ISO 15212-2:2002
(Main)Oscillation-type density meters — Part 2: Process instruments for homogeneous liquids
Oscillation-type density meters — Part 2: Process instruments for homogeneous liquids
Densimètres à oscillations — Partie 2: Instruments industriels pour liquides homogènes
La présente partie de l'ISO 15212 spécifie les exigences métrologiques et autres relatives aux densimètres à oscillation et à leurs unités fonctionnelles, utilisés dans des processus industriels pour tous types de liquides homogènes, y compris les gaz liquéfiés. Elle donne également des instructions et des méthodes d'installation, de préréglage, de réglage et d'étalonnage d'instruments industriels. Ces instruments sont soit des systèmes complets, soit des unités fonctionnelles pouvant être combinées pour former un système de mesurage complet. La présente partie de l'ISO 15212 ne spécifie pas la méthode d'utilisation des densimètres industriels pour des applications ou des produits particuliers tels que les produits pétroliers ou les boissons. De telles méthodes 'utilisation peuvent être définies par les institutions compétentes comme I'ISO ou les organes gouvernementaux responsables. La présente partie de l'ISO 15212 n'établit de spécification sur les instruments pour aucune application particulière. Pour cela, il convient de se reporter à la norme correspondante, traitant de la méthode d'utilisation. La présente partie de l'ISO 15212 s'adresse aux fabricants de densimètres et aux organismes chargés de la vérification et de la certification de la conformité des densimètres. De plus, la présente partie de I'ISO 15212 donne des recommandations pour le réglage et l'étalonnage de densimètres industriels par l'utilisateur. Les densimètres à oscillation pour laboratoires sont traitées dans l'ISO 15212-1.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15212-2
First edition
2002-03-01
Oscillation-type density meters —
Part 2:
Process instruments for homogeneous
liquids
Densimètres à oscillation —
Partie 2: Instruments industriels pour liquides homogènes
Reference number
ISO 15212-2:2002(E)
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ISO 2002
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ISO 15212-2:2002(E)
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ISO 15212-2:2002(E)
Contents Page
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principle and functional units . 2
4.1 Measuring principle . 2
4.2 Functional units . 2
5 Density sensor . 4
5.1 Sensor material . 4
5.2 Sensor design . 4
6 Requirements and tests . 4
6.1 General . 4
6.2 Density measuring transducer . 4
6.3 Liquid temperature measurement . 6
6.4 Display and output of results . 7
6.5 Auxiliary units and data transfer . 7
6.6 Safety requirements . 8
6.7 Electromagnetic compatibility . 8
7 Preadjustment and adjustment . 8
7.1 Preadjustment of process density meters . 8
7.2 Preadjustment of density measuring transducers . 8
7.3 Adjustment of installed density measuring transducers . 8
7.4 Adjustment of processing units . 8
8 Calibration . 9
8.1 Laboratory calibration . 9
8.2 In-situ calibration . 11
9 Process density meter accuracy . 13
9.1 Accuracy requirements . 13
9.2 Laboratory conformity test . 13
9.3 In-situ tests . 14
9.4 Test procedure and conformity assessment . 14
10 Installation . 15
11 Operating manual . 15
12 Marking . 16
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ISO 2002 – All rights reserved iii
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ISO 15212-2:2002(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting.
Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this part of ISO 15212 may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard ISO 15212-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 48, Laboratory glassware and
related apparatus, Subcommittee SC 4, Density measuring instruments.
ISO 15212 consists of the following parts, under the general title Oscillation-type density meters:
— Part 1: Laboratory instruments
— Part 2: Process instruments for homogeneous liquids
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iv ISO 2002 – All rights reserved
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ISO 15212-2:2002(E)
Introduction
Density values of pure water at different temperatures and information on how to calculate the density values at
different pressures can be found in ISO 15212-1:1998, annex A.
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ISO 2002 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 15212-2:2002(E)
Oscillation-type density meters —
Part 2:
Process instruments for homogeneous liquids
1 Scope
This part of ISO 15212 specifies metrological requirements, among others, for oscillation-type density meters as well
as for functional units (see 4.2) of oscillation-type density meters, which are used in process for all kinds of
homogeneous liquids. This includes liquified gases. Instructions and methods for installation, preadjustment,
adjustment and calibration of process instruments are also given. The instruments are either integral systems or
functional units, which can be combined into an integral measuring system.
This part of ISO 15212 does not describe the method of use of process density meters for particular applications or
products, e.g. petroleum products or beverages. Such methods of use can be defined by relevant institutions such as
ISO or responsible Government agencies.
This part of ISO 15212 does not define an instrument specification for any particular application. For this information
reference should be made to the relevant standard covering the method of use.
This part of ISO 15212 is addressed to manufacturers of density meters and to bodies, testing and certifying the
conformity of density meters. This part of ISO 15212 also gives recommendations for adjustment and calibration of
process density meters.
Oscillation-type density meters used in laboratories are addressed in ISO 15212-1.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this part of ISO 15212. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications
do not apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 15212 are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references,
the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain registers of
currently valid International Standards.
