密度的测量范文

密度的测量范文（精选12篇）

密度的测量 第1篇

江苏省某地的一道中考试题:小兰帮妈妈做饭, 看见茄子漂浮在水盆里, “茄子的密度是多大呢?”家中没有天平和量筒, 小兰找来一个圆柱形的水桶和刻度尺, 就粗略测出了茄子的密度, 你认为小兰在实验过程中要测定哪些物理量?茄子密度的表达式是什么?

此题是一道有关密度测定的实验设计题。关于密度测定的实验设计, 因其生活气息浓郁, 具有相当的情境性, 涉及较多的物理量, 其知识点涵盖了八年级下册物理的大部分内容, 具有较强的综合性, 较好地考查了学生的动手操作能力和实验设计能力, 因而频频成为各地中考试卷中的热点。那么, 该怎样解决这一类问题呢?

其实, “万变不离其宗”, 只要我们立足密度测定的基本实验, 以密度为纽带, 巧妙地进行转换 (等效替代) , 就可以顺利解决这一问题。在多年的教学实践中, 笔者一直用图解 (画示意图) 的方法指导学生进行系统的总结, 既简明直观, 形象生动, 又易于帮助学生梳理知识结构, 建构知识体系。

二、基本实验的回顾

1. 石块 (密度大于水) 密度的测定, 如下图所示。

2.木块 (密度小于水) 的测定, 如下图所示。

3. 盐水 (液体) 密度的测定, 如下图所示。

三、实验的拓展

如果在上述实验中, 量筒被不小心打坏了, 能否使实验得以继续呢?如果只有量筒这一测量工具呢?能否利用弹簧秤和刻度尺单独测定物质的密度呢?

先看只有天平的情况, 天平实质上解决了测量质量的问题, 如何用天平测量体积呢?联想到水的密度是已知的, 如果能将物体的体积转化为水的体积, 那么我们只要测出同体积的水的质量, 问题就迎刃而解了。再看只有量筒的情况。量筒实质上解决了体积的问题, 如何用它测量质量呢?同样, 我们只要测出同质量的水的体积, 问题也就解决了。而弹簧秤可以间接测量物体的质量, 刻度尺可以间接测量物体的体积, 因此, 其测量方法实质与只有天平、量筒相类似, 可谓“举其一而反其三也”。

综上, 只用一种测量工具完全可以将三种类型的密度测定出来。图解如下:

密度的测量实验报告 第2篇

测量固体的密度

1、实验名称：测量小石块的密度

2、实验器材：天平（砝码）、量筒、烧杯和适量的水、细线。 3、实验步骤：①用天平测出的质量记作m ②在量筒中放入  的水记作V1

③用细线拴住小石块块将其浸没于量筒中的水中，水的体积记作V2  4、实验记录表格：

教师演示小石块密度测量方法： 1、先把天平调节平衡测出小石块的质量 2、用量筒测出小石块的体积

3、把数据填入表中根据密度公式测出小石块的密度。

学生：练习测量小石块的密度，并完成上述实验报告。

测量液体的.密度

1、实验名称：测量盐水的密度

2、实验器材：天平（砝码）、烧杯和适量盐水、量筒 3、实验步骤：①用天平测出 的质量记作m1 ②将烧杯中的液体倒入量筒中一部分，体积记作V ③用天平测出 的质量记作m2 4、实验记录表格：

教师演示盐水密度测量方法

1、先用天平测出盐水和烧杯的总质量m1  2、把烧杯中的水倒入量筒中一部分，体积记作V 3、测出烧杯和剩余盐水的总质量m2 ， 4、用密度公式计算出盐水的密度。

密度测量方法种种 第3篇

若ρ物＞ρ水，采用排水法。用天平称其质量（或用弹簧测力计测其重量），用量筒测体积（即“二次”测量法），利用密度公式ρ＝m／v即可求出目标物质的密度；若ρ物<ρ水，可用天平称其质量（或弹簧测力计测其重量），测体积时，由于物体放入水中后漂浮于水面，要设法把物体全部浸入水中，这时可采取以下两种方法：（1）针压法：用细针将物体压入水中，用排水法测得物体的体积；（2）沉坠法：在待测物体的下面系一密度大于水的物体（如石块、铁块）。先把密度大于水的那个物体浸入水中，测得其体积V1；再把两物体全部浸入水中并测出这时的体积V2，则待测物体的体积V＝V1－V2，利用密度公式ρ＝m／V即可求出目标物质的密度。

二、只有量筒，没有天平（或弹簧秤）时固体密度的测量

待测物体的体积可以用量筒测量，由于没有天平，质量无法直接进行测量，可采用“曹冲称象法”，让待测物体的质量与已知质量的物体质量相等，则待测液体的密度为ρ＝m／V。

例1给你足够的水，并有量筒一只，怎样测定小酒杯瓷的密度？（酒杯的直径小于量筒内的直径）请写出主要的实验步骤及密度的表达式。（用实验所测得的物理量表示）

答案

（1）实验步骤：

① 在量筒内放入适量的水，记下水的体积V1，用细线拴住小酒杯，使其漂浮于量筒内的水中（酒杯中不能有水），读出水面所对应的刻度V2，即小酒杯排开水的体积V排＝V2－V1；

② 根据物体的漂浮条件有G＝ρ水gV排＝ρ水g(V2－V1)，即可计算出小酒杯的质量m＝G／g ＝ρ水 (V2－V1)；

③ 把拴有细线的小酒杯浸没于量筒的水中，读出水面对应的刻度V3，即可计算出小酒杯的体积V＝V3－V1。

（2）密度表达式为ρ＝m ／ v＝ρ水 (V2－V1) ／V3－V1。

三、密度的探究性、开放性测量

这类题要求同学们综合运用密度、压强、浮力等知识，探索不同物理情景下测量物体密度的不同方法，能充分发

挥同学们的创造性思维，考查综合运用知识能力，是当今中考的热点。

例2“铅球是用纯铅制成的吗？”体育课后同学们提出了疑问，请你设计一种鉴别方法来探究这一问题。（假设铅球是实心的）

（1）写出所需的实验器材。

（2）简要写出相应的实验步骤。

解析本题是一道开放性的实验探究题，要求同学们综合运用密度、压强、浮力等知识。它对能力提出了更高的要求，一方面要较好地掌握相关的知识，另一方面要能用物理语言叙述各种方法和解题步骤。主要有以下三种方法（仅给出实验原理，其余步骤请同学自已思考）：

方法一：实验原理为 ρ＝m ／ V。

方法二：实验原理为F浮＝G－F。

一种新的煤饼密度测量方法 第4篇

捣固焦炉是将煤料捣固成煤饼形状,并通过装煤装置将煤饼送入炭化室内。由于采用捣固成型的方式,故捣固焦炉相对于顶装焦炉可加入更少的优质炼焦煤,从而降低用煤成本。目前我国炼焦煤的储量仅为2 758亿吨,占全国已查明煤炭资源储量的27%,去除高灰、高硫、难洗选、不能用于炼焦的部分,优质的焦煤和肥煤的资源稀缺,占已查明煤炭资源储量的比例不足6%和3%。由于捣固焦炉可以加入更少的优质炼焦煤,加入了更多弱粘结煤,从而需要通过捣固机将煤饼捣固成型。而在煤饼捣固成型后,煤饼的密度是决定煤饼倒塌率及焦炭质量的重要因素。因此,可以通过对煤饼密度的测量指导配煤、保证设备正常运行和提高焦炭质量,同时对研究煤饼密度与炼焦过程的关系起到积极的作用。

