液體的密度和比重。我會詳細解釋它的工作原理,并介紹一些常見型號的特點。
KEM京都電子的密度比重計,其核心是物理學中的U型管振蕩法(或稱為振動管式密度測量原理)。它的基本思路是:一個物體的振動頻率和它的質量有關。質量越大,振動得就越慢(頻率越低);質量越小,振動得就越快(頻率越高)。
具體到這里的U型玻璃管(通常是石英玻璃管):
注入樣品:將待測的液體樣品注入U型玻璃管中。
激發振動:通過電磁或壓電裝置讓這個充滿了樣品的U型管以其固有頻率開始振動。
測量頻率:儀器內部的傳感器會精確測量U型管的振動頻率。這個頻率會因為U型管內樣品質量(即密度)的不同而改變。
計算密度:儀器內部預存了校準數據(通常用已知密度的標準物質,如純水和干燥空氣進行校準),通過測量到的振動頻率,根據一定的數學模型和公式,即可快速計算出樣品的密度。其基本關系是:液體的密度與U型管振動周期的平方成正比。
為了保證測量的準確性,儀器通常還會:
溫度監測與補償:密度受溫度影響很大。儀器會實時監測樣品溫度,并利用內置的溫度補償算法(允許輸入多種物質的溫度補償系數),對測量結果進行修正,或者直接將樣品恒溫控制在特定溫度下測量。
粘度補償:對于一些粘稠的液體,粘度可能會對振動產生阻尼效應,影響測量精度。一些高型號(如DA-505)具備自動粘度補正功能來應對這一問題。
KEM有不同型號的密度計,它們在應用場景和精度上有所不同,但核心原理相同。下面表格匯總了它們的主要特點:
特性維度 | 便攜式代表:DA-130N | 臺式機代表:DA-505 | 經濟臺式機代表:DA-100 |
---|---|---|---|
主要設計特點 | 輕便(約360克),電池供電,適合現場檢測 | 內置恒溫控制,自動采樣、清洗和干燥功能,功能全面 | 經濟型,內置基本恒溫裝置,操作簡便 |
測量精度 | ±0.001 g/cm3 | 5 x 10?? g/cm3 (高) | ±0.001 g/cm3 |
測量范圍 | 0.0000 ~ 2.0000 g/cm3 | 0 ~ 3 g/cm3 | 0 ~ 3 g/cm3 |
溫度控制 | 溫度補償(0-40℃) | 內置恒溫(4-90℃) | 內置帕爾貼恒溫(15-40℃) |
樣品量 | 微量(手動泵或注射器注入) | 約1.2mL (手動) 或 2mL (自動泵) | 約1mL |
典型應用場景 | 油田現場、食品生產線、藥品現場質檢等需要移動和快速篩查的場合 | 實驗室精密分析、研發、質量嚴格控制環節 | 對精度要求不太的實驗室日常檢測,替代傳統玻璃密度計 |
特殊功能 | 多行業濃度換算(糖度、酒精度、API度等),數據存儲1100組 | 自動粘度補正,連接折光儀,多試樣自動進樣,符合GLP規范 | 濃度轉換(API度、波美度),可選自動進樣泵 |
雖然U型管振蕩法密度計很高效,但要獲得準確結果,還需注意以下幾點:
樣品準備與進樣:確保樣品均勻且無氣泡。氣泡會嚴重影響振動頻率,導致測量誤差。進樣時需緩慢平穩,避免產生氣泡。對于高粘度樣品,需要更耐心的操作以確保U型管被充滿。
儀器校準:定期校準是保證數據準確的關鍵。通常使用高純度的空氣(或氮氣)和超純水作為標準物質進行兩點校準。校準頻率取決于使用情況和測量精度要求。
樣品兼容性:確認待測樣品不會腐蝕或損壞U型玻璃管(通常是石英玻璃)。對于腐蝕性的樣品,需要咨詢制造商是否有特殊的耐腐蝕材質U型管。
清潔與干燥:每次測量后,必須用合適的溶劑(如與樣品互溶的溶劑)清洗U型管,并用清潔干燥的空氣或惰性氣體將其吹干,防止交叉污染和管路堵塞。許多臺式型號具備自動清洗和干燥功能。
溫度平衡:即使儀器有溫度控制或補償功能,也要注意讓樣品溫度與測量環境或U型管溫度盡可能接近,以減少熱慣性帶來的誤差。
KEM京都電子密度比重計的核心是U型管振蕩法:通過測量充滿樣品的U型石英管振動頻率的變化來計算密度。這種方法快速、精確、樣品用量少,且易于自動化。