ISO 15212-1:1998, Oscillation-type density meters — Part 1: Laboratory instruments
IEC 61010-1, Safety requirements for electrical equipment for measurement, control and laboratory use — Part 1:
General requirements
IEC 61326-1, Electrical equipment for measurement, control and laboratory use — EMC requirements
Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML
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ISO 15212-2:2002(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this part of ISO 15212, the terms and definitions given in ISO 15212-1 and the following apply.
3.1
preadjustment
〈process density meter〉 adjustment performed in a laboratory environment before installation
NOTE Adjustment, see 3.1 of ISO 15212-1:1998.
3.2
laboratory calibration
〈process density meter〉 calibration for the intended entire working range of the instrument performed in a laboratory
environment before installation
NOTE Calibration, see 3.2 of ISO 15212-1:1998.
3.3
in-situ calibration
〈process density meter〉 calibration of the installed instrument for its actual working conditions in a process
environment
4 Principle and functional units
4.1 Measuring principle
The sensors used in density meters are electrically or mechanically induced oscillating systems, whose oscillation
frequencies or periods are a function of the liquid density. Depending on the sensor design, the liquid can either flow
through the sensor or the sensor can be immersed in the liquid. Instrument constants of the adjusted density meter
are used to calculate the sample density from the oscillation frequency or oscillation period and from associated
measurements, e.g. temperature or pressure.
4.2 Functional units
Oscillation-type process density meters shall consist of the following functional units:
a) a density sensor through which the liquid flows or which is immersed in the liquid;
b) a device to determine the density sensor temperature;
c) a device to condition and/or preamplify the density sensor signal;
d) a device to condition and/or preamplify the temperature sensor signal;
e) a unit for signal processing, output of results and functional monitoring.
Optional functional units of process density meters may be:
f) a temperature transducer to measure the liquid temperature (see item 6 in Figure 1);
g) a pressure transducer to measure the liquid pressure (see item 7 in Figure 1).
The functional units a) to d) are often referred to as density measuring transducer (see item 8 in Figure 1). The unit e)
can be referred to as processing or indicating unit (see item 5 in Figure 1) and may accept additional signals or
process parameters, e.g. from a flow meter.
The functional units, items 5 and 8 in Figure 1, can be integrated into a single instrument or can be separate units.
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2 ISO 2002 – All rights reserved
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ISO 15212-2:2002(E)
Key
1 Density sensor [see 4.2 a)]
2 Temperature sensor [see 4.2 b)]
3 Density sensor signal preamplification [see 4.2 c)]
4 Temperature sensor signal preamplification [see 4.2 d)]
5 Processing or indicating unit [see 4.2 e)]
6 Temperature transducer [see 4.2 f)]
7 Pressure transducer [see 4.2 g)]
8 Density measuring transducer
9 Liquid to be measured
10 Output (display, printer, interface)
Figure 1 — Functional units of a process density meter
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ISO 15212-2:2002(E)
5 Density sensor
5.1 Sensor material
Density sensor materials can be, for example, metal, metal alloys, coated metals or glass. The material is considered
to be suitable if it is compatible with the process liquids to be measured at the process conditions and with the
cleaning agents to be used in the density meter. Erosion, abrasion as well as special forms of corrosion shall be
considered in this respect since they have an impact on the accuracy of the instrument. The manufacturer shall
provide certificates about the sensor material on request.
5.2 Sensor design
Density sensors can be designed as straight, U-formed or omega-formed tubes. Other designs are tuning-forks,
cylinders, bells or membranes. All designs which conform with the functional principle in accordance with 4.1 can be
constructed.
6 Requirements and tests
6.1 General
All the tests of this clause are intended to be type tests.
6.2 Density measuring transducer
6.2.1 Drift
◦
6.2.1.1 Within 30 days, the drift of the measured density ∆ρ at a temperature of 20 C, at a pressure of 0,1 MPa
30
1)
to 0,2 MPa (1 bar to 2 bar) and at a typical flow rate specified in the manual shall not exceed 20 % of the maximum
permissible error specified by the manufacturer for the instrument.
If the working range of the density meter does not include the above mentioned conditions, the drift at the typical
measuring conditions of the density meter shall not exceed 40 % of the specified maximum permissible error.
6.2.1.2 The test for the drift determination shall be performed as follows:
— install the instrument, preadjusted by the manufacturer, to a liquid circulation system; suited liquids can be for
example water or mineral oil;
— switch on the instrument and attemper it for 24 h;
◦
— circulate the liquid through the instrument and record the density at least three times at (20± 0,1) C within
30 min;
— record the mean value ρ of the density measurement;
1
— repeat the density measurement (without a new adjustment) and mean value calculation ρ after a minimum of
2
30 days.
5 2
1) 1 bar= 10 N/m = 0,1 MPa.
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4 ISO 2002 – All rights reserved
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ISO 15212-2:2002(E)
Instrument, liquid circulation and thermostating device shall be in operation during the whole test.
During the minimum time period of 30 days between the two density measurements, the instrument shall be run at
◦ ◦
least 2 days at a temperature of (10± 1) C and another 2 days at a temperature of (30± 1) C.
