اندازه گیری چگالی Density

اندازه گیری چگالی Density

چگالی Density به عنوان جرم در واحد حجم تعریف می شود. چگالی نسبی اندازه ای بدون واحد است و برابر با نسبت چگالی ماده به چگالی آب در دمای استاندارد است. در واقع چگالی نشانگر این است که جرم ماده تا چه حد متراکم شده است. مثلا ، سرب یک ماده چگال است زیرا مقدار زیادی از آن در حجم کوچکتر متراکم شده از طرف دیگر چگالی آزمایش ‌های مربوط به هوا بسیار کم است.

اندازه گیری و کنترل چگالی سیالات می تواند در فرایندهای صنعتی مهم و حیاتی باشد. اندازه گیری چگالی اطلاعات مفیدی در مورد ترکیبات، غلظت شیمیایی یا مواد جامد معلق در مایع می دهد.
چگالی به روش هایی مشابه با روش های اندازه گیری سطح، اندازه گیری می شود. برخی از روش های اندازه گیری چگالی عبارتند از:

•    فشار هیدرواستاتیک  (Hydrostatic Pressure)
•    تشعشعی (Radiation)
•    ارتعاشی (Vibration)
•    فشار تفاضلی  (Differential Pressure)
دبی سنجی های جرمی نیز قادر به اندازه گیری چگالی هستند. در ادامه روش های اندازه گیری چگالی توضیح داده می شود.

فشار هیدرواستاتیک  (Hydrostatic Pressure)

اساس این نوع اندازه گیری بر پایه ارتفاع ثابت مایع و اندازه گیری فشار تفاضلی استوار است. از آنجایی که امکان تغییر سطح وجود دارد اساس عملکرد بر اختلاف فشار بین دو نقطه مشخص استوار است. به خاطر اینکه ارتفاع بین دو نقطه تغییر نمی کند هر تغییری در فشار به دلیل تغییر در چگالی است. فاصله بین نقاط برابر با اختلاف فشار مایع بین دو ارتفاع است.

تشعشعی (Radiation)

اندازه گیری چگالی با استفاده از تشعشع بر پایه جذب بیشتر پرتوهای گاما با افزایش چگالی نسبی مواد استوار است. عناصر اصلی چنین سیستمی شامل منبع ثابت گاما (عموما رادیم) و یک آشکارساز است. در اینجا آشکار ساز، تغییرات در شدت پرتوهای دریافتی از حجم ثابتی از مایع را به سیگنالی الکتریکی تبدیل می کند. این نوع از اندازه گیری اغلب در لای روبی کردن استفاده می شود. در جایی که چگالی لجن، میزان موثر بودن لای روبی مخزن را مشخص می کند.

ارتعاشی (Vibration)

تضعیف شیء لرزان در سیال با افزایش چگالی سیال، بیشتر می شود. شیء لرزان به وسیله منبع انرژی خارجی می لرزد و می تواند نی یا صفحه غوطه ور باشد.
چگالی می تواند به یکی از دو روش زیر اندازه گیری شود:
1-تغییر در فرکانس طبیعی لرزش هنگامی که شیء لرزنده به صورت ثابت، انرژی دار شود.
2-تغییر در قدرت و اندازه لرزش هنگامی که شیء لرزنده به صورت دوره ای ضربه بخورد.(مانند زنگوله)

 فشار تفاضلی  (Differential Pressure)

تانکهایی با سرریزی ثابت سطح، ساده ترین راه برای اندازه گیری چگالی هستند زیرا فقط به یک فرستنده فشار تفاضلی نیاز است. این روش نیز مانند روش اندازه گیری فشار هیدرواستاتیک است، با این تفاوت که چگالی اندازه گیری شده مربوط به فاصله بین پایه های خشک و مرطوب (H) می شود. در این حالت مهم نیست سطح سیال به چه میزان تغییر کند و فقط باید سطح مایع بالاتر از نقطه اتصال پایه مرطوب به مخزن باشد. اگرچه کاربردهایی با سطح یا فشار استاتیک متغیر نیاز به تخمین دارد.

تاثیرات دما بر چگالی

افزایش دما سبب انبساط در مایعات و در نتیجه تغییر در چگالی می شود. تمام مایعات با نرخ یکسان انبساط نمی یابند. برای اطمینان از صحت اندازه گیری، باید اندازه گیری چگالی نسبی بر اساس تاثیرات دما تصحیح شود، اگرچه عملا در بسیاری از مواقع این کار انجام نمی شود.
در کاربردهایی که اندازه گیری دقیق چگالی نسبی خیلی مهم و حیاتی است، ممکن است دما برای حجم ثابت کنترل شود. البته می توان تصحیح لازم برای اندک تغییرات دمای اندازه گیری را در کالیبره کردن ابزار دقیق های چگالی انجام داد.