利用浮力测量液体重量

　　液体重量测量常用压力变送器构成测量系统，该方法需在容器开孔安装导压管，从而带来不便。本文介绍利用浮力测量液体重量的方法，.此方法只需插入一根圆管作为浮力传感器，无需在容器上开孔。

　　1.测量原理

　　根据阿基米德原理，圆管在液体卿lr受的浮力可表示为:

式中ν—液体重度

　　d—圆管直径

　　h—圆管插入液体深度，即液面高度

　　对于直径为P的容器，液体重量可表示为:

　　由于K=(D²一d² ) /d²是结构常数，所以液体重量与圆管所受浮力成正比，通过测量圆管的浮力即可测出液体的重量。

　　2.测量系统的构成

　　测量系统的构成如图1所示。

　　圆管插人待测的液体中，与力传感器相连，力传感器将圆管所受浮力转换为电压信号，通过放大电路处理后送至显示仪表显示。

　　3.试验结果分析

　　分别使用二根直径分别为50, 3mm, 32mm的圆管对水的重量测量进行试验。

　　对二根圆管在水中所受的浮力与力传感器输出电压间的关系进行标定，曲线如图2所示。

　　对图2曲线作线性回归分析得:

　　对于Φ50, 3mm圆管，F₁=-0. 0014 +0. 4895 Vi

　　对于Φ32mm圆管，F₂=0, 0035+0, 47

　　式中V₁, V₂—传感器输出电压，mV

　　分别利用上述二根圆管对Φ143, 7mm的容器内水的重量进行测量。根据回归公式，利用式(3)计算出水的重量，列成表1、表2.

　　由以上数据可见，利用浮力测量重量方法能够正确得出水的重量。

　　4.讨论

　　①重量测量与液体重度无关。从环任KF可见，所测的重量只与浮力F有关，因此用水作为被测液体标定的传感器不需重新标定即可用于其它液体重量的测量。

　　②若圆管与容器的材料相同，则直径随温度的变化有:

　　③若用于测量规则形状容器内水的重量，如矩形容器，液体重量:

　　其中K仍为常数，可见，利用已标定的传感器测量时，只需对K作修正即可用于其它形状容器内液体重量的测量。

　　由上可见，利用本方法测量规则形状容器内液体重量是简便、切实可行的。

　　第一作者：张政江，男，1988年于浙江大学获硕士学位，现为在读博士研究生。