To calculate the drift, ∆ρ , use the following equation:
30
ρ −ρ
1 2
∆ρ =
(1)
30
∆t
where ∆t is the difference in days between the two threefold measurements.
◦
If the density measuring transducer is not designed for a measuring temperature of 20 C, testing shall be performed
at the mean measuring temperature of the density measuring transducer. The increased and decreased temperature
◦ ◦
between the two density measurements shall be +10 C and −10 C from this mean measuring temperature.
6.2.2 Effect of liquid properties
6.2.2.1 The density measuring transducer shall be constructed in such a way, that the maximum permissible errors
are in accordance with the requirements given in 9.1 when measuring liquids with different sound velocities and,
where appropriate, having different viscosities.
6.2.2.2 For testing, use Newtonian liquids with known densities and sound velocities as well as, where appropriate,
known viscosities. They shall cover the intended application range of the density meter specified by the manufacturer
with regard to sound velocity and viscosity. Testing shall be performed in accordance with 9.2.
6.2.3 Deviation between liquid and sensor temperatures
6.2.3.1 The density measuring transducer shall be designed to minimize the deviation between liquid temperature
and sensor temperature. The density deviations due to this temperature deviation at constant flow and temperature
shall not exceed 50 % of the specified maximum permissible error of the density measuring transducer.
6.2.3.2 Testing shall be performed by comparing the densities determined by the density measuring transducer with
the actual densities of a suitable test liquid of known density at three different temperatures, being approximately the
lower, upper and mean value of the specified liquid temperature range. Ambient temperature shall be kept constant
◦
to within ± 1 C of the mean value for the specified ambient temperature range of the density measuring transducer.
For this test
— switch on the density measuring transducer and circulate the test liquid for at least 1h at a temperature as
specified above and at a suitable flow rate;
— determine the actual liquid temperature as mean value of the temperatures at the inlet and outlet of the density
transducer, measured by suitable thermometers;
— calculate the deviation between the actual density of the test liquid of known density at the actual liquid
temperature and the density displayed by the density measuring transducer;
— repeat the test at the two other temperatures specified above.
Ethanol, n-nonane or mineral oil are suitable test liquids for this test.
6.2.4 Effect of instrument parts oscillations
6.2.4.1 Measurement deviations arising from parasitic resonances of instrument parts on the density measuring
transducer shall not exceed 35 % of the maximum permissible error over the whole measuring range, specified for
the density measuring transducer by the manufacturer.
6.2.4.2 For testing, examine the oscillatory characteristics of the built-in density sensor provided by the
manufacturer. This test may not show any parasitic resonant points (see 3.3 of ISO 15212-1:1998) whose effects
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ISO 2002 – All rights reserved 5
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ISO 15212-2:2002(E)
exceed 35 % of the maximum permissible error specified for the density measuring transducer by the manufacturer
over the whole density measurement range.
6.2.5 Effect of instrument positioning
6.2.5.1 Unless otherwise specified by the manufacturer, the maximum permissible errors, in accordance with
Table 2 or in accordance with the manufacturer's specifications (see 9.1), shall not be exceeded if the position of the
◦
instrument is turned 90 from the vertical and horizontal sample flow direction.
6.2.5.2 Testing shall be performed in all three positions in accordance with 9.2 at constant temperature, pressure
and density.
6.3 Liquid temperature measurement
6.3.1 Built-in temperature sensor
6.3.1.1 If the process density meter is equipped with a built-in liquid temperature measurement, the temperature
sensor shall be fitted in such a way, that a good thermal contact with the liquid is guaranteed. The deviation between
the displayed and actual liquid temperatures shall not be greater than the maximum permissible error of the density
◦ −1 3
measuring transducer multiplied by the factor 0,2 C× kg × m .
−3 −1
NOTE This factor has been defined by assuming an extreme thermal density deviation of 2,4 kg× m K .
If the application range of the density measuring transducer is limited to aqueous liquids and water-containing
◦ −1 3
mixtures, the factor to be multiplied by the maximum permissible error can be increased to 0,5 C× kg × m .
6.3.1.2 Testing shall be performed by comparing the temperature determined by the built-in temperature sensor
with the actual liquid temperature at three different temperatures, i.e. approximately the lower, upper and mean value
◦
(preferably 20 C) of the specified liquid temperature range. Ambient temperature shall be kept constant to within
◦
± 1 C of the mean value for the specified ambient temperature range of the density measuring transducer. For this
test
— switch on the density measuring transducer and circulate water, or, if water is not suitable, a typical test liquid, for
at least 1h at a temperature as specified above and at a suitable flow rate;
— determine the actual liquid temperature as the mean value of the temperatures at the inlet and outlet of the
density measuring transducer, measured by suitable thermometers;
— calculate the deviation between the actual liquid temperature and the temperature displayed by the density
transducer.
The calculated deviations shall not exceed the maximum permissible error specified for the density measuring
◦ 3 −1 ◦ 3 −1
transducer multiplied by the factor 0,2 C× m × kg or 0,5 C× m × kg (see 6.3.1.1) at all three
temperatures.
