摘 要： 本文设计一种基于微压变送器的连续自动检测装置，可以实现被测液体介质密度的连续在线检测，并介绍装置结构及检测原理。
０ 引言
不同的物质密度一般都不相同，由于密度不随质量和体积而变化，因此密度是检测物质的重要指标。物质的密度不易直接精que连续地检测出，对于液体物质来说，如果能够引入与被测介质密度相关的量，确定其余的几个量为定值或是已知量，通过测量得出相关的量数值的大小，在ＤＣＳ （或 ＰＬＣ ）模拟量运算中建立一元函数的数学模型，就可以计算出被测物质密度的值。这种测量方式可以实现连续在线的自动检测，可以在大规模连续生产中推广使用。
检测密度必须要知道两个物理量，即被测物质的质量和体积。通常的测量方法有：实验室法、比重杯法、阿基米德定律法等。这些测量方法非常繁琐，测量周期长，#大的缺陷是无法实现连续在线自动检测，在工业化大规模连续生产中无法推广和普及。为了实现物质密度的连续自动准确地测量，可以通过比值仪来检测出物质的百分含量，然后再根据物质的百分含量与密度的函数关系计算出密度。从经济角度来看，无论是紫外法还是红外法的比值仪价格都很高，而且光源的寿命普遍较短，属于消耗品，在后续的使用中还会产生费用，这让很多企业难以接受。从技术角度来看，红外法在测量部分介质的过程中还需要用水来稀释，会产生系统误差，影响测量精度。为此，研发一款实用、价格低廉、精度较高、可以连续自动在线检测密度的仪器是广大工程技术人员面前的课题。
１ 检测装置设计
由于液体的易流性和不可拉性，静止的液体内部没有拉应力和切应力，只能有压应力，即压强。根据压强公式ｐ ＝ ρ ｇ ｈ ，重力加速度 ｇ 是个定值，当高度 ｈ 是定值时，被测介质密度 ρ 和压强 Ｐ 呈线性的函数关系。检测装置设计如图１所示。
从工艺管道中流出的液体介质经减压阀减压后，流入连接在微压变送器膜盒法兰上的溢流围堰，溢流出来的被测介质流入回收罐中，回收罐底安装有液位计，操作人员根据液位开启回收液泵，把回收液打回工艺管道。溢流围堰的结构尺寸如图２所示。
溢流围堰内从工艺管线流出的被测液体介质所产生的压强 Ｐ 值可以通过
微压变送器测量出， ＤＣＳ对其采集处理后可以进行模拟量运算。溢流口处有刻度，用以修正、减小被测介质液体表面的张力对测量的影响。溢流堰内被测液体介质的高度 ｈ 是围堰板高度 ｈ １ 与液体表面张力产生的高度 ｈ ２ 之和， ｈ ２ 的值可以通过溢流口的刻度测量得出。由 ｐ ＝ ρ ｇ ｈ 可以推导出 ρ ＝ ｐ ／ ｇ ｈ ， ｈ ＝ ｈ １ ＋ ｈ ２ ，则密度 ρ＝ ｐ ／（ ｈ １ ＋ ｈ ２ ） ｇ ， ｐ 的值通过测量和 ＤＣＳ 采集处理是已知的， ｇ 为常数， ｈ１ 的值是溢流围堰板的高度，也是已知量， ｈ２ 的值可以通过溢流围堰口刻度测量得出。计算部分可以在 ＤＣＳ 或 ＰＬＣ 的模拟量运算中通过建立一元函数的数学模型来实现，计算结果就是被测液体介质的密度。当流进溢流围堰的流量稳定时，被测介质流出溢流围堰时的张力产生的高度 ｈ ２ 是个定值，流量很小时 ｈ ２ 的值趋近于０ 。
２ 测量值不确定度的消除
应选用 ２″ 的法兰膜盒式微压变送器，以减少测量滞后的情况，保持水平安装，以确保膜盒受压均匀，安装的环境温度应固定。溢流围堰采用３１６或３０４材质。应尽量减小被测液体介质经减压阀流进溢流围堰的距离，缩短测量滞后的时间。为了减轻液体由势能转化成动能对变送器测压膜片的冲击，管道与变送器测压膜片的距离应小于１．５ｃｍ ，被测液体介质从管道中流出时的落点应避开变送器测压膜片，距离微压变送器测压膜片中心距离 ≥３ｃｍ 。溢流围堰的溢流口边缘设计成由外侧向内成 ≤４５°的锐角，以减小被测介质的表面张力。溢流围堰和微压变送器法兰连接的密封使用 ＰＶＣ液体胶，减小溢流高度变化对测量造成的系统误差。
３ 结语
该设计方案从实际应用出发，投入低，能够实现被测液体介质密度的连续在线检测。在线检测装置的投运极大减轻了人工取样检测的劳动强度，缩短了检测时间，提高了生产效率。不足之处在于，由于在检测过程中液体被测介质处于开放的空间，因此该装置不具备防火防爆的功能，不适于防爆场所。
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