밀도계

디지털 밀도계(비중계)는 진동 튜브에 삽입되는 U자 모양의 빈 유리 튜브를 사용합니다. 샘플로 충진된 이 튜브의 진동 빈도가 측정되는 것입니다. 튜브가 샘플로 채워지면 이 진동 빈도가 변합니다. 샘플의 질량이 높아질수록 진동 빈도는 낮아집니다. 이 진동 빈도가 측정되고 밀도로 전환됩니다. 이뿐 아니라 탁상형 디지털 밀도계는 내장형 Peltier 온도 조절 장치를 사용해 샘플의 온도까지 제어합니다.

밀도 측정, 정의, 방정식, 영향에 대한 추가 정보를 알아보려면 여기를 확인하십시오.

비중계, 밀도계 또는 밀도 측정기는 동일한 장비를 가리킵니다. 사용되는 국가나 지역에 따라 다른 용어가 사용됩니다. 이 장비는 액체 샘플에서 비중, 밀도 또는 관련 값을 측정하기 위해 U자 진동 튜브 기술을 사용합니다. 이 측정은 자동으로 수행되어 작업자의 영향을 줄이고 반복성을 향상시킵니다.

용액의 밀도는 수동 또는 디지털 방식으로 측정할 수 있습니다. 비중병, 비중계, 디지털 밀도계를 이용하여 밀도를 측정하는 방법에 대한 자세한 정보는 밀도를 측정하는 3가지 방법 가이드를 참조하십시오.

밀도와 그 관련 값(예: 비중, alcohol%, BRIX°, API 등급, Baumé, Plato 등)의 측정에는 비중병 및 비중계와 같은 수동 분석법이 흔히 사용됩니다. 이런 분석법들은 사용이 용이하고 비용이 매우 저렴하지만, 수동 조작 프로토콜의 매 단계마다 전문 지식이 필요하며 이는 종종 결과의 정확성과 신뢰성에 영향을 미칩니다.

비중병은 부피가 정해져 있는 유리 비커를 말합니다. 이 비커를 샘플 없이 칭량한 뒤(M1), 비커에 샘플을 충진하고 다시 칭량합니다(M2). M1과 M2 사이의 차이를 비커의 부피로 나눈 값이 샘플의 밀도가 됩니다.

비중계는 샘플 안에 잠긴 유리 물체를 말합니다. 짧은 평형 시간이 지나면 이 유리 물체가 특정 높이까지 떠오릅니다. 샘플 밀도가 높을수록 비중계가 떠오르는 높이는 낮아집니다. 여기에서의 평형 수준이 곧 밀도가 됩니다.

밀도 키트는 저울과 함께 사용됩니다. 부피가 정해져 있는 유리 물체를 공기 중에서 칭량한 뒤(M1) 샘플에 담근 뒤 다시 칭량합니다(M2). M1과 M2 사이의 차이(부력)를 유리 물체의 부피로 나눈 값이 샘플 밀도가 됩니다. 참조 액체(물, 에탄올 또는 사용자 정의)를 사용하여 특수 홀더로 고체의 밀도도 측정할 수 있습니다.

비중계 또는 밀도 측정기로도 알려져 있는 디지털 밀도계는 벤치탑 및 휴대용 장비로 사용 가능합니다. 디지털 밀도계는 진동 튜브 기술을 사용하여 단시간 동안 샘플 밀도를 매우 정확하게 측정합니다. 속이 빈 유리 튜브는 일정한 빈도로 진동합니다. 튜브가 샘플로 채워지면 이 진동 빈도가 변합니다. 샘플의 질량이 높아질수록 진동 빈도는 낮아집니다. 이 진동 빈도가 측정되고 밀도로 전환됩니다. 이뿐 아니라 탁상형 디지털 밀도계는 내장형 Peltier 온도 조절 장치를 사용해 샘플의 온도까지 제어합니다.

디지털 밀도계에 대한 자세한 정보와 이러한 디지털 밀도계가 수동 분석법과 다른 이유에 대해서는 다양한 측정 기법 비교를 참조하십시오.

디지털 밀도계에서 측정 셀로 사용되는 U자 모양의 빈 유리 튜브는 일반적으로 부피가 약 1mL입니다. 고장 없는 충진을 위해서는 더 큰 부피가 권장됩니다. 주사기의 경우 배수 튜브 일부도 샘플로 충진할 수 있도록 약 3 mL 내지 5 mL의 부피가 사용됩니다.

측정 시간은 샘플과 측정 셀 사이의 온도 차이, 샘플 유형에 따라 달라집니다. 또한 필요한 측정 정확도에도 좌우됩니다. 측정 시간은 온도 조절 기능이 없는 휴대용 디지털 밀도계 사용 시 일반적으로 몇 초 정도인 반면, 온도 조절 기능이 사용되는 탁상형 기기의 경우에는 약 2분 내지 5분에 이를 만큼 다양합니다.

일반적으로 밀도 측정기 또는 비중계로도 알려져 있는 밀도계는 특정한 측정 온도에서 공기와 물로 조정합니다. 이 온도는 측정 셀의 온도를 특정 온도까지(예: 20°C) 냉각시키거나 가열시키는 Peltier 소자로 조절됩니다. 먼저, 공기로 충진된 측정 셀의 빈도가 측정됩니다. 이 첫 측정 빈도는 공기의 밀도 값으로 지정됩니다. 그 후 물로 측정 셀을 충진하고, 이 물로 충진된 측정 셀의 빈도가 측정됩니다. 이 두 번째 측정 빈도는 물의 밀도 값으로 지정됩니다. 이 2점(two point) 조정은 물과 표준물질을 이용하거나 서로 다른 밀도 범위를 갖는 두 개의 표준물질을 이용하여 수행할 수도 있습니다.

귀하의 디지털 밀도 측정기를 조정하는 방법에 대해 자세히 알아보십시오.

이러한 밀도 측정기들은 원래 균질한 액체의 측정 용도로 설계되었으며 그러한 용도로 사용됩니다. 실제로 많은 다른 샘플들도 성공적으로 측정되고 있습니다. 펌핑 온도로 가열하는 과정을 통해 샘플의 점도를 36,000 mPa*s 미만으로 낮출 수 있는 경우(예: 파라핀)에는 SC1H 또는 SC30H와 같이 가열 자동화를 통해 밀도를 완전 자동 측정할 수도 있습니다. 점도가 더 높은 샘플이라도 공기층을 가두지 않는 주사기에 충진되거나 작업자가 일정하게 조절된 속도로 샘플을 눌러 약 15 cm의 좁고 긴 튜브에 통과시켜 배출하는 경우에는 수동으로 측정이 가능합니다. 측정 셀의 U자 모양 유리 튜브에 침투되는 샘플(예: 플루오르화수소산, 유리 부식용 액체 또는 페이스트)은 이러한 밀도 측정기로 측정해서는 안 됩니다.