دانسیته‌متر، یک ابزار آزمایشگاهی است که برای اندازه‌گیری چگالی مواد مختلف استفاده می‌شود. این وسیله از اصول فیزیکی مختلفی برای تعیین چگالی استفاده می‌کند، از جمله اصل آرشیمدس که بر اساس آن، یک شیء سنگین‌تر از مایع به صورت شناور در آن می‌ماند. در ادامه به معرفی انواع دانسیته متر می¬پردازیم.

معرفی دانسیته متر

دستگاه دانسیته‌سنج یا چگالی‌سنج یک وسیله اندازه‌گیری است که برای تعیین دانسیته یا چگالی مواد مختلف استفاده می‌شود. دانسیته به معنای مقدار جرم موجود در هر واحد حجم است، و اندازه‌گیری آن می‌تواند برای انواع مواد از جمله مایعات، گازها، و حتی برخی اجسام جامد انجام شود.

وسایل اندازه‌گیری دانسیته ممکن است با استفاده از اصول مختلفی کار کنند که به نوع موادی که قرار است اندازه‌گیری شوند بستگی دارد. روش‌های معمول شامل استفاده از اصل آرشیمیدس (بر اساس تغییر در جرم مواد در حضور مایعات)، اصل شیروود (بر اساس تغییر در زمان عبور امواج اولتراسونیک) و روش‌های دیگر است.
با استفاده از دانسیته‌متر، می‌توان چگالی مایعات و جامدات را با دقت اندازه‌گیری کرده و اطلاعات مهمی از جمله ترکیبات، خواص و ویژگی‌های مختلف مواد را به دست آورد. دانسیته‌مترها در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله صنایع شیمیایی، پتروشیمی، غذایی، دارویی و کشاورزی. 
این ابزارها با دقت و سرعت بالا، به ما کمک می‌کنند تا چگالی مواد را به صورت دقیق و مطمئن اندازه‌گیری کرده و در فرآیندهای مختلف تولید و کنترل کیفیت بهره‌برداری کنیم.

تعریف دانسیته

دانسیته یا چگالی به معنای مقدار جرم موجود در هر واحد حجم است و با جرم و حجم یک شی مرتبط است. هر چه مقدار دانسیته بیشتر باشد، وزن بیشتری دارد و مقاومت بیشتری نیز نشان می‌دهد. این به این دلیل است که فضای خالی بین مواد تشکیل دهنده کمتر می‌شود و شی فشرده‌تر می‌شود. در علوم پایه، دانسیته به عنوان یک نسبت از جرم به حجم تعریف می‌شود و امروزه برای بررسی مقاومت و استحکام مواد ساختمانی استفاده می‌شود.

کاربرد دانسیته

دانسیته به عنوان یک مفهوم کلی مرتبط با چگالی و فشردگی مواد است که به ما اطلاع می‌دهد آیا یک جسم در یک سیال غرق می‌شود یا نه. در صنعت، بررسی دانسیته اهمیت بیشتری پیدا می‌کند زیرا مسئولیت نگهداری و پایداری سازه‌ها بر عهده‌ی آن است. از این رو، در بررسی و محاسبه دانسیته مواد و ابزارهای صنعتی دقت بالایی مورد نیاز است.

مواد مختلفی مانند نئوپان و ام دی اف، ورق‌های فلزی ترکیب شده با سایر مواد، ساندویچ پانل‌ها و سایر موادی که نقش مهمی در استحکام و پایداری سازه‌ها دارند، نیازمند بررسی دقیق دانسیته هستند.

عوامل مختلفی بر دانسیته متر تأثیر می‌گذارند، اما دو عامل اصلی که بر آن تأثیر دارند، فشار و دما هستند.

در شرایط فشار بالا، دانسیته متر افزایش می‌یابد، به این معنا که جرم موجود در هر واحد حجم بیشتر می‌شود. همچنین، در دماهای بالا، دانسیته متر کاهش می‌یابد؛ به این معنا که جرم موجود در هر واحد حجم کمتر می‌شود.
کاربردهای دانسیته متر در صنایع مختلف بسیار گسترده است:
1.    صنعت نفت و گاز: در اکتشاف و تولید نفت و گاز، دانسیته متر برای اندازه‌گیری ویژگی‌های مایعات موجود در مخازن نفتی و گازی استفاده می‌شود.
2.    شیمی و فیزیک: در آزمایشگاه‌های شیمی و فیزیک، دانسیته متر به منظور تعیین ویژگی‌های مواد و ترکیبات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
3.    صنعت هوافضا: در طراحی و ساخت مواد و سوخت‌های استفاده شده در صنعت هوافضا، دانسیته متر اهمیت زیادی دارد.
4.    ساخت و ساز: در طراحی و ساخت سازه‌ها و مصالح ساختمانی، دانسیته متر به عنوان یکی از عوامل مهم در تحلیل و طراحی سازه‌ها در نظر گرفته می‌شود.