6.3.2 Separate temperature transducer
If the processing unit of the density meter (see item 5 in Figure 1) is intended to indicate the liquid temperature
measured by an external temperature transducer (see item 6 in Figure 1), its error of measurement shall not exceed
◦ 3 −1
the maximum permissible error of the density measuring transducer multiplied by the factor 0,2 C× m × kg or
◦ 3 −1
0,5 C× m × kg (see 6.3.1.1).
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6 ISO 2002 – All rights reserved
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ISO 15212-2:2002(E)
6.4 Display and output of results
6.4.1 Display of results
The display of results shall be designed in such a way that
— the density is displayed in kilogram per cubic metre or gram per cubic centimetre together with the measurement
unit;
— the resolution of the density display on a digital scale the values given in Table 1;
— one scale interval on an analogue scale is equal to the maximum permissible error of the process density meter
1mm
and the spacing of the scale marks is minimum .
Table 1 — Resolution and maximum permissible errors
Maximum permissible error Resolution Factor
3 3
kg/m kg/m
1,0 0,1 1/10
0,5 0,1 1/5
0,20 0,01 1/20
0,10 0,01 1/10
A display may be part of a separate indicating unit comprising a computer or calculator used for the evaluation of the
density results.
6.4.2 Additional outputs
Optional displays shall be designed in such a way that
— the oscillation period or frequency is displayed on request and is clearly distinguished from the density display;
— the temperature of the liquid is displayed in degrees Celsius;
— the measurement unit is displayed together with the measurement value;
— the malfunctions are displayed;
— the instrument constants are displayed on request.
Additional instrument data, if available, may be displayed on request.
A visual check shall be performed to ensure that the resolution of the density display complies with the
manufacturer's specification in accordance with 9.1.
6.5 Auxiliary units and data transfer
If the density meter consists of several separated units or if additional devices are connected, the data shall be
transferred unchanged and unaffected.
Additional devices for showing measured data shall display those unchanged and unaffected.
The interfaces, data transfer and additional units shall be clearly defined and work without susceptibility to
interferences, i.e. they shall not influence the data nor cause any malfunctions.
If the interfaces, data transfer and additional units differ from these definitions or are faulty, the output of the
measured data shall be clearly recognized as invalid.
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ISO 2002 – All rights reserved 7
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ISO 15212-2:2002(E)
6.6 Safety requirements
The safety requirements specified in IEC 61010-1 shall be followed as far as they are applicable to oscillation-type
density meters.
Testing shall be performed in accordance with IEC 61010-1.
6.7 Electromagnetic compatibility
If not otherwise required by national or regional standards, the EMC requirements specified in IEC 61326-1 shall be
followed, as far as they are applicable to oscillation-type density meters.
Testing shall be in accordance with the above-mentioned standards.
7 Preadjustment and adjustment
7.1 Preadjustment of process density meters
The process density meter shall be preadjusted according to the manufacturer's instructions. Preadjustment is
performed by determining and setting the instrument constants (see 3.1 in ISO15212-1:1998). As a rule,
preadjustment is not possible after installation of the density meter in the process environment. It requires special
test rigs.
Preadjustment can be performed with air and distilled or de-ionized water and should be performed at the intended
operating temperature and operating pressure. The density values of water and of moist air are specified in
Tables A.1 and B.1 of ISO 15212-1:1998.
7.2 Preadjustment of density measuring transducers
The density measuring transducer shall be preadjusted in accordance with the manufacturer's instructions. It shall be
performed using a suitable processing unit that has been adjusted in accordance with 7.4 and calibrated in
accordance with 8.1.4.
Preadjustment can be performed with air and distilled or de-ionized water and should be performed at the intended
operating temperature and operating pressure. The density values of water and of moist air are specified respectively
in Tables A.1 and B.1 of ISO 15212-1:1998.
7.3 Adjustment of installed density measuring transducers
The adjustment after installation of the density measuring transducer in the process environment shall be performed
in accordance with the manufacturer's instructions. The adjustment is performed in order to minimize measurement
errors identified during calibration. Adjustment shall be performed using equations, sensor coefficients and
temperature, pressure and, where appropriate, sound velocity constants specified for the instrument by the
manufacturer.
After each maintenance of the instrument, an adjustment of the density meter shall be performed.
7.4 Adjustment of processing units
Processing units shall be adjusted in accordance with the manufacturer's instructions. Adjustment is performed by
determining and setting instrument constants.
A verification of the adjustment can be performed either by using a simulator or by setting fixed values for density
measuring transducer signals.
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8 ISO 2002 – All rights reserved
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ISO 15212-2:2002(E)
8 Calibration
8.1 Laboratory calibration
8.1.1 Test liquids
To calibrate process density meters in a laboratory environment in accordance with this part of ISO 15212, test
liquids shall be used whose densities and, if applicable, viscosities and sound velocities are known to be within the
measuring range specified by the manufacturer as well as the working ranges of temperature, pressure and flow.
The density values of the test liquids shall be determined traceable to national standards with an uncertainty of
measurement at the 95 % confidence level (k =23) that is not greater than 0% of the maximum permissible error
of the process density meter or of the density measuring transducer to be tested. The density determination of the
test liquids shall be performed right after the density values have been recorded from the process density meter
under calibration.
