通过我们多年的观察和了解，以及在实际应用中的体会认为:化工生产过程在线液体浓度自动分析类仪表应用不太理想的一个重要原因是介质温度自动补偿过程不能恰到好处的起到补偿作用，有时甚至事与愿违。下面以硫酸浓度分析仪为例谈谈看法:
一、被测介质温度测量滞后对液体密度测量的影响
国产分析仪器中，特别是在液体介质的测量过程中，大多数仪器是以介质组份为测量主变量，以介质温度补偿为辅助变量，测量过程是通过一系列电路实现的。
即由于温度变化引起密度变化的信号抵消了温度补偿信号。这个过程在温度变化很缓慢和温度变化区域较小的情况下，因为的绝对值很小，对仪表的示值影响较小，因此(1)式可简化为:
如果温度变化速率较大，温度变化辐度也较大，(2)式恒等关系就遭到破坏，这时仪表的示值就与实际分析的结果相差很大，有时甚至出现与实际组份变化相反的结果。这里主要有以下两个原因:
1.化工生产中液体的密度变化，受温度影响一般是非线性关系，如图1所示。图1为硫酸液体的密度受温度影响的变化曲线。
从图1看出，酸温在30℃以下，温度变化对比重影响较大，在65℃以上，温度对比重影响较小，因此温度补偿只能是在设计参考点附近很小区域内才能起作用，在这个区域内，密度受温度影响的变化轨迹与温度测量补偿信号的轨迹基本相等，即:
图2A为设计点，B为设计点附近的小区域。随着参考点的偏移，密度受温度影响曲线的斜率是变数，而温度补偿曲线的斜率一般是定数，有些由于测温元件也采用非线性元件，但两者的变化轨迹也难吻合，因此在实际中，温度变化偏离设计参考点愈远，式(4)遭到破坏愈严重，温度补偿效果就愈差。
2.温度测量是一个间接过程，与组份测量存在一个不定的相位差
根据热平衡关系，有保护套管的测量元件上温度变化规律是：
按照(5)式可绘出不同时间常数的有保护套管的过渡过程曲线如图3(曲线1为时间常数小的过渡过程曲线)。
由此可见，测量介质温度的变化，引起测温元件输出信号的改变，至少经过1分钟以上的时间，而受温度影响的密度测量输出信号(如比重、电位、电流、电化量、射线吸收量等)的改变几乎是随温度改变而变化，反应时间接近零。这样温度补偿信号远远滞后因受温度影响的组份测量变化信号。所以从微观上讲，温度自动补偿信号因受测量过渡过程的滞后作用，很难恰到好处地补偿受温度变化引起组分测量变化的偏差值。这两个变量测量的相位差与温度变化的幅度和速率有关，幅度越大，相位差越大，速率越快，相位差越大。
故此在仪表测量过程中常出现欠补偿，或过补偿而形成测量失准现象。
通过实地观察也证明这点，特别是在温度变化幅度较大的情况下，这个现象更为突出，所以单纯以电路作为补偿的手法是不够的，更难解决的是密度测量信号与温度补偿信号的同步问题。
二、稳定被测介质温度，使密度测量成为单值函数
通过上述分析和实践观察，我们认为应用传统的自动温度补偿方法是克服不了温度对密度自动测量的影响，要彻底消除这一影响，在现阶段，我们认为稳定介质温度是消除这一影响的最好办法。根据液体浓度公式：
如果做到这点，被测介质组份变化与密度变化就转变为单值函数。它们具有较好的对应关系，测量的灵敏度也较高。消除温度对密度测量的影响，可以采用恒定进入分析仪表部份介质温度的办法。恒温可采用水，风冷却法，或电加热法，具体可根据生产现场条件而定。由于被恒定的介质流量很小，温度是很好控制的，一般情况下稳定在±1℃以内是容易达到的。
三、应用与效益分析
以生产92.5%的硫酸为例，其工作过程如图4所示。
具体工作过程是根据T2的测量值，调节可控硅导通角，改变电加热器的通电量，达到控制酸温的目的，T1在这里是起前馈作用，以使酸温控制达到更佳状态，如果酸温变化不是很急据，可以不设T1。
被测介质温度恒定后，介质密度测量就容易了。我们在硫酸浓度的测量过程中采用浮力法。根据阿基米德原理:
然后将浮力的变化量转换为电信号△I表，△I表示为酸的百分浓度值。1984年我们仿照比重法，采用简单型电加热恒温法(恒温值为50℃)，用测量浮力的方式做过93%硫酸浓度自动分析试验，发现测量灵敏度较高，浮力与酸浓度变化也近似线性关系。酸温在±2℃范围内，仪表指示浓度与人工取样分析结果基本吻合，试验数据如表1所示。
从试验结果看，控制温度相对稳定(±≤2℃)仪表分析结果精度是很高的，完全能满足工业生产的要求。如果温度控制误差超过2℃，仪表分析误差逐渐增大，这正吻合了我们前面分析的现象。
实验表明，采用恒温方法测量93%硫酸浓度，仪表指示结果与人工分析结果相比仅相差0.78%。如果恒温控制效果更好些，仪表测量精度还可提高。这与过去采用温度自动补偿方法测量结果相比，可提高测量精度五倍以上。而且用这种方法测量具有仪表单元结构简单，仪表通用性、互换性好，系统使用可靠性高。在中大规模以上的化工生产过程中，有较好的适用性，特别是在老企业生产过程中，应用这种方法构成质量自动控制系统可以较大幅度提高企业经济效益。
我厂是一个具有30年生产历史的老厂，年产硫酸(100%)25万吨，如果采用自动控制系统，将比人工操作可平均降低浓度0.6%以上，全年可增产酸(100%)1500吨以上，每吨按200元计算，全年可增收30万元利润。
(湖南株洲化工厂 肖业明)
