虹科DLO液體密度傳感器應(yīng)用案例：鹽水濃度測(cè)量

在采鹽鉆孔測(cè)量中，濃度測(cè)量是一個(gè)主要問(wèn)題。對(duì)于飽和鹽水，即使過(guò)程中產(chǎn)生微小變化，也會(huì)發(fā)生鹽沉積，這遲早會(huì)導(dǎo)致測(cè)量設(shè)備出現(xiàn)故障。

通過(guò)這個(gè)測(cè)試，證實(shí)了可以用我們的DLO液體密度傳感器精確測(cè)量鹽水的濃度。

#01 測(cè)試對(duì)象

#02 測(cè)試內(nèi)容

使用DLO-M1液體密度傳感器來(lái)測(cè)量密度。

上述不同濃度的液體以恒定流速通過(guò)傳感器一段時(shí)間。傳感器的記錄功能，會(huì)每秒記錄一次密度和溫度的測(cè)量值。

#03 HK-truedyne傳感器介紹

圖1：DLO-M1 液體密度傳感器

DLO-M1粘密度傳感器利用微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS系統(tǒng)）測(cè)量液體的粘度。介質(zhì)在傳感器中通過(guò)壓力梯度被引導(dǎo)到Ω芯片，該芯片包含一個(gè)Ω形微通道。

該振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)將芯片中的硅管設(shè)置為諧振狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行分析，生成測(cè)量值。這是因?yàn)檎駝?dòng)質(zhì)量取決于微通道中液體的粘度。同時(shí)，介質(zhì)的密度可以通過(guò)微通道的振動(dòng)頻率來(lái)確定。

由于溫度會(huì)影響液體的粘度和密度，所以介質(zhì)的溫度也實(shí)時(shí)記錄在芯片上，這樣就可以補(bǔ)償溫度效應(yīng)。

亞毫米級(jí)的測(cè)量系統(tǒng)使傳感器的結(jié)構(gòu)更加緊湊。它的尺寸僅為80 x 30 x 15 mm (36000 mm3)，即使是在很狹小的空間內(nèi)也能輕易的實(shí)現(xiàn)集成。

測(cè)量值通過(guò)RS232接口和TrueDyne傳感器標(biāo)準(zhǔn)中的ASCII命令協(xié)議上傳至上級(jí)系統(tǒng)。

#04測(cè)試步驟

1）用實(shí)驗(yàn)室密度計(jì)DSA 5000 M (Anton Paar) 在 20°C 下測(cè)定密度

2）如圖所示，將DLO液體密度傳感器接入測(cè)量裝置中

3）使用帶有水泵的循環(huán)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量鹽水濃度

圖 2 – 測(cè)試裝置 |①原料: NaCl（氯化鈉）和水②瓶：不同濃度的鹽水③蠕動(dòng)泵(Ismatec, ISM930C) ④DLO 密度傳感器⑤數(shù)據(jù)分析⑥液體循環(huán)

#05測(cè)試結(jié)果

很快，飽和鹽水使傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)生了漂移（見(jiàn)圖3）。當(dāng)然，對(duì)于連續(xù)測(cè)量來(lái)說(shuō)這并不是一個(gè)令人滿意的解決方案。

由于傳感器的測(cè)量體積很小，我們提出了一個(gè)適當(dāng)?shù)南敕ǎ合扔眉兯♂岥}水，然后重新計(jì)算總體積。

對(duì)于最小的流量，用我們自己的科里奧利（Coriolis）傳感器測(cè)量并控制流速。隨著鹽度降低至小于15%，可以消除初始漂移，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量（見(jiàn)圖4）。

圖 3 – 濃度為26%的NaCl在3 小時(shí)內(nèi)的測(cè)量結(jié)果（坐標(biāo)軸：Y = 濃度 ；X = 時(shí)間）

圖4 – 濃度為15%的NaCl在3 小時(shí)內(nèi)的測(cè)量結(jié)果（坐標(biāo)軸：Y = 濃度 ；X = 時(shí)間）

現(xiàn)在如何進(jìn)行實(shí)際操作呢？

如果可以測(cè)量得到淡水供應(yīng)的流量和出口處的總體積，就可以使用線性函數(shù)非常精確地確定濃度（見(jiàn)圖5）。

由于含鹽量較低，漂移不再發(fā)生，這就可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)量。圖5中的輕微偏差是由于測(cè)量裝置的影響——在長(zhǎng)期的測(cè)量過(guò)程中，水會(huì)蒸發(fā)（這就是氯化濃度比例增加的原因）。

圖 5 – 濃度為15%的NaCl在158 小時(shí)內(nèi)的測(cè)量結(jié)果（坐標(biāo)軸：Y = 濃度 ；X = 時(shí)間）

#結(jié)論

從測(cè)量結(jié)果可以看出，DLO-M1液體密度傳感器測(cè)量結(jié)果精確穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鹽水濃度的測(cè)量，從而保障測(cè)量設(shè)備的安全。

證實(shí)了DLO-M1 液體密度傳感器的性能。

END

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