Tỷ trọng kế kỹ thuật số là gì và nó hoạt động như thế nào?

Lựa chọn câu hỏi

1. Tỷ trọng kế kỹ thuật số là gì?
2. Tỷ trọng kế kỹ thuật số hoạt động như thế nào?
3. Những thiết bị nào được sử dụng để đo tỷ trọng của chất lỏng?
4. Tỷ trọng của không khí là bao nhiêu?
5. Tỷ trọng của nước là bao nhiêu?
6. Bạn cần bao nhiêu thể tích mẫu cho tỷ trọng kế kỹ thuật số?
7. Bạn cần bao nhiêu thời gian để đo mẫu bằng tỷ trọng kế kỹ thuật số?
8. Làm thế nào để điều chỉnh tỷ trọng kế kỹ thuật số?
9. Có thể đo mẫu nào với tỷ trọng kế kỹ thuật số?
10. Ảnh hưởng của độ nhớt đến phép đo tỷ trọng kỹ thuật số là gì?

Tỷ trọng kế kỹ thuật số là gì?

Tỷ trọng kế kỹ thuật số (còn được gọi là máy đo tỷ trọng) sử dụng công nghệ ống dao động để đo tỷ trọng hoặc các giá trị liên quan của mẫu chất lỏng. Phép đo này được thực hiện bằng kỹ thuật số, giảm đáng kể ảnh hưởng của người vận hành. Có thể đạt được độ chính xác lên đến 0,000005 g/cm3, với thể tích mẫu nhỏ (khoảng 3mL) và thời gian đo ngắn (dưới một phút).

Tỷ trọng kế kỹ thuật số hoạt động như thế nào?

Tỷ trọng kế kỹ thuật số sử dụng ống thủy tinh rỗng hình chữ U, được đưa vào dao động. Tần số dao động của ống chứa mẫu được đo. Tần số này thay đổi khi ống được đổ đầy mẫu: khối lượng mẫu càng cao thì tần số càng thấp. Tần số này được đo và chuyển thành tỷ trọng. Ngoài ra, tỷ trọng kế kỹ thuật số để bàn sử dụng bộ ổn nhiệt Peltier tích hợp để điều khiển nhiệt độ của mẫu.

Tìm hiểu thêm với hoạt hình tương tác của chúng tôi

Những thiết bị nào được sử dụng để đo tỷ trọng của chất lỏng?

Tỷ trọng của một dung dịch có thể được đo bằng tay hoặc kỹ thuật số. Để biết thêm thông tin chi tiết về cách đo tỷ trọng với pycnometers, hydrometers và tỷ trọng kế kỹ thuật số, vui lòng xem sổ tay hướng dẫn 3 cách để đo tỷ trọng của chúng tôi.

Các phương pháp thủ công như pycnometers và hydrometers được sử dụng rộng rãi để xác định tỷ trọng và các giá trị liên quan, ví dụ như trọng lượng riêng, cồn%, BRIX °, độ API, Baumé, Plato, v.v. Mặc dù các phương pháp này dễ sử dụng và khá rẻ, nhưng chúng đòi hỏi chuyên môn trong từng bước của các giao thức vận hành thủ công, thường ảnh hưởng đến độ chính xác và độ tin cậy của các kết quả.

Tỷ trọng kế là một cốc thủy tinh có thể tích đã xác định. Nó được cân khi không có mẫu (M1), sau đó đổ đầy mẫu và cân lại (M2). Chênh lệch giữa M1 và M2 chia cho thể tích của cốc là tỷ trọng của mẫu.

Hydrometer là phần thân cốc được nhúng vào mẫu. Sau một thời gian cân bằng ngắn, nó sẽ nổi lên ở một mức nhất định. Tỷ trọng của mẫu càng cao thì hydrometer càng ít nổi. Mức cân bằng sẽ cho biết tỷ trọng.

Bộ kit đo tỷ trọng được sử dụng cùng với cân. Phần thân cốc của thể tích xác định được cân trong không khí (M1), nhúng vào mẫu và cân lại trong mẫu (M2). Chênh lệch giữa M1 và M2 (lực đẩy) chia cho thể tích của phần thân cốc là tỷ trọng của mẫu. Giá giữ đặc biệt cũng có thể được dùng để đo tỷ trọng của chất rắn, sử dụng chất lỏng tham chiếu (nước, ethanol hoặc do người dùng xác định).

Tỷ trọng kế kỹ thuật số có sẵn dưới dạng thiết bị để bàn và thiết bị cầm tay. Chúng sử dụng công nghệ ống dao động để đo tỷ trọng mẫu rất chính xác chỉ trong một thời gian ngắn. Một ống thủy tinh rỗng rung ở tần số nhất định. Tần số này thay đổi khi ống được đổ đầy mẫu: khối lượng mẫu càng cao thì tần số càng thấp. Tần số này được đo và chuyển thành tỷ trọng. Ngoài ra, tỷ trọng kế kỹ thuật số để bàn sử dụng bộ ổn nhiệt Peltier tích hợp để điều khiển nhiệt độ của mẫu.