اصل کار دانسیته متر

دستگاه دانسیته متر بر اساس اصول فیزیکی مانند اصل آرشیمیدس کار می‌کند. هنگامی که یک جسم در یک مایع قرار می‌گیرد، نیروی شناوری بر روی آن اثر می‌گذارد که به اندازه‌ای است که جبران کننده گرانش آن جسم در مایع باشد. اگر این نیروی شناوری برابر با وزن جسم باشد، جسم در مایع شناور می‌ماند؛ اما اگر بیشتر باشد، جسم به سمت بالا حرکت می‌کند و اگر کمتر باشد، جسم به سمت پایین حرکت می‌کند.
دانسیته متر از این اصل برای اندازه‌گیری دانسیته یا چگالی مایعات استفاده می‌کند. با اندازه‌گیری نیروی شناوری که بر روی دستگاه اعمال می‌شود، می‌توان دانسیته مایع را محاسبه کرد. این دستگاه‌ها به عنوان ابزارهای تجهیزات آنالیز فیزیکی استفاده می‌شوند و در صنایع مختلف از جمله صنایع آب، نفت و گاز، شیمیایی، و دارویی برای اندازه‌گیری دقیق دانسیته مایعات استفاده می‌شوند.

انواع دانسیته متر

•    دانسیته متر هیدومتر

هیدرومتر یک ابزار آزمایشگاهی است که برای اندازه‌گیری چگالی مایعات استفاده می‌شود. این وسیله معمولاً از شیشه ساخته شده و شامل یک ساقه استوانه‌ای و یک بالون است که با جیوه یا گلوله‌های سنگین شده است تا به صورت شناور باقی بماند. برای اندازه‌گیری چگالی مایع، هیدرومتر را در مایع قرار داده و محلی که سطح مایع هیدرومتر را قطع می‌کند، مشاهده می‌شود.

در داخل ساقه هیدرومتر، یک درجه کاغذی قرار دارد که به کمک آن وزن مخصوص مایع خوانده می‌شود. هیدرومتر در مایعات سبک به صورت عمیق‌تری فرو می‌رود نسبت به مایعات سنگین. بنابراین، برای اندازه‌گیری چگالی مایعات مختلف، نیاز به هیدرومترهای جداگانه است.

در بسیاری از صنایع، از هیدرومترهای متعددی برای افزایش دقت در اندازه‌گیری چگالی استفاده می‌شود. برای مثال، هیدرومترهایی با محدوده‌های مختلف برای اندازه‌گیری دقیق‌تر چگالی مایعات مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برای اندازه‌گیری چگالی مشتقات نفتی سنگین، نمونه را گرم می‌کنند و در مورد مشتقات نفتی سبک، آن‌ها را در دمای مشخص می‌کنند. برخی از هیدرومترها دارای یک دماسنج نیز هستند که به آن‌ها ترموهیدرومتر می‌گویند.

•    دانسیته متر پیکنومتر    

پیکنومتر یک ابزار آزمایشگاهی است که برای اندازه‌گیری چگالی مواد مختلف استفاده می‌شود. چگالی یکی از ویژگی‌های مهمی است که در تحلیل و بررسی مواد به کار می‌رود. این ویژگی به ما نشان می‌دهد که جرم یک واحد حجم از ماده مورد نظر چقدر است. به طور کلی، چگالی با استفاده از واحد گرم بر سانتی‌متر مکعب بیان می‌شود. در واحد SI نیز، چگالی به واحد کیلوگرم بر متر مکعب اندازه‌گیری می‌شود. برای محاسبه چگالی، جرم ماده را بر حجم آن تقسیم می‌کنیم.

در واقع، پیکنومتر یکی از وسایل است که برای اندازه‌گیری چگالی استفاده می‌شود. این وسیله معمولاً از شیشه ساخته شده و دارای یک پایه در پایین و یک قسمت برای اندازه‌گیری میزان زیرکشیدگی مایع در داخل آن است. برای اندازه‌گیری چگالی یک مایع، پیکنومتر به مقدار معینی از مایع پر می‌شود و سپس وزن آن در هوا و داخل مایع اندازه‌گیری می‌شود. با توجه به اختلاف وزن در دو حالت، می‌توان چگالی مایع را محاسبه کرد.

برای اندازه‌گیری چگالی جامدات نیز، پیکنومتر به مدت معینی در داخل مایعی با چگالی معیار قرار داده می‌شود و سپس میزان زیرکشیدگی آن جامد در مایع اندازه‌گیری می‌شود. با استفاده از این اطلاعات، چگالی جامد مورد نظر محاسبه می‌شود.

