虹科气体密度传感器应用：空气和氮气的密度测量-电子发烧友网

空气和氮气

密度

“露气寒冷，将凝结也。”刚过了秋分，再有几天便是寒露了，古人的二十四节气放于今天也是恰如其分。天气转凉，注意添衣！

想必大家都知道空气和气候的关联，那么怎么样能精准测得空气和占空气约78%的氮气的密度呢？

本次案例中这一系列的快速测试，旨在展示DGF-I1气体密度传感器在运行时所能实现的工作精度。由于空气和氮气具有相似的密度范围，因此测试结果证实了DGF-I1气体密度传感器的性能，达到了预期。

测试对象

氮气（Nitrogen）4.5	干燥的空气
PanGas（材料编号6430112）	空气压缩机

空气和氮气的密度测量

测试内容

使用气体密度传感器 DGF-I1 来测量密度。上述气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、温度、压力和参考密度的读数。

图1：DGF-I1气体密度传感器

HK-Truedyne 气体密度传感器的介绍

DGF-I1 密度传感器的直径为 33.5 mm，长度为 63 mm，设计结构紧凑，即使是在狭小的空间内也能轻易的实现集成。该传感器可直接拧入气管或气罐，采用一体式连接；过滤器可防止污染。读数通过 RS485 接口传输到上级系统。响应时间只有5s，可实现实时测量。

可以测量的介质（但不止）：

氢气(H2) • 氦气 (He) • 氮气 (N2) • 氧气 (O2) • 二氧化碳 (CO2) • 氩气 (Ar)

空气和氮气的密度测量

测试装置

图 2 – 气体混合器的设计|①供气端②热质量流量控制器(MFC)③静态混合器④密度传感器：TrueDyne DGF-I1

图2为测试装置。通过五个并联的热质量流量控制器(MFC)，可让各种纯净气体交替流过传感器。在传感器的侧面开口处安装排气装置，有利于外壳中的气体交换，从而优化反应时间。

空气和氮气的密度测量

测试结果

数据采样

为了更好地评估测量结果，我们进行了数据采样——每种介质在稳定状态100 个测量点，并计算密度、压力、温度和参考密度（T = 0 °C，p = 1.01325 bar abs）的平均值。

图 3 显示了测量值的反应时间和稳定性；DGF-I1 输出的参考密度以及在0 °C 和 1.01325 bar 绝对压力下计算的参考密度。

表1：平均值和参考密度的计算

图3：空气和 N2 的测量结果|①参考密度Air – 干燥空气②参考密度N2 – 氮气Ⓐ数据提取表AⒷ数据提取表B

参考密度分布

图 4 和图 5为测量参考密度的频率分布图，直观显示了气体密度传感器的可重复性能。其中读数使用与平均值计算相同的读数；两种介质的等级宽度定义为0.001 kg/m³。


图4：参考密度分布-干燥空气	图5：参考密度分布-氮气

空气和氮气的密度测量

图 3 中标记的字段 A 和 B，为表 2（5—15s）和表3（160—170s）的原始数据的来源。


表 2：空气和氮气的测量结果– 5—15秒	表3：空气和氮气的测量结果– 160—170秒

结论

从测量结果和计算结果可以看出，DGF气体密度传感器测量结果精准稳定，反应时间短，实现了实时测量，证实了 DGF-I1气体密度传感器的性能，达到了期望。

关于我们

依附于我们十多年的客户积累和方案提供经验，我们与全球领先的微型传感器系统供应商Truedyne sensor公司展开了合作，为客户提供全球先进的定性和定量液体测量方案（如密度或粘度测量），我们以产品最高的性能参数为基础，与专业的技术知识相结合，致力于更加精确简单的测量，为客户提供创新、先进的微型高精度传感器和满意的服务。

不管是小巧玲珑、细致入微的粘度/密度传感器；还是技术领先，实时精准的激光测距传感器都是人们更科学、更明亮的眼睛。我们会持续更新相关案例、配套设施及解决方案，欢迎大家一起关注学习~

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