Calibrated oscillation-type density meters for laboratory use, hydrometers or pyknometers, for example, are suitable
instruments for the density determination of the test liquids.
The test liquids shall be selected with regard to the use of
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15212-2
Première édition
2002-03-01
Densimètres à oscillation —
Partie 2:
Instruments industriels pour liquides
homogènes
Oscillation-type density meters —
Part 2: Process instruments for homogeneous liquids
Numéro de référence
ISO 15212-2:2002(F)
©
ISO 2002
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ISO 15212-2:2002(F)
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Imprimé en Suisse
©
ii ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 15212-2:2002(F)
Sommaire Page
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe et unités fonctionnelles . 2
4.1 Principe de mesure . 2
4.2 Unités fonctionnelles . 2
5 Capteur de masse volumique . 4
5.1 Matériau du capteur . 4
5.2 Forme du capteur . 4
6 Exigences et essais . 4
6.1 Généralités . 4
6.2 Transducteur de mesure de la masse volumique . 4
6.3 Mesurage de la température du liquide . 6
6.4 Affichage et sortie des résultats . 7
6.5 Unités auxiliaires et transfert de données . 7
6.6 Exigences de sécurité . 8
6.7 Compatibilité électromagnétique . 8
7 Préajustage et ajustage . 8
7.1 Préajustage des densimètres industriels . 8
7.2 Préajustage des transducteurs de mesure de la masse volumique . 8
7.3 Ajustage des transducteurs de mesure de la masse volumique installés . 8
7.4 Ajustage des unités de traitement . 9
8 Étalonnage . 9
8.1 Étalonnage en laboratoire . 9
8.2 Étalonnage in situ . 11
9 Exactitude des densimètres industriels . 13
9.1 Exigences relatives à l’exactitude . 13
9.2 Essai de conformité en laboratoire . 13
9.3 Essais in situ . 14
9.4 Mode opératoire d'essai et évaluation de la conformité . 15
10 Installation . 15
11 Manuel d'utilisation . 15
12 Marquage . 16
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iii ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 15212-2:2002(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison
avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente partie de l'ISO 15212 peuvent faire l'objet
de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas
avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 15212-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 48, Verrerie de laboratoire et
appareils connexes, sous-comité SC 4, Instruments de mesure de la densité.
L'ISO 15212 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Densimètres à oscillation:
— Partie 1: Instruments de laboratoire
— Partie 2: Instruments industriels pour liquides homogènes
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ISO 2002 – Tous droits réservés iv
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ISO 15212-2:2002(F)
Introduction
Les valeurs de masse volumique de l'eau pure à différentes températures et le mode de calcul de ces valeurs de
masse volumique à différentes pressions peuvent être trouvées dans l'annexe A de l'ISO 15212-1:1998.
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v ISO 2002 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 15212-2:2002(F)
Densimètres à oscillation —
Partie 2:
Instruments industriels pour liquides homogènes
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 15212 spécifie les exigences métrologiques et autres relatives aux densimètres à
oscillation et à leurs unités fonctionnelles (voir 4.2), utilisés dans des processus industriels pour tous types de
liquides homogènes, y compris les gaz liquéfiés. Elle donne également des instructions et des méthodes
d'installation, de préréglage, de réglage et d'étalonnage d'instruments industriels. Ces instruments sont soit des
systèmes complets, soit des unités fonctionnelles pouvant être combinées pour former un système de mesurage
complet.
La présente partie de l'ISO 15212 ne spécifie pas la méthode d'utilisation des densimètres industriels pour des
applications ou des produits particuliers tels que les produits pétroliers ou les boissons. De telles méthodes
d'utilisation peuvent être définies par les institutions compétentes comme l'ISO ou les organes gouvernementaux
responsables.
La présente partie de l'ISO 15212 n'établit de spécification sur les instruments pour aucune application particulière.
Pour cela, il convient de se reporter à la norme correspondante, traitant de la méthode d'utilisation.
La présente partie de l'ISO 15212 s'adresse aux fabricants de densimètres et aux organismes chargés de la
vérification et de la certification de la conformité des densimètres. De plus, la présente partie de l'ISO 15212 donne
des recommandations pour le réglage et l'étalonnage de densimètres industriels par l'utilisateur.
Les densimètres à oscillation pour laboratoires sont traitées dans l'ISO 15212-1.
2Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 15212. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente partie de l'ISO 15212 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 15212-1:1998, Densimètres à oscillations — Partie 1: Instruments de laboratoire
CEI 61010-1, Règles de sécurité pour appareils électriques de mesurage, de régulation et de laboratoire — Partie 1:
Prescriptions générales
CEI 61326-1, Matériels électriques de mesure, de commande et de laboratoire — Prescriptions relatives à la CEM
Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure. BIPM, CEI, FICC, ISO, OIML, UICPA, UIPPA
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ISO 2002 – Tous droits réservés 1
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ISO 15212-2:2002(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 15212, les termes et définitions donnés dans l’ISO 15212-1 ainsi que
les suivants s'appliquent.