1 现有煤饼密度测量方法

目前,国内对于捣固煤饼密度的测量均为人工取样,然后到相关地点进行称量。该方法具有以下缺点:①工人劳动强度大,耗费人力;②测量周期长;③在不影响设备正常运行的情况下,一般只能从煤饼顶部取样,但顶部存在浮煤,造成测量精度受人为因素影响,误差大;④偶而也可以从煤饼前部或侧部进行取样,但该操作过程中设备不能正常运行,且由于捣固后煤饼密度大,强度高,人工取样困难,容易造成煤饼倒塌,威胁操作人员安全。

2 一种新的煤饼密度测量方法

无论何种型式的捣固焦炉机械,其捣固煤箱的结构型式是相似的,均采用四周挡板封闭,底部为托煤板支撑,通过顶部加料捣固成型的方式。该捣固成型方式已经在实际中大量应用,但由于其结构的特殊性,只有顶部为敞开式便于给料,因此,直接取料只能从煤饼的顶部进行。若想准确计算出煤饼的密度,需要对煤饼不同高度进行取样测量。因此需采取更加合理的取料方式,使取料过程更加便捷,采集数据更加可靠。本文介绍一种新的测量方法,该方法是通过在煤箱侧壁两侧开取料孔,并通过取料装置对煤饼厚度方向进行整齐取料,然后将煤料放入称量装置进行称量,再将煤料倒入溜槽中通过余煤回收装置进行回收再利用。新的煤饼密度测量装置断面图如图1所示。

1-煤箱侧壁;2-翻转油缸;3-称量装置;4-溜槽;5-移动轨道;6-取料装置;7-余煤回收装置;8-钢结构;9-气路

2.1 取料位置的选择

煤箱四周由前挡板、后挡板、左侧壁、右侧壁组成。前挡板和后挡板安装方向为煤饼运行方向,故不适合安装取料装置,因此,只有左、右两个侧壁位置最适合取料。左、右侧壁为封闭式结构,若想取料必须在适当位置开取料孔。

由于煤饼捣固成型过程的特殊性,为保证煤饼测量密度的准确性,分别对煤饼的不同高度位置进行取料测量,一般情况下可分为上、中、下3个位置,但也可根据具体情况适当增加取料点。考虑到物料的回收,取料点采用阶梯式布置。取料孔位置分布如图2 所示,上、中、下3个取料孔排列为阶梯状,取料孔高度差应与间距配合设计,并应考虑煤料回收溜槽的设计,最下面的取料孔与煤饼底面高度差应结合捣固煤饼初次布料高度适当选取。

2.2 取料孔开闭的实现

煤箱侧壁为保证捣固煤饼成型的重要结构件,若直接在其上开孔取料,必将影响煤饼成型的稳定性。因此,在保证捣固煤饼稳定性的情况下,取料孔必须具备开启及锁闭功能,并且保证锁闭后与煤箱侧壁内壁平面的平面度。

取料孔开闭装置如图3所示。该装置安装在煤箱侧壁上,小门的一端采用合页安装方式,另一端在液压缸或气缸的作用下沿导向轨道翻转。在导向轨道的前端有一直线段,可实现小门与煤箱侧壁的锁闭。小门前端与侧壁设计成一定斜度配合,可在保证小门开闭自如的情况下尽量减小与侧壁间的缝隙,同时亦可保证小门与侧壁内壁在同一平面上。

2.3 取料方式的选择

由于煤饼为捣固成型,密度较大,人工取料较困难,且人工取料存在较多的不稳定性,故需要设计一种自动取料装置,取料方向为煤饼厚度方向。

由于捣固煤饼的厚度相对固定,故取料体积可以设定为固定值。取料装置可位于煤箱侧壁任一侧的任意高度,主要由轨道、移动台车架、取料套筒、吊挂轮、移动油缸和推杆油缸等组成,可实现对煤饼的自动取料,并可自动将煤料推出进行称量。

为保证取料过程中不对煤饼产生影响,需对取料套筒做一定的处理。将取料套筒的端部倒斜角,倒角后应尽量保证套筒与煤饼接触为线接触,以便更好地将煤块从煤饼上切割下来。取料套筒前端结构示意图如图4所示,当取料套筒与煤料接触时,除能将煤块顺利剥离出来以外,还将对煤块以外的煤料产生挤压力,从而保证煤饼不会因为煤块的剥离而破坏倒塌。

2.4 煤料的称量

在将煤料取出后,需要对其进行称量,而称量可在车上或车下进行。本文对车上自动称量的方式进行讨论。由于取料装置已经占据了侧壁的一侧,则称量装置只能布置在另一侧。为此,需在取料装置相反的另一侧侧壁上设置出料孔,出料孔的开闭方式与取料孔相同。煤料的称量主要由电子秤完成,并辅以翻转油缸、接料槽和气路吹扫等功能。煤料称量后,即可将数据存储到PLC经程序计算后,可得出相应煤料的密度。

当煤料称量完毕后,需将接料槽上的煤料尽快清扫,即通过翻转油缸推动电子秤翻转,将接料槽上的煤料倒出,并配合气路吹扫功能,将接料槽吹扫干净,以备下一次的称量。

2.5 煤料的回收

为了避免环境的污染,减少资源的浪费,煤料称量后应进行回收再利用。为了将称量煤料完全回收,在每个称量装置下安装有溜槽,煤料可经溜槽统一回收到捣固装煤车下的余煤回收装置内,不会造成污染和浪费。

3 结论

本文通过对现有煤饼密度测量方式的介绍,结合捣固装煤车的结构特点,提出了一种煤饼密度测量的方法。该测量方法,不但可实现对煤饼密度的准确测量,且测量周期短,在整个测量过程中,无人为操作环节,降低了劳动强度,且测量数据更可靠。

参考文献

[1]杨红深,高建伟,卢凤莉,等.捣固炼焦煤饼成型的研究[J].煤气与热力,2007,27(4):33-34.

[2]裴继春,王惠云,郭旭美.捣固炼焦煤饼坍塌问题的探讨[J].节能,2012(2):74-76.

[3]刘团兵,何伟.大型捣固焦炉煤饼倒塌原因分析[J].重工与起重技术,2014(4):24-25.

测量物质的密度教案设计 第5篇

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课

件

第3节

测量物质的密度

【教学目标】

一、知识与技能

.认识量筒，会用量筒测液体（如盐水）体积和测小块固体（如石块）的体积。

2.进一步熟悉天平的调节和使用，能较熟练地使用天平、量筒测算出固体和液体的密度。

二、过程与方法

.通过探究活动学会测量液体和固体的密度．

2.对利用物理公式间接测定物理量这种科学方法有感性认识．

3.通过探究过程的体验，使学生对测量性探究方法，从实验原理、实验器材的选取和使用、实验步骤的设计、数据的采集与处理到得出结果，分析实验误差有初步认识和感受．

三、情感态度与价值观

.通过实验数据记录、处理的体验，使学生养成实事求是、严谨的科学态度．

2.通过探究活动中的交流与合作体验，使学生认识交流与合作的重要性，养成主动与他人合作的精神．敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观念．

【教学重点】

会根据实验原理设计并选择最佳实验方案测量液体和固体的密度。

【教学难点】

实验方案的选择及误差分析。

【教学准备】

学生实验：天平、砝码、烧杯、量筒、细线、盐水、小石块。

【教学过程】

主要教学过程

教学内容

教师活动

学生活动

【创设情境

激趣诱思】

利用多媒体展示“鉴别皇冠”的故事导入新课。

[故事导入]传说两千多年前，古希腊的叙拉古国的国王希罗让工匠为他做了一顶纯金的皇冠。国王给了工匠一些黄灿灿的金子，工匠也很快为国王做好了。金灿灿的皇冠戴在国王头上很合适，并且非常漂亮。可是希罗国王总怀疑工匠少用了一些黄金，偷偷掺进了一些等重的白银。于是，他让人称了皇冠的重量，不多不少，与给工匠的黄金质量不差毫厘，这就难了，怎样能既不损坏皇冠，又能辨别皇冠是否是纯金做的呢？

