與所減小的體 積相等，設標定溶液密度為P。，第一浮子1和第二浮子2的初始吃水深為h。，則：
[00測
…
[0039] 此時，第二浮子2的受力平衡為：
[0040]
(2)
[0041] 式（2)中，AF。為第一浮子1、第二浮子2在密度為P。的溶液中所形成的壓力差。
[0042] 當溶液密度為P1時：
[0043]
。）
[0044] 式（3)中，Δ。為第一浮子1、第二浮子2在密度為P1的溶液中所形成的壓力差。 W45] 本發明的檢測方法之一是：檢測在密度為P。的待測溶液中第一浮子1、第二浮子 2間形成的壓力差AF。，則該待測溶液密度P。與已知幾何體參數之間的關系為：
[0046]
(4)
[0047]所W，
[0048]
(5) W例根據上式巧），即可獲得待測溶液密度P。。可見，兩個浮子的質量w和W2、截面積S等幾何參數的搭配直接影響著檢測精度。
[0050] 本發明的檢測方法之二是：通過已知溶液密度（即"標定溶液密度"）P。，標定出 第一浮子1與第二浮子2間的標定壓力差AF。，再測量溶液密度改變為P時第一浮子1與 第二浮子2之間的壓力差AF，則待測溶液密度P與標定壓力差AF。、已知溶液密度P。和 已知幾何體參數之間的關系為：
[0051]
(6)
[0052] 根據上式化），即可獲得待測溶液密度P。
[005引上式（6)中，常量
巧W根據檢測兩種已知溶液密度P1、P。下，第一浮 子1與第二浮子2之間的壓力差Δ。、AF。得到：
[0056] 本發明的檢測方法至少有2個浮子，其截面形狀不限于錐體或梯形條，可W是其 他截面形狀，比如圓柱體，通過浮于液面的浮子在不同溶液密度下浮力的變化的比較來獲 得待測溶液的密度。
[0057] 圖3為本發明壓差溶液密度測量裝置的進一步的改進結構。
[005引如圖3所示，第一浮子1、第二浮子2采用金屬材料（如侶材）制造成圓錐空屯、體， 在第一浮子1的上端安裝一固定板，采用粘接方式將壓電陶瓷3固設在該固定板與第二浮 子2之間，通過壓電陶瓷3將第一浮子1與第二浮子2固定成為一體，并將壓電陶瓷3的檢 測信號引入安裝在第一浮子1內部的信號處理電路和發射裝置4。當然，在運里，信號處理 電路和發射裝置4也可W安裝在第二浮子2的內部。另外，為了確保測試方向，還可W在第 二浮子2的下端懸掛一合適的重物。工作時，將整體放于溶液5中即可。
[0059] 為了提高測量精度，本發明可W設置多個具有不同的質量與截面積比的浮子，用 W相互修正。
[0060] 本發明可W根據單一物質或已知多種物質的密度轉換成相應物質的百分比含量 或濃度。
[0061] 雖然已經對本發明的優選實施例進行了詳細的描述和說明，但是本發明并不局限 于此。應當知道，本領域的技術人員可W在不背離本發明的精神和原理的條件下進行多種 修改和變化，而不脫離其由權利要求書所限定的本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種壓差溶液密度測量裝置，包括第一浮子（1)和第二浮子（2)，其特征在于：所述 第一浮子（1)與第二浮子（2)之間接觸地固設有壓電陶瓷（3)，在所述第一浮子（1)和第 二浮子（2)其中之一內設有信號處理電路和發射裝置（4)，該信號處理電路和發射裝置（4) 與所述壓電陶瓷（3)電連接，用于接收和處理所述壓電陶瓷（3)的檢測信號并向外發射檢 測信號。2. 根據權利要求1所述的壓差溶液密度測量裝置，其特征在于：所述第一浮子（1)和 第二浮子（2)在沿浸入液體的垂直方向上的截面面積成規律變化，并且兩者的變化面積互 補。3. 