پیکنومتر در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی، دارویی، غذایی و مهندسی مواد استفاده می‌شود. این وسیله برای کنترل کیفیت مواد و محصولات و همچنین برای تحقیقات علمی و آزمایش‌های آزمایشگاهی بسیار مفید است.

•    اندازه گیری دانسیته با تعادل هیدرواستاتیک

فشار هیدرواستاتیک به فشاری گفته می‌شود که توسط مایعات در تعادل در هر لحظه از زمان به واسطه نیروی جاذبه فراهم می‌شود. این فشار با عمق اندازه‌گیری شده از سطح مایع متناسب است، زیرا وزن سیال در هنگام اعمال نیروی گرانش افزایش می‌یابد.

فشار مایع ممکن است ناشی از جاذبه، شتاب، یا نیروهای دیگری که هنگام قرارگیری در یک ظرف بسته به وجود آید. به عنوان مثال، در یک بطری آب، فشاری توسط لایه‌های آبی به کناره‌های بطری وارد می‌شود. هرچه به سمت پایین بطری حرکت کنیم، فشار اعمال شده توسط لایه‌های بالاتری از آب به فشار اضافی در پایین بطری منجر می‌شود.

•    دانسیته متر دیجیتالی 

دستگاه دانسیته‌سنج دیجیتال، یک ابزار است که برای اندازه‌گیری چگالی مواد استفاده می‌شود. چگالی به‌عنوان نسبت جرم به حجم ماده تعریف می‌شود و معمولا با واحدهایی مانند کیلوگرم بر متر‌مکعب در سیستم SI و گرم بر سانتی‌متر مکعب در سیستم cgs بیان می‌شود. 
دستگاه‌های دانسیته‌سنج دیجیتال مدرن بر اساس اصل لوله U شکل ارتعاشی عمل می‌کنند. این دستگاه‌ها، که به طور معمول از یک لوله شیشه‌ای با فرم U تشکیل شده‌اند، با تحریک شدن، ارتعاشی با فرکانس خاص را آغاز می‌کنند که بر اساس نمونه درونی تعیین می‌شود. با تعیین فرکانس متناظر، می‌توان چگالی نمونه را محاسبه کرد.
 این دستگاه‌ها ابزارهای بسیار موثری هستند که اندازه‌گیری سریع و دقیقی از چگالی مایعات را در یک دامنه گسترده‌ای از دما و فشار امکان‌پذیر می‌کنند و چگالی واقعی (در خلاء) را اندازه‌گیری می‌کنند. این دستگاه‌ها نیاز کمی به نمونه دارند، تقریباً ١ میلی لیتر تا ٢ میلی لیتر، و آسان در عمل و بدون نیاز به شرایط محیطی خاص یا کنترل دما هستند. 
در دانسیته‌سنج دیجیتال، ارتعاش سلول به طور مکانیکی یا الکترونیکی تحریک می‌شود و ثابت‌های دستگاه برای محاسبه چگالی نمونه از فرکانس ارتعاش یا دوره آن استفاده می‌شوند.

سخن آخر

تنوع محصولات و انواع مختلف دانسیته مترهای ارائه شده توسط شرکت آرکا راد، امکان انتخاب بهترین گزینه برای نیازهای مختلف آزمایشگاهی را فراهم می‌سازد. بنابراین، با انتخاب دانسیته مترهای آرکاراد، می‌توانید از عملکرد مطمئن و کیفیت بالای این تجهیزات برای انجام آزمایش‌ها و اندازه‌گیری‌های خود بهره‌مند شوید.

سوالات متداول

１.    دانسیته متر چیست؟ 
دانسیته متر ابزاری است که برای اندازه‌گیری چگالی مایعات یا جامدات استفاده می‌شود.

۲. چگالی چیست و چرا اندازه‌گیری آن مهم است؟ 
چگالی نسبت جرم به حجم ماده است. اندازه‌گیری آن به ما کمک می‌کند تا ویژگی‌های مهمی از جمله تراکم ماده را بفهمیم.

۳. چگونه دانسیته مایعات را با دانسیته متر اندازه‌گیری می‌کنیم؟ 
مایع مورد نظر را در یک ظرف ریخته و دانسیته متر را درون آن قرار داده و محلی که سطح مایع هیدرومتر را قطع می‌کند را یادداشت می‌کنیم.

۴. چگونه دانسیته جامدات را با دانسیته متر اندازه‌گیری می‌کنیم؟ 
جامد مورد نظر را در یک محیط مایع قرار داده و سپس دانسیته متر را درون مایع قرار داده و میزان شناوری آن را مشاهده می‌کنیم.

۵. چگونه می‌توان دانسیته مترها را کالیبره کرد؟ 
معمولا با استفاده از استانداردها یا مایع‌های کالیبره شده، دانسیته مترها را کالیبره می‌کنند.