【板书课题】这节课我们就来测量固体和液体的密度。

（设计意图：以生动的故事导入新课，激发了学生学习的兴趣，诱导了学生的思维，为新课的学习奠定基础。）

听故事

思考故事中的问题：怎样辨别皇冠是否是纯金做的呢？想出各种各样的办法，其中有测量皇冠的密度的。

【教学过程】

测量盐水的密度

[问题引导]要测量一杯盐水的密度，需要测量盐水的哪些物理量？依据哪个公式进行计算？

[板书]

实验原理：

[问题引导]测量盐水的质量要用到天平，要测量盐水的体积用什么工具呢？

[自学阅读]课本上“想想做做”提出的问题：（1）这个量筒是以什么单位标度的？是ml还是cm3？

（2）量筒的最大测量值（量程）是多少？

（3）量筒的分度值是多少？

（4）图11.4-2中画出了使用量筒时的两种错误，它们分别错在哪里？

[归纳总结]三观察：观察单位标度、量程、分度值。使用时，要会放、会读数。读数时，视线要与凹形液面的底部相平。有些液面（如水银）是凸形的，读数时应以凸形的顶部为准。

[设计实验方案]

怎样测量这杯盐水的密度，实验步骤怎样设计？让学生说出方案。

[误差分析]

烧杯里的水能不能倒干净，如果倒不干净会给测量结果带来怎样的影响。那么要消除这种影响，实验需要如何改进？

启发学生想出更好的实验方案。

方案二：、先用天平测量烧杯和水的总质量m1。

2、再把烧杯里面的水倒到量筒里一部分测量水的体积V。

3、再用天平测量剩下的水和烧杯的总质量m2。

4、再根据公式计算水的密度ρ=（m1-m2）/V。

[温馨提示]量筒是测量液体体积的工具，不能放在天平上测量质量。对于学生用量筒代替烧杯放在天平测质量的实验方案加以否定。

（设计意图：在测量盐水的密度方案设计时，学生最容易想到的是方案一，通过误差分析，实验步骤的调整，自然过渡到方案二，优化的实验方案不是直接

灌输给学生，而是引导学生分析，水到渠成，顺理成章。）

回答：测量盐水的质量和体积。

根据公式计算

回答：用量筒。

学生认真观察实验桌上的量筒，回答问题。

以小组为单位进行实验，测量水的体积，方案一：、先用天平测量空烧杯质量m

2、向烧杯中倒入一部分水，测烧杯和水的总质量m1

3、将烧杯的水全部倒入量筒中，读出示数为V

4、再根据公式计算水的密度ρ=（m1-m）/V

[进行实验]

以小组为单位进行实验，测量盐水的密度。

记录并展示实验数据，分析测量结果各组有差异的原因。

测量石块的密度

[设计实验方案]让学生讨论怎样测量小石块的密度。

[进行实验]

让学生分组完成实验，把测量的数据记录在表格中：

[误差分析]

如果先测小石块的体积，再利用量筒测量石块的质量，测量结果偏大还是偏小？

（设计意图：测量小石块的密度比测量盐水的密度简单的多，放手让学生设计实验方案，进行实验，误差分析，让学生成为课堂的主角。）

根据现有的器材，学生以小组为单位，分组讨论测量石块密度的方法

方案设计：

（1）用天平测量出小石块的质量m

（2）在量筒中装入适量的水，读出水的体积V1

（3）把用细线吊着的小石块浸入到量筒的水中,读出水的体积V2

（4）利用公式计算ρ=m/V2－V1

[进行实验]

以小组为单位进行实验，测量小石块的密度。

记录并展示实验数据，分析测量结果各组有差异的原因。

【盘点收获】

引导学生总结收获，通过本节知识的学习帮助国王皇冠的真伪。

学生交流讨论自己的收获和困惑。

【课堂检测】

教师巡视点评

完成检测题（见附件1）

【家庭作业】

完成课本119页“动手动脑学物理”1—4题

课后完成 【板书设计】

§6.3测量物质的密度

一、实验原理：ρ=m/v

二、量筒的使用

三观察：1.单位标度

2.量程

3.分度值

读数：视线与凹形液面的底部相平

三、测量小石块的密度

小石块质量

m

水的积

V1（ml）

放入小石块后总体积V2（ml）

小石块体积V（cm3）

小石块密度ρ（g/cm3）

四、测盐水的密度

烧杯和盐水的总质量m1

烧杯和剩余盐水的总质量m2

量筒中盐水的体积V（cm3）

量筒中盐水的质量m

盐水的密度ρ（g/cm3）

【教学反思】

一、案例中的“亮点”

本节课的教学设计突出学生的主体地位，注重学生动手能力、合作交流能力的培养，让学生体验成功的愉悦。

二、教学中易出现的问题

.我发现在时间上有些紧张，学生的交流还不是很充分，主要在设计测量盐水的方案时，花费的时间较多。为了节约时间，在测量盐水的密度时，可以设计成让学生分别用三种不同的方案去测量，既可以节省时间，又能让学生切身体验不同的方法带来的实验结果的偏差，对于帮助学生理解记忆起来效果会更好。

2.学生在设计实验方案时想的不够全面，实验操作过程中动手能力较差，有的小组读数时姿势不规范，不能学以致用，使测量结果偏差较大。

附件1：达标检测

.在“用天平和量筒测固体密度”的实验中，某同学正确测得石块的质量为48g，从如图所示的实验中可测出石块的体积为

cm3，则石块的密度是

kg/m3．

2.在用天平和量筒测量某种食油的密度时，以下操作步骤中，不必要且不合理的是（）

A．用天平测出空烧杯的质量

B．取适量的油倒入烧杯中，用天平测出杯和油的总质量

c．将烧杯中的油倒入量筒中，测出倒入量筒中的油的体积

D．用天平测出烧杯和剩余油的总质量

3.在“测定形状不规则的实心小铁块的密度”的实验中，小明同学的操作过程如图6-3-9所示，当天平平衡时，右盘上的三个砝码质量依次是50g、20g、5g，游码位置如图所示．

图6-3-9

请你将小明同学所测得的数据填入表格相应的栏目内．

计算铁块密度的公式是__________；铁块的密度ρ＝__________.答案：

1、20

2.4×10³

2、D

3、（1)78

0

ρ=m/v

7.8g/cm3

课

密度的测量 第6篇

【关键词】差压变送器；密度；标定

引言

利用差压变送器测量液体密度是常见的方法，差压变送器是很成熟的仪表，运行非常可靠、稳定，而且精度高，能适应较为恶劣的工作环境。但是，利用差压变送器测量密度是依据理论公式P=ρgh，得来的，实际使用中h无法精确测量，而且液体流动产生摩擦力，会对测量结果产生一定影响，所以需要标定和适当修正。

1、差压变送器测量密度使用方法介绍

利用差压变送器测量液体密度是由理论公式P=ρgh，得出ρ=P/gh。即一定高度液柱的静压力与该液体的密度成正比，通过测量静压力，达到测量密度的目的，该方式可以测量混合液体和腐蚀性液体的密度，操作比较方便，造价低，运用广泛。常用的配管方式：

通常采用双法兰高精度差压变送器测量静压差，通过标定，实现线性电流输出。

2、常用标定方法

2.1了解所测介质密度范围ρ1---ρ2，配置标准密度为ρ1的溶液加入到测量管中，要灌满， 保持静止，记录下差压变送器所测压力为P1.

