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振荡管法测量物质密度

江巍

中国石化股份有限公司润滑油茂名分公司广东茂名525011

摘要：该文介绍了利用电磁引发玻璃U型管产生振荡，管内存在不同物质的振动频率各不相

同，物质的振动频率与密度有关，通过对被测物质与参考标准物质之间的频率差异推算出物质的

实际密度。采用振荡管法，样品消耗量少，测量精度高，可达到0.0001g/cm3甚至更高。同时也

对奥地利AntonPaar公司、瑞士Mettler-Toledo公司和日本KEM公司的自动密度仪作了比较。

关键词：物质密度、振荡法、频率

前言

在有机化合物的分析测试中，作为被测物质的物理常数之一，密度主要应用于计量、

[1]

成本核算。密度是在规定温度下,单位体积内所含物质的质量数，即质量(m)与体积(V)

之比。

m

33

ρ=（kg/m或g/cm）

V

液体产品的密度的测量方法主要有：密度计法、韦氏天平法、密度瓶法。对极易挥

发的油品和有机溶剂只能使用密度瓶法。

[2]

在大多数情况下，液体物质的密度的测量一般都选用密度计法，但用密度计法测量

时量筒内样品的温度会发生变化，而且人工目测密度计时容易出现较大的偏差，造成测

量结果误差较大。

而密度瓶法是准确测量物质密度的唯一方法，它需要与天平连用，测量某一已知的

确切体积的样品的质量，样品的密度只需将其质量除以体积便可得出。但若在空气中测

量，由于周围空气造成的质量损失往往会被忽略，而在测量时产生一定的误差。要精确

测量就必须要在真空环境下进行，这在实际操作中是无法实现的。

[3]

目前一种新的、更为科学的测量方法正被广泛应用于液体物质和气体的密度测量中，

即振荡管法。自上个世纪七十、八十年代，它由发现至成熟应用后，它以实用、可靠，

准确率高、测量精度高等优点，正广泛应用于饮料食品、石油化工、检验检疫、计量校

准等各分析领域里。

1工作原理

1

振荡管法的原理是：利用基于电磁引发的玻璃U型管的振荡频率（见图1），即利用

一块磁铁固定在U型玻璃测量管上，由振荡器使其产生振动，玻璃管的振动周期将被振

动传感器测量得到。每一个U型玻璃管都有其特征频率或按固有频率振动。当玻璃管内

充满物体后其频率会发生变化，不同的物质频率变化会有所不同，其频率为管内填充物

质质量的函数。当物质的质量增加时其频率会降低，即振动周期T增加。测量时选择某

些物质作为标准物质，测量频率后通过被测物质与标准物质之间振荡频率的差值计算出

被测物质的密度值。

图1振动管简图

.

在振动中一个完整的来回变化是一个振动周期T（见图2）。每秒振动周期数即为频率f。

1

f(S-1)

T

振动周期可由下式得出：



Vm

T=2πCC

K

式中：3