超声波多次回波反射法测量乙醇溶液密度研究*

2011-10-20苏明旭蔡小舒

传感技术学报 2011年7期

杨璇，苏明旭，蔡小舒，吴健

(上海理工大学颗粒与两相流测量技术研究所，上海 200093)

对医药化工等许多行业而言，在线测量和控制产品的密度非常重要。目前已有很多方法和仪器可以用来测量溶液的密度，但是却很难实现在线的实时监测和反馈。超声波具有很强的穿透性，适用于非侵入式测量，已在在线测量溶液的密度上得到了应用［1］。但传统的超声测量仪器通常采用测量超声衰减值或声速的方法，以标定的方式来确定超声衰减或声速与密度的关系［2］，建立起诸如Taylor级数展开式或者改进的Urick公式等关系式［3］。这种声学特征量标定方法的局限性在于当测量样品改变时，声学特征量与密度的标定关系要随之改变;而且随着密度的变化，常会出现声学特征量对密度的不敏感区域［4］;此外当实际测量温度与标定温度不相同时，此种测量方法将会出现误差［5］，限制了此方法的测量范围。

针对以上超声衰减或声速标定方法的不足之处，本文提出利用超声多次回波反射法来测量超声波的声速和阻抗值，再根据相应的声波动理论来获得溶液的密度。此测量方法在测量过程中不需要做任何标定且为非接触式测量，是一种新颖的在线测量溶液密度的方法。