3.1
préajustage
〈densimètre industriel〉 ajustage réalisé en laboratoire avant l'installation
NOTE Ajustage, voir ISO 15212-1:1998, 3.1.
3.2
étalonnage en laboratoire
〈densimètre industriel〉 étalonnage de l'instrument pour l'ensemble de l'étendue de mesure prévue, en laboratoire,
avant l'installation
NOTE Étalonnage, voir ISO 15212-1:1998, 3.2.
3.3
étalonnage in situ
〈densimètre industriel〉 étalonnage de l'instrument installé pour ses conditions réelles de fonctionnement en
environnement industriel
4 Principe et unités fonctionnelles
4.1 Principe de mesure
Les capteurs utilisés dans les densimètres sont des systèmes oscillants à induction électrique ou mécanique, dont la
fréquence ou la période d'oscillation est fonction de la masse volumique du liquide. Selon la forme du capteur, le
liquide peut traverser le capteur ou bien le capteur peut être immergé dans le liquide. Les constantes du densimètre
réglé sont utilisées pour calculer la masse volumique de l'échantillon à partir de la fréquence ou de la période
d'oscillation et à partir des mesurages associés, par exemple de température ou de pression.
4.2 Unités fonctionnelles
Les densimètres industriels à oscillation doivent se composer des unités fonctionnelles suivantes:
a) un capteur de masse volumique que traverse le liquide ou qui est immergé dans le liquide;
b) un dispositif destiné à déterminer la température du capteur de masse volumique;
c) un dispositif destiné à traiter et/ou à amplifier au préalable le signal du capteur de masse volumique;
d) un dispositif destiné à traiter et/ou à amplifier au préalable le signal du capteur de température;
e) une unité assurant le traitement des signaux, la sortie des résultats et la surveillance fonctionnelle.
Les unités fonctionnelles en option des densimètres industriels peuvent être:
f) un transducteur de température destiné à mesurer la température du liquide (voir élément 6 sur la Figure 1);
g) un transducteur de pression destiné à mesurer la pression du liquide (voir élément 7 sur la Figure 1).
Les unités fonctionnelles a) à d) sont souvent regroupées sous l'appellation transducteur de mesure de la masse
volumique (voir élément 8 sur la Figure 1). L'unité e) peut être appelée unité de traitement ou unité indicatrice (voir
élément5 sur la Figure1) et elle est susceptible d'accepter des signaux ou des paramètres industriels
supplémentaires, par exemple en provenance d'un débitmètre.
Les unités fonctionnelles signalées comme éléments 5 et 8 sur la Figure 1 peuvent être intégrées pour former un
seul instrument ou rester séparées.
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2 ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 15212-2:2002(F)
Légende
1 Capteur de masse volumique [voir 4.2 a)]
2 Capteur de température [voir 4.2 b)]
3 Amplification préalable du signal de masse volumique [voir 4.2 c)]
4 Amplification préalable du signal de température [voir 4.2 d)]
5Unité de traitement ou unité indicatrice [voir 4.2 e)]
6 Transducteur de température [voir 4.2 f)]
7 Transducteur de pression [voir 4.2 g)]
8 Transducteur de mesure de la masse volumique
9 Liquide à mesurer
10 Sortie (affichage, imprimante, interface)
Figure 1 — Unités fonctionnelles d'un densimètre industriel
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ISO 15212-2:2002(F)
5 Capteur de masse volumique
5.1 Matériau du capteur
Les matériaux du capteur de masse volumique peuvent être, par exemple, du métal, des alliages métalliques, des
métaux revêtus ou du verre. Le matériau est considéré comme approprié s'il est compatible avec les liquides
industriels à mesurer dans les conditions industrielles et avec les agents nettoyants devant être utilisés dans le
densimètre. L'érosion, l'abrasion ainsi que des formes spécifiques de corrosion doivent être prises en compte ici, car
elles influent sur l’exactitude de l'instrument. Le fabricant doit, sur demande, produire des certificats sur le matériau
du capteur.
5.2 Forme du capteur
Les capteurs de masse volumique peuvent se présenter sous la forme de tubes droits, en U ou en oméga. D'autres
formes sont les diapasons, les cylindres, les cloches ou les diaphragmes. Toutes les formes compatibles avec le
principe de fonctionnement tel que spécifié en 4.1 sont acceptées.
6 Exigences et essais
6.1 Généralités
Tous les essais décrits dans le présent article sont censés être des essais de type.
6.2 Transducteur de mesure de la masse volumique
6.2.1 Dérive
◦
6.2.1.1 Sur une période de 30 jours, la dérive ∆ρ de la masse volumique mesurée à une température de 20 C,
30
1)
à une pression de 0,1 MPa à 0,2 MPa ( 1 bar à ) 2 baret à un débit type, spécifié dans le manuel, ne doit pas
dépasser 20 % de l'erreur maximale tolérée, spécifiée par le fabricant de l'instrument.
Si l'étendue de mesure du densimètre n'inclut pas les conditions énoncées ci-dessus, la dérive ne doit pas dépasser
40 % de l'erreur maximale tolérée spécifiée, dans les conditions de mesurage types du densimètre.