2.2排空标准密度为ρ1的溶液，并清洗干净。

2.3配置标准密度为ρ2的溶液加入到测量管中，灌满保持静止，记录下差压变送器所测压力为P2

2.4排空标准密度为ρ2的溶液，并清洗干净

2.5标定压力变送器量程为P1---P2，输出4--20mA，对应自控室量程ρ1---ρ2。

此方法比较繁琐，需要配置大量的标准溶液，而且标定时是静止溶液，而实际在线测量时处于循环流动状态，即P=ρgh+P'，P'为液体流动时产生的摩擦力。因而该方法存在较大误差。

3、改进标定方法

3.1测量管为空时，对差压变送器进行机械标零。

3.2加满水，记录所测压力P0。因为水的密度是1，所以在数值上P0=gh。

3.3了解所测介质密度范围ρ1---ρ2，计算P1=P0*ρ1，P2=P0*ρ2，注：只是在数值上相等，P1，P2的单位与P0相等。

3.4标定压力变送器量程为P1---P2，输出4--20mA，对应自控室量程ρ1---ρ2。

3.5数据修正。各个阀门打开在运行状态，测量溶液密度ρ实，与自控室显示的密度ρ显比较，修正P1，P2值。

4、标定应用举例

4.1我公司一浸碱密度采用差压方式测量，一浸碱的密度范围是1100---1300kg/m3，差压变送器两法兰之间的高度大约2米。安裝好变送器，测量空管的时候，调整机械零位，变送器显示0mbar，加满水，记录压力值为190mbar，计算P1=190*1.1=209mbar，P2=190*1.3=247mbar，标定压力变送器范围，209--247mbar。打开阀门，正常测量，手动测量溶液密度为1230kg/m3，自控室显示1242kg/m3，进行数据修正。

如下图：

P'=（1242-1230）/（1300-1100）*（247-209）=2.28mbar，即P1=209+2.28=211.28mbar，P2=247+2.28=249.28mbar。重新修改变送器范围211.28---249.28mbar。

4.2数据跟踪

误差在控制范围。

5、总结

静压式密度测量装置的设计及应用 第7篇

目前国内的燃煤发电厂一般采用湿式石灰石-石膏法脱硫, 吸收塔浆液的密度对脱硫系统的正常运行和脱硫效率有重要的影响, 必须对浆液密度进行准确的测量。脱硫过程中石灰石浆液与烟气接触后的浆液中含有:有硫酸根、亚硫酸根、氯离子、氟离子, 另外含有石膏结晶, 对测量浆液密度的仪表产生腐蚀。

1 概述

我厂2台300MW的循环流化床燃煤机组的脱硫装置采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺, 其吸收塔有3台循环泵、搅拌系统采用脉冲悬浮搅拌方式, 配置两台氧化风机。吸收塔浆液密度的测量使用科氏力密度计。在脉冲泵的出口母管旁引出1根支管, 支管最后回到吸收塔。支管的水平段有4米长, 科氏力密度计水平安装这条支管上。在机组投产1年内, 科氏力密度计的测量准确度较高, 慢慢地出现测量不准, 经检查发现测量部件出现磨损。

2 测量浆液密度的方法分析

目前对于吸收塔石膏浆液密度的测量基本上有三种方法:一是放射性密度计, 安装方便, 维护量小, 但是, 放射性密度计的缺点是测量信号与浓度不呈线性、管道内壁结垢及磨损将引起测量误差, 另外, 对放射性仪表的管理要求严格, 要定期测试周围的辐射性、有问题要请专人来处理。二是采用科氏力密度计, 测量精度高, 由于该种形式的密度计对流量要求高, 但实际现场由于流速高, 磨损非常大;同时由于使用过程中逐步磨损, 测量的零点会出现飘移, 经常出现测量不准和备品备件频繁损坏的现象, 需要不断的进行校验和更换新的备品、维护成本极高。三是采用差压法密度测量, 优点是安装调试容易, 耐磨耐腐蚀, 成本较低。存在以下问题:

(1) 代表性差, 所测密度只是吸收塔内有限范围内;

(2) 测量误差大。搅拌器或脉冲泵和氧化风量等的干扰, 引起两个压力测量值波动大, 导致测量误差大, 采用滤波的方法来消除压力变送器的输出值的波动, 测量出的密度值的准确度还是偏低。

3 静压式密度测量装置的设计

为了减少石膏浆液对测量装置的磨损, 考虑利用吸收塔浆液自重产生的压力将浆液引到塔外的测量筒里, 然后用毛细管压力变送器测出测量筒里的浆液产生的压力。根据公式ρ=P/gh, 只要把h固定, 通过测量浆液产生的静压力P, 就可以算出浆液的密度。经过分析, 认为采用静压式密度测量装置来测量会有较好的效果。

设计的方案是:

(1) 将吸收塔内的浆液引到一个测量筒, 再用压力变送器在测量筒的底部测量整个测量筒里浆液产生的静压力。

(2) 增加一套自动冲水装置, 因为浆液在测量筒里容易引起堵塞。

(3) 使用气液分离器来消除浆液里的气泡。由于脱硫吸收塔内的浆液在循环泵、脉冲泵或搅拌器、氧化风机、吸收塔上部雾化区落下的浆液的影响, 使得浆液有气泡、波动大。在使用静压式测量要考虑消除浆液的气泡和波动。用气液分离器可以减少进入测量筒中浆液的气泡, 用缓冲管可以减轻脉冲泵或搅拌器对浆液产生的波动, 提高毛细管压力变送器测量的准确性。

根据设计方案做出的静压式密度测量装置如图1所示。

该装置包括手动隔离门、入口电动门、冲洗电动门、测量筒、毛细管压力变送器、气液分离器、浆液入口流量手动调整门、浆液出口流量手动调整门。

实际的施工方案:在脱硫吸收塔1米高的塔壁上开孔, 安装斜向连接管, 按图1所示, 斜向连接管上连接设置吸收塔入口隔离门, 连接斜向连接管的水平管段上安装浆液入口电动门, 入口电动门后安装入口流量手动调整门, 入口电动门和入口流量手动调整门之间的管道上垂直方向连接的管道上冲洗电动门, 入口流量手动调整门后的管道连接小气液分离器, 小气液分离器上、下连接缓冲管, 上面的缓冲管接入测量筒上部的大气液分离器, 下面的缓冲管连接在一个三通接头上, 三通接头的一端连接测量筒, 另一端连接浆液出口流量手动调整门;测量筒上的气液分离器的开孔, 安装排气管, 排气管另一端通到集水坑;大气液分离器的侧面通溢流管, 溢流管的另一端与出口流量手动调整门出口的管道的三通接头连起来, 三通接头的另一端通到集水坑;测量筒的下端安装毛细管压力变送器。

从吸收塔内排出的浆液可自流至集水坑, 当集水坑内浆液液位达到一定高度时, 再通过电泵输送转移回吸收塔, 避免了浆液外排造成的污染。

在脉冲泵或搅拌器工作时, 浆液会产生气泡, 还有利用工艺水冲洗密度测量装置时也会产生气泡, 气泡对压力测量的准确性有影响。气液分离器的作用是减少进入测量筒中浆液的气泡。先用小气液分离器将进入测量筒的浆液的气泡分离出来, 气泡进入大气液分离器, 最后通过排气管排走。

4 定期冲洗程序的设计

由于浆液在测量装置里会引起堵塞, 所以要定期冲洗。通过在DCS系统上设置的自动冲洗程序, 每1个小时冲洗一次, 每次1分钟。冲洗过程, 先关闭入口电动门, 同时保持现在浆液密度的测量值, 打开冲洗电动门, 1分钟后关闭冲洗电动门, 然后打开入口电动门, 延时1分钟后恢复浆液密度的测量值为实时值。

