[0060] 当本发明所述的一种悬臂梁式流体密度计的悬臂梁的数量为两根时，本发明所述 悬臂梁式流体密度计对流体密度进行检测的检测方法包括以下过程：
[0061] 首先将两根或两根以上的悬臂梁等效为一根悬臂梁，然后以一根悬臂梁的检测方 法来对流体密度进行检测；
[0062] 以等效悬臂梁的轴线与测量管的轴线的交点为坐标原点，以激振器的轴线为X 轴，以测量管的轴线为y轴，以等效悬臂梁的轴线为z轴建立空间直角坐标系；
[0063] 测量管中流体的密度与固有频率的关系式为：
[0064]
[0065] 式中，k为等效悬臂梁的刚度，M为测量管和等效悬臂梁的质量和，m为测量管中流 体的质量，P为流体的密度，d为测量管的内径，D为测量管的外径，1为测量管的长度，f为 由等效悬臂梁和测量管及其内流体组成的系统的固有频率，α为与由等效悬臂梁和测量管 及其内流体组成的系统的振动有关的常数；
[0066] 测出由等效悬臂梁和测量管及其内流体组成的系统的固有频率f后，将固有频率 f代入测量管中流体的密度与固有频率的关系式中求得测量管中流体的密度。
[0067] 上述改动后的方案也明显具有有效地消除外界振动、流体温度及压力变化等因素 对所述的悬臂梁式流体密度计检测精度的影响的优点。
[0068] 本发明不仅有效减小或消除外界振动、流体温度及压力变化对密度检测值的影 响，而且提高了对流体密度的检测精度。
[0069] 此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制 造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容 易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法 或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结 果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制 造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
【主权项】
1. 一种悬臂梁式流体密度计，其特征是，包括壳体、测量管、第一波纹管、第二波纹管、 流体入口法兰、流体出口法兰、悬臂梁、紧固装置、激振器和拾振器；所述壳体为密封的长方 体壳体，壳体的左壁上开有第一通孔，所述第一通孔的圆心位于壳体左壁的垂直中心线上， 壳体的右壁上开有第二通孔，所述第二通孔的圆心位于壳体右壁的垂直中心线上，壳体左 壁的垂直中心线和壳体右壁的垂直中心线位于同一垂直平面中；所述第一波纹管的一端通 过法兰与第一通孔连接，第一波纹管的另一端通过法兰与测量管的一端连接，所述第二波 纹管的一端通过法兰与第二通孔连接，第二波纹管的另一端通过法兰与测量管的另一端连 接；所述流体入口法兰设置在壳体左壁上第一通孔处，流体入口法兰与壳体为一体化结构 且与第一通孔同轴，所述流体出口法兰设置在壳体右壁上第二通孔处，流体出口法兰与壳 体为一体化结构且与第二通孔同轴；所述紧固装置设置在壳体的上壁上；所述悬臂梁上端 穿过壳体设置在紧固装置中，下端固定在测量管上，且悬臂梁的轴线穿过紧固装置的几何 中心并垂直于测量管的轴线；所述的激振器和拾振器均设置在壳体内底壁上，且激振器和 拾振器关于测量管对称设置。2. 根据权利要求1所述的一种悬臂梁式流体密度计，其特征是，所述紧固装置包括前 紧固装置、后紧固装置和第四通孔，所述的前紧固装置和后紧固装置通过螺栓连接，所述第 四通孔的轴线经过所述的紧固装置的几何中心并垂直于所述测量管的轴线，所述悬臂梁的 上端设置在第四通孔内且与第四通孔过盈配合；所述的前紧固装置和后紧固装置分别通过 螺栓固定在壳体的上壁上。3. 