音叉密度计

把液体挂在音叉上称重

音叉密度计的叉股由压电元件激励，在自身谐振频率上振动。振动时叉股会带动周围一层液体一起动，这层液体的质量成为系统的附加质量——密度越大，附加质量越大，谐振频率越低。测频率就得到密度。频率是所有电学量里最容易测准的一个，这是音叉法能做到高稳定性的原因。

因为测的是频率而不是幅值，音叉对信号衰减、光学窗口污染、耦合状态这些困扰其它原理的因素基本免疫；只要叉股还能自由振动，读数就成立。PS7400 采用这一原理，并用 PT1000 做实时温度补偿——介质温度既改变密度本身，也改变叉股材料的弹性模量，两条路径都必须补。

它的边界在机械上，不在电子上

音叉的所有限制都来自"叉股必须自由振动"这一条：

• 磨蚀：矿浆里的石英颗粒会持续打磨叉股。叉股一旦变薄、变形，谐振频率就漂了，而且是单向、不可逆的漂移。
• 挂料与结晶：叉股上结一层垢，等于永久增加附加质量，读数系统性偏高。这类偏差在现场很难和"浓度真的升高了"区分开。
• 纤维缠绕：制浆、污泥、含纤维废水里，叉股是天然的挂丝点。
• 气泡：附着在叉股表面的气泡会减小附加质量，读数偏低。

反过来说，只要介质是洁净的、不结晶、不含纤维，音叉几乎是免维护的：没有活动部件、没有需要定期更换的耗材、没有需要清洁的光学面。这也是它在化工储罐、成品油、酒精、糖液、乳品这类场合被大量使用的原因。

和其它原理的取舍

与科氏力比：音叉便宜得多、压损可忽略、可以直接插进罐里；科氏力精度更高并同时给流量，但需要把整股流体引进测量管。与超声声阻抗比：在洁净液体里音叉更简单可靠，但一进浆体就是超声的场合。与差压比：音叉不依赖液位和管路稳定性，安装位置自由得多。

一个常见的误区是把音叉当作"便宜版的浆体密度计"。在含固率 5% 以下、颗粒细、不磨蚀的浆体里它确实能用；到了选矿、洗煤这种量级，寿命会短到没有工程意义。

选煤厂浓缩池是个典型例子。入料和底流都是细粒煤泥水：黏土矿物黏附性强，底流又是絮凝沉降后的浓浆，最容易挂在叉根和叉间；挂上之后读数单向偏高，看起来却完全正常。这两个点更适合声窗与管壁齐平的超声声阻抗法，做法见选煤厂浓缩池入料与底流煤泥水浓度在线测量。

安装要点

• 叉股要完全浸没，且处在有流动的位置——死区里的介质不代表工艺状态。
• 避开泵出口的强湍流与气泡卷吸区，也避开罐壁附近的沉积层。
• 插入式安装时注意叉股方向：叉股平面应顺着流向，减少受力与挂料。
• 温度信号必须真实反映介质温度，不能只测管壁。

寿命：这类仪表唯一要问的问题

音叉在合适的介质里几乎不会坏，在不合适的介质里会稳定地、可预测地变差。选型时值得先把这几个问题问清楚：

• 介质里有没有硬颗粒？粒径多大、含量多少？石英类硬矿物即使含量很低，长期冲刷也会改变叉股形状。
• 会不会结晶或挂料？温度降低时介质会不会析出？停车后叉股会不会被物料包住？
• 有没有纤维？纸浆、污泥、含棉废水里，缠绕比磨蚀更快让读数失真。
• 能不能定期检查？如果这个点一年都打不开，那么"免维护"必须是真的免维护，而不是"暂时没坏"。

把这四个问题的答案写进选型表，比比较两家厂商的精度指标更能预测三年后的状态。