摘要：密度计是通过测量物质密度（单位体积质量，ρ=m/Vρ=m/V）的仪器，其工作原理基于不同的物理特性与密度的关联性。以下是常见密度计的分类及核心原理：

密度计是通过测量物质密度（单位体积质量，ρ=m/Vρ=m/V）的仪器，其工作原理基于不同的物理特性与密度的关联性。以下是常见密度计的分类及核心原理：

一、浮力式密度计

‌原理‌：基于‌阿基米德浮力定律‌

物体浸入液体中时，所受浮力等于其排开液体的重量（F=ρ液⋅V排⋅gF=ρ液⋅V排​⋅g）。

关键组件‌：

浮子（玻璃或金属材质）标有刻度；

温度传感器校准液体温度对密度的影响。

‌工作模式‌：

浮子浸入液体后，根据浮沉位置读取对应密度值（如波美计、酒精计）。

应用‌：实验室快速测定液体密度（如酒类、石油产品）。

二、振动式密度计

‌原理‌：利用‌振动频率与介质密度的关系‌

振动管（U型或直管）在电磁驱动下以固有频率振动，当充满被测介质时，振动频率变化与介质密度成反比：

f∝1ρf∝ρ

关键组件‌：

振动管（耐腐蚀材质）；

频率传感器与温度补偿模块。

工作模式‌：

实时监测频率变化，通过算法计算密度（精度可达0.001 g/cm30.001g/cm3）。

应用‌：工业在线监测（管道中石油、化工溶液密度）。

三、超声波密度计

‌原理‌：依赖‌声速在介质中的传播特性‌

超声波在介质中传播速度与密度、弹性模量相关：

关键组件‌：

超声波发射器与接收器；

时间测量电路（精度达纳秒级）。

工作模式‌：

测量超声波通过固定距离的时间差，结合温度补偿计算密度。

应用‌：高粘度液体（如沥青、糖浆）或浆料密度检测。

四、放射性密度计

‌原理‌：基于‌伽马射线吸收规律‌

伽马射线穿过介质时，其强度衰减遵循比尔-朗伯定律：

I=I0⋅e−μ⋅ρ⋅dI=I0​⋅e−μ⋅ρ⋅d

放射性源（如铯-137）；

射线探测器与屏蔽装置。

工作模式‌：

通过检测射线强度衰减量反推介质密度（非接触式测量）。

‌应用‌：高温、高压或腐蚀性环境（如矿浆管道、熔融金属）。

五、压差式密度计

‌原理‌：利用‌静压差与液柱高度的关系‌

根据流体静力学公式，固定高度液柱的静压差与密度成正比：

ΔP=ρ⋅g⋅hΔP=ρ⋅g⋅h

关键组件‌：

压力传感器（双膜片结构）；

垂直安装的测量筒。

工作模式‌：

测量两个固定高度点的压力差，计算密度。

‌应用‌：储罐内液体密度连续监测（如化工储罐）。

六、光学密度计（折光仪）

‌原理‌：通过‌折射率与密度的相关性‌

折射率（nn）与密度（ρρ）近似满足线性关系（Lorenz-Lorentz公式）：

n2−1n2+2∝ρn2+2n2−1​∝ρ

关键组件‌：

棱镜与光源；

光电检测器（测量临界角或全反射位置）。

工作模式‌：

校准后直接显示密度值（常用于糖度、盐度快速检测）。

‌应用‌：食品行业（果汁糖度、酱油盐分测定）。

总结

密度计通过‌物理量间接测量法‌（浮力、振动、声速、射线吸收等）实现密度计算，需结合温度补偿和算法校准以提高精度。不同原理的密度计适用于特定场景：

实验室精密分析‌：浮力式、光学式；

工业过程控制‌：振动式、放射性式；

特殊介质检测‌：超声波式（高粘度）、压差式（封闭容器）。

来源：科学宣言