機械式密度儀的基本原理與操作
1. 機械式密度儀的基本原理
根據測量標本密度的原理和方法，可制成以指針指示標本密度值的機械密度儀。其構造及工作原理如圖 4 -3 -10 所示，主體是壹個折式秤臂 AOB，兩臂 AO 和 BO 的長度 r 相等; AO 與 BO 之夾角為 ( 180° - φ) ，秤臂上裝有壹個指針 R。秤臂的質心可集中在轉軸O 上，工作時需先調秤臂處於隨遇平衡狀態。此外，儀器還配有壹個度盤，其上邊有密度值指示刻度 ρ 和固定標誌線 n ( 指標本在空氣中平衡的指針所指的位置) 。
測定標本密度時，先將標本用可以忽略其重量的細線懸掛在 B 端，調節 A 端砝碼的質量使指針與度盤上的標誌線 n 重合，如圖 4 - 3 - 10a 所示。這時 AO 與水平線夾角為α1，A 端砝碼質量為 m1; 而 B 端標本質量為 m，其平衡方程為
圖 4 -3 -10 機械式密度儀工作原理
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當將標本浸沒在水中時，如圖 4 - 3 - 10b 所示，由於標本受到水的浮力後使 B 端上升，隨之指針離開 n 線位置。重新平衡時 AO 與水平線夾角為 α2，則平衡方程應為
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式中: m'為標本在水中的質量。從式 ( 4 -3 -1) 和式 ( 4 -3 -2) 解出 m 和 m'並將它們代入式 ( 2 -3 -53) ，簡化後得
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由上式可解出
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可見，α2與標本的質量無關，φ 是儀器的構造常數，α1是由標誌線 n 確定的常數，因此相對密度 ρ/ρ0與 α2有單壹對應關系。給定壹系列密度值，由式 ( 4 -3 -4) 可計算出壹系列的 α2的值，將這些 α2的角度刻在度盤上並標上對應的密度值。
2. 機械式密度儀的使用方法
( 1) 調平儀器使刻度盤垂直;
( 2) B 端掛上掛鉤並同時調節配重螺絲，使轉動系統處於隨遇平衡狀態;
( 3) 掛上標本後，調整 A 端砝碼使指針指到刻度線 n;
( 4) 將標本浸入水中，平衡後指針所示的刻度值即為密度值。