根據權利要求2所述的壓差溶液密度測量裝置，其特征在于：所述第一浮子（1)和 第二浮子（2)為能夠浮在液體表面的錐體、梯形條或圓柱體。4. 根據權利要求3所述的壓差溶液密度測量裝置，其特征在于：所述第一浮子（1)是 內腔橫截面為梯形的梯形條，所述第二浮子（2)是橫截面為梯形的梯形條，所述第二浮子 (2)被容置在所述第一浮子（1)的內腔中。5. 根據權利要求1-4任一項所述的壓差溶液密度測量裝置，其特征在于：所述第一浮 子（1)的上端安裝一固定板，所述壓電陶瓷（3)固設在該固定板與所述第二浮子（2)之間。6. 根據權利要求5所述的壓差溶液密度測量裝置，其特征在于：所述第二浮子（2)的 下端懸掛一重物。7. -種利用權利要求1-6任一項所述的壓差溶液密度測量裝置測量溶液密度的測量 方法，包括如下步驟： (1) 所述第一浮子（1)和所述第二浮子（2)為梯形條，設梯形條的長度為B，夾角均為α，所述第一浮子（1)和所述第二浮子（2)的質量分別為Wi和W2,兩個梯形條的下底寬分 別為Li和L2,則總質量W=W1+W2,沿任意縱向的截面積S=B(2Li+L2)，則W、S為常量。 (2) 檢測在待測溶液中第一浮子（1)與第二浮子（2)間形成的壓力差AF。，則該待測 溶液密度P。與已知幾何體參數之間的關系為：根據上式即獲得待測溶液密度P。。8. -種利用權利要求1-6任一項所述的壓差溶液密度測量裝置測量溶液密度的測量 方法，包括如下步驟： (1)所述第一浮子（1)和所述第二浮子（2)為梯形條，設梯形條的長度為B，夾角均為α，所述第一浮子（1)和所述第二浮子（2)的質量分別為Wi和W2,兩個梯形條的下底寬分 別為Li和L2,則總質量W=W1+W2,沿任意縱向的截面積S=B(2Li+L2)，則W、S為常量。 似通過已知溶液密度P。，標定出所述第一浮子（1)與第二浮子似間的標定壓力差AF。，再測量溶液密度改變為P時第一浮子（1)與第二浮子（2)間的壓力差AF，則待測溶 液密度P與所述標定壓力差AF。、已知溶液密度P。和已知幾何體參數之間的關系為：根據上式即獲得待測溶液密度P。9. 一種利用權利要求1-6任一項所述的壓差溶液密度測量裝置測量溶液密度的測量 方法，包括如下步驟： (1) 分別檢測在兩種已知溶液密度P1、P。的溶液中所述第一浮子（1)與第二浮子（2) 間的壓力差ΔΡι、AF。； (2) 檢測在待測溶液密度P的溶液中所述第一浮子（1)和第二浮子（2)間的壓力差 ΔΡ： (3) 根據，獲得待測溶液密度P。
【專利摘要】一種壓差溶液密度測量裝置包括第一浮子(1)和第二浮子(2)，兩個浮子之間接觸地固設一壓電陶瓷(3)，兩個浮子之一內設與壓電陶瓷電連接的信號處理電路和發射裝置(4)，用于接收和處理壓電陶瓷的檢測信號并向外發射檢測信號。第一浮子和第二浮子在沿浸入液體的垂直方向上的截面面積成規律變化并且兩者的變化面積互補。還提供了相應的測量方法。當兩個浮子浸入不同密度的液體時，它們的浮力改變不同，使壓電陶瓷受壓力改變得到輸出電量改變，通過信號處理電路和發射裝置獲得溶液密度。用于各種溶液密度的取樣和在線檢測，檢測精度高，結構簡單，尤其適用于不便于取樣、危險地點的溶液濃度在線監測或遙測，被檢測溶液與檢測信號不直接接觸，避免了腐蝕、電化學腐蝕。
【IPC分類】G01N9/26
【公開號】CN105403483
【申請號】CN201511006063
【發明人】朱宗銘, 唐勇, 龐佑霞, 張昊, 梁亮, 唐壯, 劉輝
【申請人】長沙學院
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月29日