新型便携式海水密度计的原理与应用

彭青　刘书慧　刘冲伟

摘  要：在水尺计重中，海水密度是关键性数据之一，测量海水密度的准确性将直接影响到最终水尺计重的准确性。新型便携式海水密度计是一种高效、便捷的海水密度测量工具，相较于传统的取样测量方式，表现出较大的优势。该文主要选择DSM-PN型新型便携式海水密度计作为研究对象，首先简单概述其工作原理，然后探讨其具体应用，希望能够对新型便携式海水密度计做的推广应用提供帮助。

关键词：海水密度计;水尺计重;DSM-PN

中图分类号：TH83              文献标志码：A

在传统的海水密度测量中，首先需提取规定深度的海水样品，然后在现场完成海水密度的测量。但该测量方法的应用过程中，会出现较多的影响因素：所提取的海水样品是否具有代表性、现场是否具有良好的测量环境、人为读取数据是否准确等。在这些影响因素的作用下，不仅会影响到测量的效率，而且会影响到测量的准确性，进而对水尺计重工作的开展造成较大影响，因此研究新型的海水密度测量工具有较为积极的意义。

1 新型便携式海水密度计的原理

新型便携式海水密度计是一种基于微振筒测量原理的数字测量工具，通过应用现代精密传感器，能够较为便利的探测规定深度海水的密度和温度，最终直接以数字的形式进行显示。不仅避免海水取样环节可能引起的误差，而且能够避免船舶稳定性、人为读取数据等方面带来的影响。

新型便携式海水密度计在实际运用中，将传感器浸入对应深度的海水之中，其内部的振动管发生振动，由此带动海水与之一起发生振动并产生谐振，当处于不同密度的海水中时，其工作频率会表现出较大差异。但因为振动管容积是固定的，所以测量所得的频率与海水密度形成如下的关系，根据公式（1）能够测得探测深度的海水密度。

式中：f表示海水密度为 ρ时的振动频率。

fv表示一个大气压下空气的振动频率。

ρ表示被测海水的密度。

ρv表示便携式海水密度计常数。

2 新型便携式海水密度计的实际应用

该次研究主要选择DSM-PN型新型便携式海水密度计作为研究对象，对其在海水密度检测中的应用方法展开研究，并提出实际应用中的一些注意事项。

2.1 DSM-PN型新型便携式海水密度计概述

该便携式海水密度计主要被应用于液体的温度和密度测量中，整体较为轻便，携带较为便利，将其应用到海水密度测量中，其能够浸入规定的深度直接进行测量，展现出较高的便利性和准确性。其外观如图1所示。

2.2 新型便携式海水密度计应用方法

在应用DSM-PN型新型便携式海水密度计测量海水的密度时，通常需经过以下4个步骤：1）长按开机界面中的“电源”按钮（约2 s），完成显示器启动，传感器开始正常工作，通常在开机完成后5 s左右，显示器上会接收到来自传感器的数据信号，同时保证仪器的静电接地夹与船舶连接，通过菜单按钮选择密度测量。2）打开仪器的锁紧装置，然后通过摇柄控制密度计的探头，使之缓慢进入待测位置的海水中，并注意观测密度计探头进入海水的深度，当到达指定的位置点时，关闭仪器的锁紧装置，完成对密度计探头的固定。在整个过程中为保证探测深度的准确性，减少重复性操作，应匀速缓慢地摇动摇柄，且在即将到达指定位置时，进一步减缓摇动速度。3）在密度计探头到达指定位置后，使其维持稳定一段时间，观察显示器上的数据信息，待显示数据信息稳定之后，屏幕上会显示OK字样，表示读取记录数据，也可通过操作界面中的“保存”按钮，进行数据存储，以便后期对原始数据进行查看。4）在密度检测完成之后，长按“电源”按钮，将显示器、传感器关闭，然后打开锁紧装置，以相反的方向摇动摇柄，将密度计探头回收到仪器设备中。在密度计探头回收剩余1 m左右时，应保持较慢的速度进行回收，以避免由于回收速度过快，密度计探头与仪器的底座或外壳发生碰撞，影响到密度计探头的性能。同时，采用清洁的汽油、丙酮、纯净的酒精等对仪器传感器、探头进行清洁，避免表面黏附的污染物对传感器、探头的使用寿命造成影响，同时也有助于在下次探测时直接使用。此外，还应注意观察屏幕和传感器的电量情况，保证充足的电量是成功完成密度检测的重要基础。

2.3 应用注意事项

（1）在开机应用前，设备会进入自检程序，在自检完成且没有发现异常状况时才能够使用设备进行密度检测。

（2）在将密度计探头放入海水之前，应仔细检查探头是否存在污垢，如果探头上黏附有异物、杂质等，将会对密度检测的准确性造成影响，因此在发现存在污垢时应立即清理干净，然后再进行实际的测量工作。

（3）密度计探头属于高精度敏感元件，如果在使用过程中发生较大的碰撞，可能会影响到其灵敏性，甚至造成密度计探头损坏，影响到最终密度测量的准确性。因此在日常应用过程中须重视对其的保护。

（4）密度计探头的实际有效测量半径为10 cm，如果在应用仪器进行密度测量时，在该范围内存在异物，将可能对密度探测的结果造成影响。因此，在实际探测过程中，为有效提升探测数据的准确性，可基于某点位在其周围做多次测量，以此来有效降低海水中其他異物带来的影响。

（5）在读取密度数据时，考虑到传感器中可能存在少量的气泡，将会对密度检测数值造成一定的影响。因此可先将传感器在海水中轻微的上下移动几次，这样可以将传感器内部的气泡消除。在进行测量时，应当尽可能保持稳定平衡，尽量避免摇晃传感器，这也有助于提升密度检测数据的准确性。

3 结语

综上所述，将新型便携式海水密度计应用于海水密度检测中，相较于传统的海水密度检测方式，其不仅能够有效提升海水密度检测的效率，使整个操作过程更加方便快捷，而且能够有效提升海水密度检测的准确性，在实际海水密度检测中具有较高的应用价值。但是需要引起注意的是，在采用该仪器设备进行检测时，应严格按照相关的操作方法进行，并对其中的注意点加以控制，否则测量数据的准确性将会受到较大影响。

参考文献

[1]张晓娟.常压机械式泥浆密度计测量不确定度评定[J].计量与测试技术，2019，46（3）：105-106.

[2]李康康，崔永俊.基于时差法和TDC-GP2的新型超声波液体密度计[J].仪表技术与传感器，2018（12）：123-126.