نمایش مبدأ برای لوله U شکل نوسانی

[[پرونده:U-Tube.jpg|بندانگشتی| لوله U شکل با محرک پیزو الکتریک]]
[[پرونده:Biegeschwinger.svg|چپ|بندانگشتی| اصل اندازه‌گیری چگالی دیجیتال]]
'''لوله U شکل نوسانی''' (Oscillating U-tube) تکنیکی برای تعیین [[چگالی]] [[مایع|مایعات]] و [[گاز]]ها بر اساس اندازه‌گیری الکترونیکی [[بسامد|فرکانس]] نوسان است که از مفهوم آن در نهایت مقدار چگالی محاسبه می‌شود. این اصل اندازه‌گیری بر اساس مدل جرم-فنر (Mass-Spring) است.

نمونه مدنظر در ظرفی با امکان نوسان پر می‌شود. فرکانس طبیعی این ظرف تحت تأثیر [[جرم (فیزیک)|جرم]] نمونه است. این ظرف یک [[لوله شیشه‌ای|لوله شیشه ای]] توخالی U شکل است که به صورت الکترونیکی با یک نوسان بدون میرایی تحریک می‌شود. دو شاخه از نوسانگر U شکل به عنوان المان فنری آن عمل می‌کنند.

جهت نوسان در سطح دو شاخه نرمال است. فرکانس ویژه نوسانگر تنها تحت تأثیر بخشی از نمونه است که درگیر نوسان می‌باشد. [[حجم|حجمی]] از نمونه که درگیر نوسان است توسط گره‌های دارای نوسان ثابت، در تکیه گاه‌های نوسانگر محدود می‌شود. اگر نوسانگر حداقل تا نقاط تکیه گاه خود پر شود، همان [[حجم]] دقیقاً تعیین شده، همیشه در بخش دارای نوسان قرار می‌گیرد، بنابراین مقدار اندازه‌گیری شده [[جرم (فیزیک)|جرم]] نمونه می‌تواند برای محاسبه چگالی آن استفاده شود.

در تراکم سنج‌های دیجیتال مدرن، از المان‌ها پیزو برای تحریک لوله U شکل استفاده می‌شود که به موجب آن پیکاپ‌های نوری دوره نوسان را تعیین می‌کنند. این دوره τ را می‌توان با وضوح بالا اندازه‌گیری کرد که رابطه ساده ای با [[چگالی]] ρ نمونه در نوسانگر دارد:

: <math>
\rho = A \cdot \tau^2 - B
</math>
A و B ثابت‌های ابزار مربوطه هر نوسانگر هستند. مقادیر آنها با [[کالیبراسیون]] با دو ماده با چگالی دقیق ρ۱ و ρ۲ تعیین می‌شود. ابزارهای مدرن پس از دو اندازه‌گیری کالیبراسیون که بیشتر با [[اتمسفر زمین|هوا]] و [[آب]] انجام می‌شود، ثابت‌های A و B را محاسبه و ذخیره می‌کنند. آنها از ابزار مناسبی برای جبران تأثیرات مزاحم بر روی نتیجه اندازه‌گیری استفاده می‌کنند. به عنوان مثال تأثیر [[گران‌روی|ویسکوزیته]] نمونه و غیرخطی بودن ناشی از جرم محدود ابزار اندازه‌گیری و همچنین اثرات پیری شیشه (نوسانگر مرجع) از جمله این موارد است.

A و B ثابت‌های ابزار مربوطه هر نوسانگر هستند. مقادیر آنها با [[کالیبراسیون]] با دو ماده با چگالی دقیق ρ۱ و ρ۲ تعیین می‌شود. ابزارهای مدرن پس از دو اندازه‌گیری کالیبراسیون که بیشتر با [[اتمسفر زمین|هوا]] و [[آب]] انجام می‌شود، ثابت‌های A و B را محاسبه و ذخیره می‌کنند. آنها از ابزار مناسبی برای جبران تأثیرات مزاحم بر روی نتیجه اندازه‌گیری استفاده می‌کنند. به عنوان مثال تأثیر [[گران‌روی|ویسکوزیته]] نمونه و غیرخطی بودن ناشی از جرم محدود ابزار اندازه‌گیری و همچنین اثرات پیری شیشه (نوسانگر مرجع) از جمله این موارد است.

در سال ۱۹۶۷ شرکت Anton Paar GmbH اولین دانسیته سنج دیجیتالی برای مایعات و گازها را با استفاده از اصل نوسان لوله U در [[:de:ACHEMA|ACHEMA]] ارائه کرد.

== منابع ==
* اتو کراتکی و همکاران، <nowiki>«</nowiki>دستگاهی برای تعیین چگالی». <nowiki>''</nowiki> پتنت ایالات متحده ۳۵۲۳۴۴۶، https://patents.google.com/patent/US3523446
* استابینگر، هانس: «اندازه‌گیری چگالی با استفاده از مبدل‌های نوسانی مدرن»، واحد استانداردهای بازرگانی یورکشایر جنوبی، شفیلد ۱۹۹۴
* [[سازمان بین‌المللی استانداردسازی|ISO]] 15212-1

== پیوند به بیرون ==
* [http://www.anton-paar.com/ Anton Paar GmbH]
* [http://www.lab-stabinger.at/ دکتر هانس استابینگر]
[[رده:ابزارهای سنجش]]