6.2.1.2 L'essai destiné à déterminer la dérive doit être réalisé comme suit:
— installer l'instrument, préajusté par le fabricant, en le reliant à un système de circulation de liquide; les liquides
qui conviennent peuvent être, par exemple, de l'eau ou des huiles minérales;
— mettre l'instrument sous tension et laisser s’équilibrer la température pendant 24 h;
◦
— faire circuler le liquide dans l'instrument et relever la masse volumique au moins trois fois à (20± 0,1) Cen
l’espace de 30 min;
— enregistrer la valeur moyenne ρ du mesurage de la masse volumique;
1
— procéder une nouvelle fois au mesurage (sans nouvel ajustage) et calculer la valeur moyenne ρ après au moins
2
30 jours.
L'instrument, le dispositif de circulation de liquide et thermostatique doivent être en fonctionnement pendant toute la
durée de l'essai.
5 2
1) 1 bar= 10 N/m = 0,1 MPa.
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4 ISO 2002 – Tous droits réservés
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ISO 15212-2:2002(F)
Pendant la période minimale de 30 jours entre les deux mesurages de la masse volumique, l'instrument doit
◦
fonctionner au moins deux jours à une température de (10± 1) C et deux autres jours à une température de
◦
(30± 1) C.
Pour calculer la dérive, ∆ρ , utiliser l'équation suivante:
30
ρ −ρ
1 2
∆ρ = (1)
30
∆t
où ∆t est la différence en jours entre les deux mesurages triples.
◦
Si le transducteur de mesure de la masse volumique n'est pas conçu pour une température de mesurage de 20 C,
l'essai doit être réalisé à la température de mesurage moyenne de ce transducteur. La hausse et la baisse de
◦ ◦
température entre deux mesurages de masse volumique doivent être de + 10 C et de − 10 C par rapport à la
température de mesurage moyenne.
6.2.2 Effet des propriétés du liquide
6.2.2.1 Le transducteur de mesure de la masse volumique doit être conçu de façon que les erreurs maximales
tolérées correspondent aux exigences énoncées en 9.1 lorsque l'on mesure des liquides de vitesses du son
différentes et éventuellement de viscosités différentes.
6.2.2.2 Pour les essais, utiliser des fluides newtoniens de masse volumique, vitesse du son et éventuellement
viscosité connues. Ces liquides doivent couvrir le domaine d'application prévu du densimètre, spécifié par le
fabricant, concernant la vitesse du son et la viscosité. Les essais doivent avoir lieu conformément à 9.2.
6.2.3 Écart entre la température du liquide et la température du capteur
6.2.3.1 Le transducteur de mesure de la masse volumique doit être conçu pour minimiser l'écart entre la
température du liquide et la température relevée par le capteur. Les écarts de masse volumique dus à cet écart de
température à débit constant et à température constante ne doivent pas dépasser 50 % de l'erreur maximale tolérée
spécifiée du transducteur de mesure de la masse volumique.
6.2.3.2 L'essai doit consister en une comparaison entre les masses volumiques déterminées par le transducteur de
mesure de la masse volumique et les masses volumiques réelles d'un liquide d'essai approprié de masse volumique
connue, à trois températures différentes, soit environ la valeur la plus basse, la valeur la plus élevée et la valeur
◦
moyenne de la plage de température spécifiée du liquide. La température ambiante doit rester constante à ± 1 C
de la valeur moyenne de la plage de température ambiante spécifiée du transducteur de mesure de la masse
volumique. Pour cet essai:
— mettre le transducteur de mesure de la masse volumique sous tension et faire circuler le liquide d'essai pendant
au moins 1h à une des températures spécifiées ci-dessus et à un débit approprié;
— déterminer la température réelle du liquide en faisant la moyenne des températures mesurées par des
thermomètres appropriés à l'entrée et à la sortie du transducteur de masse volumique;
— calculer l'écart entre la masse volumique réelle du liquide d'essai de masse volumique connue à la température
réelle du liquide, et la masse volumique affichée sur le transducteur de mesure de la masse volumique;
— répéter l'essai aux deux autres températures spécifiées ci-dessus.
Les liquides d'essai appropriés pour cet essai sont l'éthanol, le n-nonane ou les huiles minérales.
6.2.4 Effet des oscillations de parties de l'instrument
6.2.4.1 Les écarts de mesure dus à des résonances parasites de parties de l'instrument sur le transducteur de
mesure de la masse volumique ne doivent pas dépasser 35 % de l'erreur maximale tolérée spécifiée par le fabricant
pour le transducteur de mesure de la masse volumique sur l'ensemble de l'étendue de mesure.
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ISO 2002 – Tous droits réservés 5
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ISO 15212-2:2002(F)
6.2.4.2 Pour l'essai, examiner les caractéristiques oscillatoires du capteur de masse volumique intégré fourni par le
fabricant. Cet essai peut ne pas révéler, sur l'ensemble de l'étendue de mesure de la masse volumique, de point de
résonance parasite (voir 3.3 de l'ISO 15212-1:1998) dont les effets dépassent 35 % de l'erreur maximale tolérée,
spécifiée par le fabricant pour le transducteur de mesure de la masse volumique.