5 修正值的确定

使用密度测量装置时, 利用浆液入口流量手动调整门和浆液出口流量手动调整门的开度, 使浆液充满整个测量筒, 然后从溢流管流出。由于是凭经验来调整, 浆液在大气液分离器里的液面会有微小的偏差, 那么所测量的液柱的高度就会有偏差, 所以要进行修正。修正值的确定方法如下:在机组正常运行时, 要求化学化验人员每个小时从浆液出口流量手动调整门的排出口取样一次, 共取样24次, 将每次化验出来的结果ρ1分别与DCS上对应时间的结果ρ2对比, 利用公式Δ=ρ1—ρ2, 分别算出24个Δ, 将24个Δ加起来和除以24, 得出的Δ'就是修正值, 实测值加上修正值Δ', 就是吸收塔浆液的实时密度值。

6 测量装置材料的选用

在以上的设计里, 已有针对性的解决了管路的堵塞, 要从材料上加强防腐功能。密度测量装置所有管路、测量筒等使用碳钢, 并经过防腐处理, 以减少吸收塔浆液的腐蚀。如果所有材料使用不锈钢, 那就最好, 只是制造成本会提高。

7 结语

将静压式密度测量装置应用在火力发电厂的脱硫吸收塔的浆液密度测量上, 其测量误差范围是±8kg/m3, 其测量精度可达到0.7%, 可以长期连续使用, 完全可以满足生产的要求, 值得推广应用。

参考文献

[1]武健强.脱硫系统浆液密度测量方式探讨[J].热力发电, 2010 (11) :60-64.

振荡管法测量物质密度 第8篇

液体产品的密度的测量方法主要有:密度计法、韦氏天平法、密度瓶法。对极易挥发的油品和有机溶剂只能使用密度瓶法[2]。

在大多数情况下, 液体物质的密度的测量一般都选用密度计法, 但用密度计法测量时量筒内样品的温度会发生变化, 而且人工目测密度计时容易出现较大的偏差, 造成测量结果误差较大。

而密度瓶法是准确测量物质密度的唯一方法, 它需要与天平连用, 测量某一已知的确切体积的样品的质量, 样品的密度只需将其质量除以体积便可得出。但若在空气中测量, 由于周围空气造成的质量损失往往会被忽略, 而在测量时产生一定的误差。要精确测量就必须要在真空环境下进行, 这在实际操作中是无法实现的[3]。

目前一种新的、更为科学的测量方法正被广泛应用于液体物质和气体的密度测量中, 即振荡管法。自20世纪70、80年代, 它由发现至成熟应用后, 它以实用、可靠, 准确率高、测量精度高等优点, 正广泛应用于饮料食品、石油化工、检验检疫、计量校准等各分析领域里。

1 工作原理

振荡管法的原理是:利用基于电磁引发的玻璃U型管的振荡频率 (见图1) , 即利用一块磁铁固定在U型玻璃测量管上, 由振荡器使其产生振动, 玻璃管的振动周期将被振动传感器测量得到。每一个U型玻璃管都有其特征频率或按固有频率振动。当玻璃管内充满物体后其频率会发生变化, 不同的物质频率变化会有所不同, 其频率为管内填充物质质量的函数。当物质的质量增加时其频率会降低, 即振动周期T增加。测量时选择某些物质作为标准物质, 测量频率后通过被测物质与标准物质之间振荡频率的差值计算出被测物质的密度值。

在振动中一个完整的来回变化是一个振动周期T (见图2) 。每秒振动周期数即为频率f。

振动周期可由下式得出:

式中:ρ为测量管中样品的密度 (g/cm3) ;

VC为样品体积 (U型玻璃管容积) (cm3) ;

mC为U型玻璃测量管的质量 (g) ;

K为测量管的常数 (g/s2) 。

可得出:

即由此可看出密度ρ和振动周期T的关系。

由于玻璃测量管的容积和质量是可以测量出来的。每一个玻璃管的质量不同, 所以需要每次测量前进行测定。测量管的系数可由测定两个已知密度的物质的振动周期T来计算得到, 如利用干燥空气 (ρ20=0.00120g/cm3;P=1013.25hPa) 和水 (ρ20=0.9982g/cm3) 作为标准物质。

式中:ρA为空气的密度 (g/m3) ;

ρw为纯水的密度 (g/m3) ;

TA为测得的空气的振动周期 (s) ;

TW为测得的纯水的振动周期 (s) 。

则:F (TA2-TS2) =ρA-ρS

得到:ρS=ρA-F (TA2-TS2)

2 温度控制对测量结果的影响

密度与测量温度有关, 所以测量时必须要指定测量温度。由于目前使用U型玻璃管的容积有限 (1mL~3mL) , 为了得到准确的结果必须要能够精确测量温度并控制温度。但在测量过程中玻璃管不停的振动, 且玻璃管容积过小, 是无法直接测量样品温度的, 所以现在都采用一种近似法, 在三个不同的点来测量温度, 这三个点分别测量发热体、U型管和环境温度, 见图3。

三种温度值由仪器内部的微处理系统按特殊的计算公式计算出样品的实际温度。发热体温度与输入仪器的设定温度相比较后, 由温度控制器根据两者之差控制帕尔贴元件, 相应调节恒温槽的温度。

3 振荡管测定仪的粘度校正

振荡管法技术的应用, 大大提高了密度测量的效率。由于U型玻璃测量管的体积较小, 在测量一些粘度较大的样品时, 样品的大粘度会产生一定的剪切力, 阻碍了U型管的振荡, 会对测量结果产生影响。

根据Mettler公司所做的对比试验:用精度为0.0 0 0 1 g/c m3仪器测量浓硫酸 (υ20=25.4mPas) , 由于粘度误差造成的密度误差仅为0.0001g/cm3, 而测量乙二醇 (υ20=1490mPas) 时, 密度误差达到0.0007g/cm3。而ANTONPAAR公司和KEM公司则认为测试样品的粘度大于500mPas, 若不能进行校正, 那密度值将大到无法读值。所以必须要对测量值进行修正。目前各家的仪器都能够进行自动粘度校正, 仪器通过两、三次测量探测到不同粘度对振动的衰减影响, 通过这个影响推算出粘度, 再根据粘度造成的测量误差计算出样品的实际密度值。

4 振荡管技术的应用

振荡管法技术发明于20世纪中期, 至1967年奥地利Anton Paar公司研制出第一台利用U型振荡管的数值式密度计。使该项技术得到世人的瞩目。至80年代振荡管技术日趋成熟, 并应用于实践当中。它由于实用可靠, 精度高 (110-4g/cm3或110-5g/cm3) , 所以很快得到推广。在实验室分析及过程分析领域都有其举足轻重的地位。

早在20世纪80年代末90年代初, 日本的清酒酿造企业就成功利用圆筒振动传感器替代了原先的波美比重计, 实现了酒类产品密度的在线测定, 从而掌握了发酵的过程, 为更好的把控产品质量提供了可靠的依据。在欧洲, 许多食品加工企业和饮料、酿酒生产企业 (包括生产啤酒、葡萄酒及各类软饮料的部门) 已经普遍采用U型管振动密度计实现了在线密度连续监测甚至糖度、酒精度等以便控制产品的质量。如可口可乐、百事可乐公司等在全球各生产现均使用了U型振荡管技术对产品进行质量监控。

目前在实验室分析仪器方面, 奥地利AntonPaar公司和日本KEM公司、瑞士Mettler-Toledo公司等是将该项技术应用最成功的公司, 几家公司均有悠久的仪器设备的制造历史, 雄厚的科研技术力量, 在仪器设备的领域具有广泛的影响。各家公司的仪器设备简单实用, 主要由进样组件、测量组件、恒温组件、微处理系统、输出打印等部分组成。仪器还设有RS232C接口, 以便用户连接计算机进行数据交换。对于仪器各项参数及其它设定值的输入和修改, 则完全可由仪器面板上的键盘完成。仪器均开发了热平衡及全量程自动粘度修正功能, 同时加入视频监控及智能判断功能, 全新模块化设计以及可升级等功能。

