管道运输是实现液体长距离运输的重要方式。密度作为液体的物理性参数之一,目前广泛应用于工业生产、科学研究等方面,在液体管道运输的过程中,密度可以用来解决检测液体品质、多液体输送等实际问题,通过检测密度以保证运输过程的高效、安全。为此本文研制了一套管道内部液体密度在线检测系统,采用基于谐振式密度测量原理的振动直管式传感器,对液体密度进行实时、智能的检测。本课题研制的谐振管式密度计将用于检测石油的管道运输,同时可以兼顾其他液体密度的测量。本文主要从谐振管式密度计的测量原理、硬件电路、软件设计、仪器校准标定等几个部分展开,研究内容具体如下:详细介绍了振动管式液体密度测量法的测量原理,理论推导了振动直管频率与密度间的关系,对振动直管的谐振频率进行特性分析。采用ANSYS软件的模态分析对核心部件振动管进行模态仿真,从结构尺寸、直管形状、温度方面分析了振动管的振动规律及影响因素。通过理论仿真,确定7835型振动单直管作为传感器核心部件。根据选择的传感器建立液体密度在线测量系统,完成了密度计硬件和软件的设计。系统硬件部分设计了前级信号处理电路、单片机接口电路、谐振电路、Pt100温度测量电路等电路。激振电路部分激励压电陶瓷振动,并使振动管按照固有频率振动,通入液体后振动的总质量发生改变导致谐振频率改变,通过测量谐振频率的变化测得液体密度,谐振频率通过单片机测量。软件部分包含单片机和上位机两个部分。单片机采用C语言编写控制频率-密度的转换,上位机采用Lab VIEW编写实时在线监测液体密度。对搭建好的谐振管式密度计进行实验,进行单片机校频、稳定性等实验。选取10种不同密度的液体对密度计进行初步标定,通过最小二乘法拟合频率和密度的关系,确定K系数,对可能影响系统测量精度的因素进行分析。能够使系统在测量范围700～1200kg/m~3内液体密度的精度达到0.5kg/m~3。