So funktioniert das Stimmgabel-Densiometer
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Der Schallgabel-Densitometer-Sensor ist nach dem Prinzip der Komponentenschwingung konstruiert. Dieses Schwingungselement ähnelt der Schallgabel zweier Zähne, der Gabelkörper wird durch einen piezoelektrischen Kristall in der Wurzel der Zahnschwingung bestimmt, die Schwingungsfrequenz wird durch einen anderen piezoelektrischen Kristall erfasst Durch Phasenverschiebung und Verstärkungsschaltung wird der Gabelkörper auf der inhärenten Resonanzfrequenz stabilisiert. Wenn das Medium durch den Gabelkörper strömt, wird die Änderung der Resonanzfrequenz durch die Änderung der Mediummasse verursacht.
Begründung: Das Schallgabel-Densitometer nutzt die Beziehung zwischen der Dichte eines festen Materials und seinem Einfluss auf die Geschwindigkeit der akustischen Ausbreitung. Wenn sich Schallwellen in Materialien mit unterschiedlicher Dichte ausbreiten, ändert sich ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit.
Vibrierende Schallgabel: Die im Schallgabel-Densitometer verwendete Schallgabel besteht aus einem schlanken Metallstab in Form eines umgekehrten „U“. Die Schallgabel kann durch elektromagnetische Anregung oder piezoelektrische Anregung in Schwingung versetzt werden.
Anregung und Erkennung: Die Schallgabel wird durch das elektromagnetische oder piezoelektrische Gerät zum Schwingen angeregt. Gleichzeitig überwacht der eingebaute Sensor bzw. Detektor den Schwingungszustand der Schallgabel.
Dichtemessung: Wenn sich die Schwingungswelle der Schallgabel in die zu messende Substanz ausbreitet, beeinflusst die Dichte der Substanz die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle. Wenn sich die Schallwelle mit unterschiedlichen Dichten in die Materie ausbreitet, ändert sich ihre Ausbreitungsgeschwindigkeit verändern und so Auswirkungen auf die Schwingung der Klanggabel haben.
Messung der Resonanzfrequenz: Die Dichte des Materials wird durch Messung der Resonanzfrequenz der Schallgabel bestimmt. Das Material mit höherer Dichte verringert die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Schallwelle, wodurch die Resonanzfrequenz der Schallgabel und die Ausbreitungsgeschwindigkeit verringert werden und die Resonanzfrequenz der Klanggabel.
Dichteberechnung: Basierend auf den vorherigen Kalibrierungs- und Versuchsdaten wird die gemessene Resonanzfrequenz mit der entsprechenden Dichte verglichen, um die Dichte des zu messenden Materials zu bestimmen.