基于U型管的测量仪器发展已很成熟, 适用的范围宽广, 在实验室内的高精度检测或是生产过程在线控制方面均能满足需要。近年来, 作为生产振荡法测量仪器的龙头老大奥地利Anton Paar公司还积极研究开拓U型管振荡法在其他分析领域的使用, 最近已成功推出了一款新型分析仪器, 它结合了密度和运动粘度的测量, 把U型管振荡法的应用又推上了一个新的层次。

5 自动密度仪的实际操作与数据的可靠性

自动密度测量仪操作简便, 快速准确, 都采用振荡管技术并加以自动处理系统, 使得测量样品密度的整个过程都在仪器内部进行, 加上仪器能够自动进行测量管的清洗、干燥工作, 用户只需要将样品注入仪器的测量管中即可, 由于仪器外设了自动进样器, 这样可以连续不断地进行多量样品的测定, 最终结果再通过外接的打印机打印出来, 方便用户记录。

仪器的主要测量过程有以下几点。

(1) U型玻璃管中先充满干燥的空气, 仪器降温并恒定在20℃, 再测量U型玻璃管的振动频率, 计算出空气的密度值 (ρA20=0.001205g/cm3;P=1013.25hPa) 。

注:测量结果单位为:g/cm3

(2) U型玻璃管内再充满二次蒸馏水, 并测量水的密度值 (ρW20=0.99820g/cm3) 。

(3) 玻璃管内再充满需要测量的样品, 恒温后测量振动频率并计算出样品的密度值。

(4) 仪器完成排放样品、清洗、干燥U型玻璃管的工作。

仪器在进行测量过程中, 为了保证测量的准确性, 在对同一样品测量时, 可由用户选择设定测量次数, 一般选两次就足够了。振动管法得出的结果准确度非常高, 其优越性是显而易见的, 以下是自动密度测定仪 (DMA4500) 和密度计法进行部分样品测试的比较, 比较结果见表1。

由于仪器内部设有恒温系统, 可以将样品温度控制在20℃, 测得样品的20℃标准密度, 也可将温度控制在5℃~80℃之间, 测量其在任何设定温度时的实际密度, 并且依靠相当完善的软件系统, 能够把结果直接换算成符合美国API标准 (15℃或60°F) 的密度值, 并根据要求打印出来。

而相比之下, 使用密度计法时, 将所得的密度结果换算成其它温度下的密度或相对密度必须要使用密度换算表[4], 密度换算表是根据使用的玻璃密度计测定密度在修正了玻璃的膨胀系数后建立的。如果不考虑玻璃的膨胀系数, 换算处来的密度结果与标准结果会存在偏差。

6 结语与展望

U型振荡管法和传统的密度计法测量相比较, U型管振荡法测量精度更高, 收到人为的干扰因数更小, 更适合测量液体物质的密度。随着现代化技术的不断发展, 广泛利用U型振动管技术测试液体尤其是石油化工产品的密度, 实现生产过程的智能控制和提高生产装置的自动化水平以及计量精度具有很高的现实意义。

参考文献

[1]石油产品标准化技术归口单位.石油和石油产品试验方法国家标准汇编[S].北京:中国标准出版社, 1998:375.

[2]刘珍, 等.化验员读本——化学分析 (第3版) [M].北京:化学工业出版社, 1998:414.

液化石油气密度测量不确定度的评定 第9篇

(1) 用标准规定采样器采样; (2) 让样品在60℃水浴温度下直接汽化; (3) 样品进样并计算各组分的百分含量。

2 实验条件

仪器:SP3420气相色谱仪;检测器:TCD;室温:26℃;大气压力:101.1k Pa。

3 数学模型

根据GB/T12576-1997《液化石油气蒸气压和相对密度及辛烷值计算法》规定, 试样在15.6℃时的相对密度y, 按式 (2) 计算, 结果精确到小数点后三位。

式中:di某组成在15.6℃时的相对密度;ci试样中某组成的液体体积百分数, %。

4 不确定度分量的主要来源及其分析

根据测定原理可知, 液化石油气密度的测量不确定度主要来源于各组分百分含量的测定, 有以下几个方面:

(1) GC进样技术所致的不确定度。日常GC进样技术所引入的不确定度主要来源于检测人员的检测仪器操作熟练性及进样技术的掌握。SH/T 0230的操作方法简单, 可忽略该因素。

(2) 检测分析仪器带入的不确定度。检测分析仪器带入的不确定度, 即由测量系统带来的仪器示值与真实值间的弥散程度所造成的不确定度。SP3420气相色谱仪的检定证书中提供的定量重复性也包含了对定量管、色谱柱的影响及其他随机误差的检定。

1) 定量管带来的影响按SH/T0230标准规定, 进样量应小于1ml, 考虑到进样量过小可能对某些组分的相应值有影响, SP3420气相色谱仪选用了0.5ml的定量管。

2) 色谱柱带来的影响色谱柱填充技术及填充物的质量对柱的分离能力可能会产生一定的影响。DBP-ODPN色谱柱为极常用色谱柱, 广泛用于液化石油气的检测, 其分离能力及其他性能均已得到证实。

3) 采用的校正因子带入的误差SH/T0230标准给出了一组完整的液化石油气所有组分的克分子校正因子, 且乙烷与乙烯、正丁烯与异丁烯的克分子校正因子基本一致, 因此对这几类组分, 按SH/T0230标准要求分别将其混合克分子校正因子设为其平均克分子校正因子。

4) 样品气测量值 (相应值:峰面积或峰高) 的不确定度, 主要是由于检测条件的变化引起的, 如电压、温度、流量的波动, 引起仪器灵敏度的变化, 这些误差带有随机性。

(3) 样品均匀性带来的影响。SH/T0230标准强调采样器倒置后直接汽化, 就是避免在采样器中出现气液两相而引起样品的不均匀。倒置后, 在一定汽化温度和时间情况下, 该不确定因素可以忽略。

(4) 检测环境带来的不确定因素。按SH/T0230标准检测的过程中, 检测环境条件的影响主要体现在温度对色谱柱的影响上。因色谱柱的柱温设置在40℃, 高于室温因此对其影响不大, 可以忽略。

根据以上分析, 液化石油气蒸气压的测量不确定度评定主要取决于各组分检测重复性不确定度和检测分析仪器的不确定度。

5 计算并评定各标准不确定度分量

5.1 各组分检测重复性 (A类) 不确定度评定

在以上实验条件下连续对样品重复测试10次。

通过重复性检测各组分测定结果, 由贝赛尔公式可求得单次各组分的测量标准差S (li) , 并可计算出测量重复性导致的各组分的A类不确定度uA。

5.2 各组分由检测分析仪器带来的 (B类) 不确定度的评定

此次检测使用的仪器SP3420气相色谱仪, 根据福建省计量科学研究院提供的该仪器的检定证书【编号 (MLY) E1/11-04539】检测结果, 定量重复性为0.8%。根据SH/T0230《液化石油气组成测定法》要求, 取置信水平95%, 则相对标准不确定度;B类标准不确定度uB=C軍urel。

6 由检测重复性 (A类) 不确定度和检测分析仪器带来的 (B类) 不确定度的合成不确定度的评定

计算各组分的合成不确定度为u2ci=uA2+uB2。

7 密度合成测量不确定度的评定

查GB/T12576-1997《液化石油气蒸气压和相对密度及辛烷值计算法》得相关组分密度的数值, 求得uy2=7.40810-4。

8 密度扩展测量不确定度的评定

为了简化, 按照惯例确定包含因子k=2, 则密度的扩展测量不确定度为:

保留一位有效数字, 则Uy2=0.001。

摘要：按石化部行业标准SH/T 0230《液化石油气组成测定法 (色谱法) 》测定液化石油气各组分的体积分数百分含量, 然后根据GB/T 12576《液化石油气蒸气压和相对密度及辛烷值计算法》计算出试样的密度。

钻井液密度实时测量新方法 第10篇

1 钻井液密度测量现状

现今广泛使用的钻井液密度的测量方法大多是在地面的压力、温度条件下,采用的点只有入口和返出口两个点,通过地面处钻井液密度值近似估算所需要的井下密度值。但是地面的压力、温度条件不同于地下原始环境,地下复杂多变的温度和压力条件对密度值的影响很大,仅在地面测量便会存在很大误差,且钻井液携带地层气体返至井口附近会急剧膨胀,可能导致井涌或井喷,这类地面测量方法存在时间的滞后问题,并且很难真实反映井下实际情况,因此在井下实时测量钻井液密度就显得十分重要。国内各油田综合钻井所用的测量钻井液密度的传感器受产品机械性能和技术性能的制约,还不能置于高压强振动环境中,目前所采用的井下实时检测方法也不够成熟,迄今钻井液密度精确测量问题没有得到很好解决。

2 孔内实时检测钻井液密度新方法

2.1 思路的形成

由液体的特殊性质可以将孔内环形钻井液柱隔离作为研究对象进行力学分析,要测量液柱中某点的液体密度、相应的液体压力以及深度必不可少。假设液体密度均匀,要测得便要测量液柱中某点的液体密度,只需测任一点处的密度代替,而在实际钻井中需要将钻井液柱分成无数个微小段,每段的液体密度近似相等,当段数近似于无穷大则此段的密度值便可精确地用一点代替。再取某一微小液柱体进行受力分析,我们得到通过测量液柱上下面的压力与液柱的高度可方便地测量此段密度,于是只要测得井下距离一定的两点的液压便可计算出钻井液的密度。井下某一深度的钻井液密度在钻进过程中也会产生变化,在同一深处不同点处测量多值求取平均值可以减小误差,使测量结果更加精确。

2.2 随钻密度测量系统

通过在钻杆上安装两组压力传感器实时测量井下的压力值,通过信息的采集与传输系统将井下的实测压力值返回到地表仪器,根据井下压力传感器测量的返回值便可计算井底钻井液密度。

如图1所示,在钻孔底部钻杆上间隔一定距离选取两个圆周,在每个圆周上对称地安装六个压力传感器,上下两个圆周的压力传感器一一对应,相应的两个压力传感器连线与钻杆轴线平行,压力传感器测得的压力信息分别通过井下处理器,信号发射器通过泥浆脉冲方法传输信号到达地面的接收器,再经过信号的解码从而可计算出两组压力传感器之间的钻井液的平均密度。

现分别取两组中对应的两个传感器作为研究对象,假设在压力传感器A和B间的钻井液密度是均匀的,压力传感器A测得压力为F1,压力传感器A的受力面积为S1,深度为H1,压力传感器B测得的压力为F2,压力传感器B的受力面积为S2,深度为H2。

则得出:

F1=ρgH1S1,F2=ρgH2S2。

求解得到:

ρ=(F1-F2)/g(H1S1-H2S2)。

上式表明,只要知道两个压力传感器所受的压力、受力面积及传感器的井下深度,就可求出钻井液密度。为了测量与计算的方便,在选取传感器的过程中我们取两组压力传感器的面积相等,即S1=S2,安装时两组之间的间距为D已知,则公式可简化为:

ρ=(F1-F2)/gSD。

设六对相应两个压力传感器之间的密度分别为ρ1,ρ2,ρ3,ρ4,ρ5,ρ6,最后要测得:

ρ=(ρ1+ρ2+ρ3+ρ4+ρ5+ρ6)/6。

因此,只要利用两组压力传感器测量出压力值,通过上面的公式便可计算出此段钻井液柱的密度。

2.3 传感器的选择及减小温度影响措施

在测量压力时,将两组传感器之间的钻井液密度看作不变的,制作密度测量工具时,确定两个压力传感器的间距是个重要问题。既要保证在单个信号采集间隔内井底流体能循环到两个压力传感器的范围内,这样测得的密度能真实反映地层流体的性质,又要兼顾对压力传感器的灵敏度要求,灵敏度太高的传感器有可能不适应井下工作环境,由于井下的压力一般可达到几十兆帕,所以需要压力传感器能抗高压,适应井底的复杂环境。

根据井下复杂的环境综合分析目前使用的传感器,选择电阻应变式传感元件,由于半导体式传感元件承受高压的性能差,灵敏度高,在高温环境下的稳定性较差,选用金属式电阻应变片,在高压环境下工作,且灵敏度满足要求,它由电阻应变片、弹性元件和测量电路等部分组成。金属式电阻应变片包括敏感栅、引出线和覆盖层。将基底固定在钻杆柱表面,当传感元件受液压产生变形时,便通过基底传到敏感栅上,使电阻丝变形,从而电阻值发生变化产生电信号。通过电信号的处理可得出压力值的大小。

由于温度对电阻的阻值影响较大,不可忽略,可将每个金属应变片中的四个电阻丝组成全桥,利用直流电桥的和差特性可得到最大的测量灵敏度,并具有温度自补偿作用,消除温度对阻值的影响。

综合单个信号采集间隔内井底流体能循环到两个压力传感器的范围内和压力传感器的灵敏度要求的因素,两组传感器之间的间隔不大于6 m为宜。

为了提高测量的准确性,采用圆周对称式布置传感器,通过测量多组后求平均值的方法,可以消除钻杆水平向的振动与偏心转动对局部钻井液密度的影响,使测得的压力更符合实际情况,降低偶然误差发生的几率。

3 结语

本文的钻井液密度实时测量新方法是在前人研究钻井液密度测量方法的基础上提出的,通过压力传感器对井下压力的实时测量,对返回数据的处理可得出井下实时的钻井液密度,这一方法对钻井工程有着重要的意义,可以看出,此方法的可实行性很大程度上取决于压力传感器的综合性能,目前的压力传感器受成本与技术的限制,经济、准确的测量出钻井液的密度比较困难。但随着技术的进步与传感器的发展,此方法的大规模投产一定可以实现。

摘要：分析了国内钻井液密度的检测现状,提出了钻井液密度实时测量的新方法,即通过压力传感器对井下压力的实时测量,将返回数据进行处理得出井下实时的钻井液密度,并指出这一方法的实施将有力推动钻井工程的发展。

关键词：钻井液密度,实时检测,传感器

参考文献

[1]鄢泰宁.检测技术及钻井仪表[M].武汉:中国地质大学出版社,2009.

[2]乌效鸣.钻井液与岩土工程浆液[M].武汉:中国地质大学出版社,2002.

[3]李荣,何世明.钻井过程中岩石可钻性求取综合研究[J]钻采工艺,2004(8):11-13.