Để biết thêm thông tin về tỷ trọng kế kỹ thuật số và so sánh chúng với các phương pháp thủ công, vui lòng xem So sánh về các kỹ thuật đo lường khác nhau của chúng tôi

Tỷ trọng của không khí là bao nhiêu?

Tỷ trọng của không khí là 0,00120 g/cm3 ở 20°C và dưới áp suất khí quyển 101,325 kPa (ví dụ như ở mực nước biển). Áp suất khí quyển này thay đổi theo điều kiện thời tiết (áp suất thấp hơn khi trời mưa hoặc có nhiều tuyết) và theo độ cao (áp suất thấp hơn ở độ cao cao hơn so với mực nước biển). Ví dụ, ở độ cao 440 m so với mực nước biển, áp suất khí quyển (trung bình hàng năm) chỉ là 96,12 kPa và tỷ trọng không khí trung bình sẽ trở thành 0,00114 g/cm3 ở 20°C.

Tỷ trọng của nước là bao nhiêu?

Tỷ trọng của nước là 0,99820 g/cm3 ở 20°C. Tỷ trọng của nước thay đổi theo nhiệt độ, tăng từ 0°C đến 4°C (khi gần 1) và sau đó giảm từ 4°C cho đến nhiệt độ cao hơn.

Bạn cần bao nhiêu thể tích mẫu cho tỷ trọng kế kỹ thuật số?

Thể tích điển hình của ống thủy tinh rỗng hình chữ U được sử dụng như cảm biến đo trong tỷ trọng kế kỹ thuật số là khoảng 1mL. Để không sai sót, nên chiết rót với thể tích lớn hơn, thường sử dụng 3 mL đến 5 mL với xy lanh để một phần của ống dẫn cũng chứa đầy mẫu.

Bạn cần bao nhiêu thời gian để đo mẫu bằng tỷ trọng kế kỹ thuật số?

Điều này phụ thuộc rất nhiều vào sự chênh lệch nhiệt độ giữa mẫu và cảm biến đo, cũng như trên loại mẫu. Nó cũng phụ thuộc vào độ chính xác cần thiết của phép đo. Thời gian đo này thường có thể dao động từ vài giây với tỷ trọng kế kỹ thuật số cầm tay mà không cần kiểm soát nhiệt độ trong khoảng 2 đến 5 phút với thiết bị để bàn có điều khiển nhiệt độ hoạt động.

Làm thế nào để điều chỉnh tỷ trọng kế kỹ thuật số?

Thông thường, tỷ trọng kế được điều chỉnh với không khí và nước, ở nhiệt độ đo cụ thể. Nhiệt độ này được điều khiển bằng thành phần Peltier, có thể làm nguội hoặc làm nóng cảm biến đo đến nhiệt độ cụ thể (ví dụ: 20°C). Đầu tiên, tần số của cảm biến đo chứa đầy không khí được đo. Tần số đầu tiên này được gán cho giá trị tỷ trọng của không khí. Sau đó, cảm biến đo chứa đầy nước và tần số của cảm biến đo chứa đầy nước được đo. Tần số thứ hai này được gán cho giá trị tỷ trọng của nước. Việc điều chỉnh hai điểm này cũng có thể được thực hiện với không khí và chất chuẩn độ, hoặc với hai chất chuẩn độ bao gồm các phạm vi tỷ trọng khác nhau.

Có thể đo mẫu nào với tỷ trọng kế kỹ thuật số?

Các tỷ trọng kế này được thiết kế để đo các chất lỏng đồng nhất ban đầu. Trên thực tế, nhiều mẫu khác cũng được đo rất thành công. Nếu độ nhớt của mẫu có thể giảm xuống dưới 36'000 mPa*s bằng cách làm nóng ở nhiệt độ bơm (ví dụ như paraffin), thì chúng có thể được đo hoàn toàn tự động với thiết bị tự động hóa tạo nhiệt như SC1H hoặc SC30H. Các mẫu với độ nhớt cao hơn có thể đo được bằng tay, nếu chúng có thể đổ đầy xy lanh mà không bị kẹt túi khí, và nếu người vận hành có thể đẩy các mẫu này ra ngoài với tốc độ được điều khiển thông qua một ống hẹp dài khoảng 15 cm. Không nên đo các mẫu tấn công ống thủy tinh hình chữ U của cảm biến đo (ví dụ như axit hydrofluoric, chất lỏng hoặc bột nhão dùng cho kính khắc) bằng các tỷ trọng kế này.

Ảnh hưởng của độ nhớt đến phép đo tỷ trọng kỹ thuật số là gì?

Độ nhớt của các mẫu gây tác động đến tỷ trọng được đo bằng tỷ trọng kế kỹ thuật số. Lực cắt cao hơn xảy ra giữa chất lỏng và thành ống dẫn đến làm chậm tần số dao động, nhờ vậy cho thấy giá trị tỷ trọng cao hơn. Do đó, tỷ trọng kế kỹ thuật số hiện đại có hiệu chỉnh độ nhớt tích hợp, giúp bù lại hiệu ứng này và hiển thị kết quả chính xác.