根据权利要求1所述的一种悬臂梁式流体密度计，其特征是，所述悬臂梁由上圆柱 和下圆柱组成，所述上圆柱设置在紧固装置中，所述下圆柱的上端与上圆柱的下端固定连 接，下圆柱的下端开有第三通孔；所述测量管穿过第三通孔且与第三通孔过盈配合。4. 根据权利要求3所述的一种悬臂梁式流体密度计，其特征是，所述悬臂梁的上圆柱 和下圆柱为一体化结构，且上圆柱的直径大于下圆柱的直径。5. 根据权利要求1所述的一种悬臂梁式流体密度计，其特征是，所述悬臂梁为横截面 是矩形的柱体，悬臂梁的下端通过夹紧装置与测量管连接，所述夹紧装置通过螺栓固定在 悬臂梁上。6. 根据权利要求5所述的一种悬臂梁式流体密度计，其特征是，所述夹紧装置包括第 一夹紧装置和第二夹紧装置，第一夹紧装置和第二夹紧装置通过螺栓固定在悬臂梁上，夹 紧装置内开设有第五通孔，所述测量管穿过第五通孔且与第五通孔过盈配合。7. 根据权利要求1所述的一种悬臂梁式流体密度计，其特征是，所述壳体和紧固装置 的刚度远大于所述悬臂梁的刚度。8. 根据权利要求1至7任一项所述的一种悬臂梁式流体密度计，其特征是，所述悬臂梁 的数量可以为多根，两根及两根以上数量的悬臂梁沿测量管的轴向方向且关于测量管的中 间横截面平面对称分布设置。9. 一种悬臂梁式流体密度检测方法，其特征是，利用权利要求1至7任一项所述的一种 悬臂梁式流体密度计对流体密度进行检测，所述检测方法包括以下过程： 以悬臂梁的轴线与测量管的轴线的交点为坐标原点，以激振器的轴线为x轴，以测量 管的轴线为y轴，以悬臂梁的轴线为z轴建立空间直角坐标系； 测量管中流体的密度与固有频率的关系式为：式中，k为悬臂梁的刚度，M为测量管和悬臂梁的质量和，m为测量管中流体的质量，P为流体的密度，d为测量管的内径，D为测量管的外径，1为测量管的长度，f为由悬臂梁和 测量管及其内流体组成的系统的固有频率，a为与由悬臂梁和测量管及其内流体组成的系 统的振动有关的常数； 测出由悬臂梁和测量管及其内流体组成的系统的固有频率f?后，将固有频率f代入测 量管中流体的密度与固有频率的关系式中求得测量管中流体的密度。10. -种悬臂梁式流体密度检测方法，其特征是，利用权利要求8所述的一种悬臂梁式 流体密度计对流体密度进行检测，所述检测方法包括以下过程： 首先将两根或两根以上的悬臂梁等效为一根悬臂梁，然后以一根悬臂梁的检测方法来 对流体密度进行检测； 以等效悬臂梁的轴线与测量管的轴线的交点为坐标原点，以激振器的轴线为x轴，以 测量管的轴线为y轴，以等效悬臂梁的轴线为z轴建立空间直角坐标系； 测量管中流体的密度与固有频率的关系式为：式中，k为等效悬臂梁的刚度，M为测量管和等效悬臂梁的质量和，m为测量管中流体的 质量，P为流体的密度，d为测量管的内径，D为测量管的外径，1为测量管的长度，f为由 等效悬臂梁和测量管及其内流体组成的系统的固有频率，a为与由等效悬臂梁和测量管及 其内流体组成的系统的振动有关的常数； 测出由等效悬臂梁和测量管及其内流体组成的系统的固有频率f?后，将固有频率f代 入测量管中流体的密度与固有频率的关系式中求得测量管中流体的密度。
【专利摘要】本发明公开了一种悬臂梁式流体密度计及其检测方法，悬臂梁式流体密度计包括壳体、测量管、第一波纹管、第二波纹管、流体入口法兰、流体出口法兰、悬臂梁、紧固装置、激振器和拾振器；检测方法为通过弹性力学理论得悬臂梁和测量管及其内流体组成的系统的固有频率，然后求取测量管中流体的密度。本发明通过采用悬臂梁来测量流体的密度，不仅能够最大限度地消除外界振动对流体密度检测精度的影响，并且检测精度高，同时，在使用该悬臂梁式流体密度计检测流体的密度时，其检测精度不受流体温度及压力变化的影响。
【IPC分类】G01N9/10
【公开号】CN105092414
【申请号】CN201510590785
【发明人】宋波, 刘海宁, 门秀花, 李明明, 邵海燕, 陈乃建
【申请人】济南大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月16日