HK-TrueDyne液体密度传感器应用:盐水浓度测量

1.引言

在采盐钻孔测量中，浓度测量是一个主要问题。对于饱和盐水，即使过程中产生微小变化，也会发生盐沉积，这迟早会导致测量设备出现故障。

通过这个测试，证实了可以用我们的DLO液体密度传感器精确测量盐水的浓度。

2.测试对象:不同浓度的盐水

26%的盐水	15%的盐水
盐水 (26.1%) 1197,109 kg/m³ 在 20 °C，1.01325 bar 绝对压力下	盐水 (15%) 1108.9 kg/m³ 在 20 °C，1.01325 bar 绝对压力下

3.测试内容

使用虹科的DLO-M1液体密度传感器来测量密度。上述不同浓度的液体以恒定流速通过传感器一段时间。传感器的记录功能，会每秒记录一次密度和温度的测量值。

4.HK-TrueDyne传感器介绍

DLO-M1密度传感器利用微电子机械系统（MEMS系统）测量液体的粘度。介质在传感器中通过压力梯度被引导到Ω芯片，该芯片包含一个Ω形微通道。该振动测量系统通过将芯片中的硅管设置为谐振状态并对其进行分析，生成测量值。这是因为振动质量取决于微通道中液体的粘度。同时，介质的密度可以通过微通道的振动频率来确定。由于温度会影响液体的粘度和密度，所以介质的温度也实时记录在芯片上，这样就可以补偿温度效应。

亚毫米级的测量系统使传感器的结构更加紧凑。它的尺寸仅为80 x 30 x 15 mm (36000 mm³)，即使是在很狭小的空间内也能轻易的实现集成。测量值通过RS232接口和TrueDyne传感器标准中的ASCII命令协议上传至上级系统。

图1：DLO-M1 液体密度传感器

5.测试步骤

1）用实验室密度计 DSA 5000 M (Anton Paar) 在 20°C 下测定密度

2）如图所示，将DLO液体密度传感器接入测量装置中

3）使用带有水泵的循环测试系统测量盐水浓度

6.测试装置

图 2 – 测试装置 | ①原料: NaCl（氯化钠）和水 ②瓶：不同浓度的盐水 ③蠕动泵 (Ismatec, ISM930C) ④DLO 密度传感器⑤数据分析⑥液体循环

7.测试结果

很快，饱和盐水使传感器的测量数据发生了漂移（见图3）。当然，对于连续测量来说这并不是一个令人满意的解决方案。由于传感器的测量体积很小，我们提出了一个适当的想法：先用纯水稀释盐水，然后重新计算总体积。对于最小的流量，用我们自己的科里奥利（Coriolis）传感器测量并控制流速。随着盐度降低至小于15%，可以消除初始漂移，从而实现连续测量（见图4）。

图 3 – 浓度为26%的NaCl在3 小时内的测量结果（坐标轴：Y = 浓度；X = 时间）

图 4 – 浓度为15%的NaCl在3 小时内的测量结果（坐标轴：Y = 浓度；X = 时间）

现在如何进行实际操作呢？

如果可以测量得到淡水供应的流量和出口处的总体积，就可以使用线性函数非常精确地确定浓度（见图5）。由于含盐量较低，漂移不再发生，这就可以在现场进行长期测量。图5中的轻微偏差是由于测量装置的影响——在长期的测量过程中，水会蒸发（这就是氯化浓度比例增加的原因）。

图 5 – 浓度为15%的NaCl在158 小时内的测量结果（坐标轴：Y = 浓度；X = 时间）

结论:

从测量结果可以看出，DLO-M1液体密度传感器测量结果精确稳定，可以实现对盐水浓度的测量，从而保障测量设备的安全。证实了DLO-M1 液体密度传感器的性能。