密度的测量 第11篇

杭州科雷机电工业有限公司近期研发的Techcron Super Scan（TSS）分光密度扫描装置和ExPresso视窗软件等构成了一套完整的质量控制系统，其中，TSS可持续提供各种测量参数，以满足高品质的测量需求并提高工作效率，帮助印刷企业解决难题。其彻底改变了印刷色彩的检测方法和操作过程，自动扫描功能实现了高速、准确、流程化的印刷控制条数据获取；手动扫描功能实现了灵活、全面的单点色彩檢测、标准色样数据读取等各种针对色彩的数据获取。

TSS附带的ExPresso视窗软件提供了一个包括专色测量、支持16个印刷机组、支持正面和反面印刷、彩色密度测量、网点增大测量、灰平衡测量、L*a*b*值测量和如何调整印刷油墨的建议（这些功能仅仅是整体功能的摘录）等组成的综合工具包。由于采用模块化设计，ExPresso可扩展并且通用，可以导出测量数据到标准应用程序，如Microsoft Excel？；也特别适合对不同的质量控制方法（如ISO 12647或Gracol G7？）得到的印刷质量情况进行评估和处理；也可配合印刷机油墨预置系统扫描数据，并反馈到软件进行校正，实现色彩闭环控制，无需手动调节墨键，从而提高了批量印刷的色彩稳定性。

TSS附带的Spectro Connect软件可配合使用，实现灵活的单点密度、色度测量，亦可用于ICC印刷特性文件数据的采集和数码打样的校色。

密度的测量 第12篇

定量CT(quantitative computed tomography,QCT)可以准确地测出椎体松质骨和密质骨的骨密度(bone mineral density,BMD),是一种无创伤性的骨密度检测方法,在早期诊断骨质疏松、预测骨质疏松性骨折等方面起重要作用。但目前尚无适合东方人的QCT测量骨密度诊断骨质疏松的通用标准。本研究主要探讨IA骨密度分析软件和MW分析软件对腰椎骨密度的多次及分别测量值之间是否存在显著差异,为建立中国人群腰椎QCT骨密度测量值数据库提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2010-02~2010-12共204例因腰痛行腰椎CT检查的患者,均通过问卷调查方式筛选,排除有影响骨代谢的慢性疾病(如肾脏、甲状腺、甲状旁腺、肾上腺疾病、糖尿病及恶性肿瘤)病史者及服用可影响骨代谢的药物(如激素类、氟化物、双膦酸盐)者。其中,男性87例,女性117例;年龄22~76岁,平均50.0±13.0岁。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器

采用Aquilion东芝16排CT扫描机进行螺旋扫描,扫描参数:120kV,250MA,层厚1.0mm,HP:15.0,矩阵512512,视野(field of view,FOV)40cm。根据每周校正检验体模(QA体模)的检测,设定床高为90cm。扫描方法:受试者仰卧,将标准体模置于受试者腰椎下,尽量贴紧,选择L1~L5范围进行螺旋扫描。

1.2.2 测量软件及方法

将CT容积数据转到QCT专用工作站,QCT分析软件通过多平面重组(multiplane reformation,MPR)的方式,利用冠状面及矢状面,选取腰椎中心层面的轴位图像,半自动设置兴趣区(region of interest,ROI),各软件ROI范围一定,避开骨皮质及椎体后中央静脉沟,ROI尽可能多地包括松质骨(图1、2)。

A、B.选取L1椎体冠状位及矢状位中心层面;C、D.获得L1椎体中心层面的轴位图像,并设置ROI,避开骨皮质及椎体后中央静脉沟,尽可能多地包括松质骨

A、B.选取L4椎体的冠状位及矢状位层面;C.获得L4椎体中心层面的轴位图像,并设置ROI

利用IA软件对L1~L4椎体松质骨BMD进行测量,得出每个椎体的BMD值、平均值、T值和Z值。利用MW软件对L2~L4椎体松质骨BMD进行测量,得出每个椎体的BMD值、平均值、T值和Z值[2]。为了评估测量方法的重复性,自204例数据中随机各抽取20例,每个椎体由2个人不同时间(相隔1d)分别在各自软件上测量2次。

1.3 统计学方法

采用SPSS 17.0统计软件进行分析,计量资料数据以均数±标准差(x±s)表示,采用配对t检验分析;采用Pearson相关分析进行相关性检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 IA软件重复性评估

IA软件2次测量BMD值分别为104.44±39.87mg/cm3和104.77±40.00mg/cm3,具有显著相关性r=0.998,P<0.01;两次测量BMD结果差异无统计学意义(t=-1.191,P>0.05)。

2.2 MW软件重复性评估

MW软件2次测量BMD值分别为98.50±38.25mg/cm3和98.73±38.98mg/cm3,具有显著相关性(r=0.998,P<0.01)。两次测量BMD结果差异无统计学意义(t=-0.712,P>0.05)。

2.3 IA和MW软件对比

IA、MW软件测量BMD值分别为123.14±44.45mg/cm3和122.29±42.93mg/cm3,具有显著相关性(r=0.995,P<0.01)。两种软件测量BMD结果差异无统计学意义(t=1.598,P>0.05)。

3 讨论

骨质疏松症是以单位体积骨骼中的骨量减少,骨组织显微结构损坏,导致骨脆性增加,骨骼的正常负载功能减弱,易于骨折为特征的代谢性骨病。随着社会的老龄化,骨质疏松患者日益增多,由此导致的病理性骨折和疼痛严重影响着老年人群的生活质量。因此,骨质疏松的早期预防、诊断和治疗越来越受到重视。

腰椎是骨质疏松最早受累和最常见的部位,骨质疏松骨密度下降是引起腰椎压缩性骨折最常见的危险因素。程晓光等[3]报道,中国女性年龄相关的骨质疏松发生率在50~59岁时腰椎骨质疏松发生率为14%,80~89岁时脊柱和股骨测量部位的发生率相等(约为66%)。因此,腰椎是测量骨密度的常用部位。椎体的主体几乎都是由松质骨组成的,松质骨的表面和体积比大,其代谢转换率是皮质骨的8倍,骨量变化可早期出现[4]。故测定椎体松质骨对腰椎骨质疏松性骨折具有很高的预测能力。而在众多骨密度测量方法中,QCT是唯一可选择的测量松质骨密度的方法,它提供了椎体横断面的分析图像,排除了周围骨皮质和增生骨对测量结果的影响。其测量的是真正的体积密度,可早期反映骨量的丢失情况,从而对诊断骨质疏松具有高度的敏感性和准确性[5,6]。

WHO(1994)推荐的骨质疏松诊断标准为:患者骨密度低于同性别人群峰值骨量均值2.5个标准差以上,或减少30%以上。这个标准的T值数据库是根据年轻白人妇女计算的,故此标准只适用于女性双能X线骨密度仪(DXA)测量腰椎和髋部BMD结果。对于不同国家、不同种族这一标准不能通用;此外,此标准对于QCT并不适用[7,8]。因此,建立中国人群自己的QCT骨密度数据库显得极为必要。

本研究结果显示,于IA和MW两种软件上分别所测BMD值具有明显的可靠性,两种软件所测值之间具有明显的一致性。因此,可以采用以两种软件所测的QCT-BMD值建立腰椎QCT骨密度数据库。

参考文献

[1]李锋,陶天遵,陶树清.移植治疗骨质疏松研究进展.中国骨质疏松杂志,2010,16(9):683-686.

[2]赵文俐,陈贤志,石志峰,等.QCT骨密度测量技术若干问题的探讨.中国骨质疏松杂志,2004,10(4):445-448.

[3]程晓光,杨定焯,周琦,等.中国女性的年龄相关骨密度、骨丢失率、骨质疏松发生率及参考数据库——多中心合作项目.中国骨质疏松杂志,2008,14(4):221-228.

[4]More C,Bettembuk P,Bhattoa HP.et al.The effects of pregnancy and lactation on bone mineral density.Osteoporos Int,2001,12(9):732-737.

[5]程晓光,阎东.骨质疏松症的影像学诊断.新医学,2007,38(1):11-13.

[6]肖越勇,张金山,华伯勋,等.定量CT骨密度测量预测椎体压缩骨折的实验研究.中国医学影像技术,2002,18(7):625-627.

[7]程晓光.国际临床骨密度学会(ISCD)对骨密度测量的共识.中国骨质疏松杂志,2004,10(4):531-534.