Поплавковые, или ареометрические плотномеры

Принцип действия этих механических плотномеров основан на непрерывном измерении выталкивающей (подъемной) силы, действующей на поплавок, частично или полностью погруженный в анализируемое вещество. На рис. 1, б показана схема поплавкового плотномера жидкостей с частично погруженным поплавком 2, который размещен в емкости 1. Через эту емкость непрерывно прокачивается анализируемая жидкость. За счет перелива в емкости поддерживается постоянный уровень. Анализируемая жидкость удаляется из плотномера через сборник 3. При изменении плотности жидкости изменяется степень погружения поплавка 2 в емкость. Достижение положения равновесия сил N и Gn обеспечивается при этом изменением длины / стержня 4, погруженного в жидкость. Перемещение поплавка 2 преобразуется в электрический сигнал с помощью дифференциального трансформатора 5.

Вес поплавка 2 со стержнем 4 (в воздухе) Gn и выталкивающая сила N, действующая на поплавок, описываются выражениями G_n=mg; N=(V+lS)ρg где m—масса поплавка и стержня; V— объем поплавка; /—длина участка стержня, погруженного в жидкость; S — площадь поперечного сечения стержня. При равенстве сил Gn и N с учетом действия на стержень на поверхности раздела фаз сил поверхностного натяжения: l=(m-Vρ+A)/(Sρ) где А — постоянная для данной жидкости величина, учитывающая поверхностное натяжение. Длина /, а следовательно, и сигнал дифференциального трансформатора 5 однозначно связаны с плотностью жидкости. Массу т подбирают в зависимости от диапазона измерений. Плотномеры с частично погруженным поплавком обладают высокой чувствительностью, что позволяет осуществлять измерение плотности в узком диапазоне (всего 0,005—0,01 г/см³) с погрешностью ±(1,5—3) % от диапазона измерений.