6.2.5 Effet du positionnement de l'instrument
6.2.5.1 Sauf spécification contraire du fabricant, les erreurs maximales tolérées selon le Tableau 2 ou selon les
◦
spécifications du fabricant (voir 9.1) ne doivent pas être dépassées si l'instrument est tourné de 90 par rapport au
sens d'écoulement vertical et horizontal de l'échantillon.
6.2.5.2 L'essai doit être réalisé conformément à 9.2, à température, pression et masse volumique constantes dans
les trois positions.
6.3 Mesurage de la température du liquide
6.3.1 Capteur de température intégré
6.3.1.1 Si le densimètre industriel est équipé d'un dispositif intégré de mesurage de la température du liquide, le
capteur de température doit être installé de façon à assurer un bon contact thermique avec le liquide. L'écart entre la
température affichée et la température réelle du liquide ne doit pas dépasser l'erreur maximale tolérée du
◦ −1 3
transducteur de mesure de la masse volumique, multipliée par le facteur 0,2 C× kg × m .
−3 −1
NOTE Un écart extrême de masse volumique en fonction de la température de 2,4 kg× m K a été pris comme hypothèse
pour la définition de ce facteur.
Si le domaine d'application du transducteur de mesure de la masse volumique se limite aux liquides et mélanges
◦ −1 3
aqueux, le facteur à multiplier par l'erreur maximale tolérée peut être porté à .0,5 C× kg × m
6.3.1.2 L'essai doit consister en une comparaison entre la température déterminée par le capteur de température
intégré et la température réelle du liquide, à trois températures différentes, soit environ la valeur la plus basse, la
◦
valeur la plus élevée et la valeur moyenne (de préférence 20 C) de la plage de température spécifiée du liquide. La
◦
température ambiante doit rester constante à ± 1 C de la valeur moyenne de la plage de température ambiante
spécifiée du transducteur de mesure de la masse volumique. Pour cet essai:
— mettre le transducteur de mesure de la masse volumique sous tension et faire circuler de l'eau ou, si l'eau n'est
pas appropriée, un liquide d'essai type, pendant au moins 1h à une des températures spécifiées ci-dessus et à
un débit approprié;
— déterminer la température réelle du liquide en faisant la moyenne des températures mesurées par des
thermomètres appropriés à l'entrée et à la sortie du transducteur de mesure de la masse volumique;
— calculer l'écart entre la température réelle du liquide et la température affichée sur le transducteur de mesure de
la masse volumique.
Les écarts calculés ne doivent pas dépasser l'erreur maximale tolérée, spécifiée pour le transducteur de mesure de
◦ 3 −1 ◦ 3 −1
la masse volumique et multipliée par le facteur 0,2 C× m × kg ou 0,5 C× m × kg (voir 6.3.1.1) aux trois
températures.
6.3.2 Transducteur de température séparé
Si l'unité de traitement du densimètre (voir élément 5 sur la Figure 1) est prévue pour indiquer la température du
liquide mesurée par un transducteur de température externe (voir élément 6 sur la Figure 1), l'erreur de mesurage de
ce dernier ne doit pas dépasser l'erreur maximale tolérée du transducteur de mesure de la masse volumique,
◦ 3 −1 ◦ 3 −1
multipliée par le facteur 0,2 C× m × kg ou 0,5 C× m × kg (voir 6.3.1.1).
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ISO 15212-2:2002(F)
6.4 Affichage et sortie des résultats
6.4.1 Affichage des résultats
L'affichage des résultats doit être conçu de façon que
— la masse volumique soit affichée en kilogrammes par mètre cube ou en grammes par centimètre cube avec
l'unité de mesure;
— la résolution de l'affichage de la masse volumique sur une échelle numérique corresponde aux valeurs données
dans le Tableau 1;
— un intervalle sur une échelle analogique soit égal à l'erreur maximale tolérée du densimètre industriel et les
graduations de l'échelle soient espacées d'au moins 1mm.
Tableau 1 — Résolution et erreurs maximales tolérées
Erreur maximale toléréeRésolution
Facteur
3 3
kg/m kg/m
1,0 0,1 1/10
0,5 0,1 1/5
0,20 0,01 1/20
0,10 0,01 1/10
Un afficheur peut faire partie d'une unité indicatrice séparée comprenant un ordinateur ou calculateur utilisé pour
l'évaluation des résultats de la masse volumique.
6.4.2 Sorties supplémentaires
Des affichages optionnels doivent être conçus de façon que
— la période ou la fréquence d'oscillation soit affichée sur demande et se distingue clairement de l'affichage de la
masse volumique;
— la température du liquide soit affichée en degrés Celsius;
— l'unité de mesure soit affichée avec la valeur de mesure;
— les anomalies de fonctionnement soient affichées;
— les constantes de l'instrument soient affichées sur demande.
Des données supplémentaires sur l'instrument peuvent être affichées sur demande si elles sont disponibles.
Un contrôle visuel doit être réalisé pour garantir que la résolution de l'affichage de la masse volumique répond bien
à la spécification du fabricant, conformément à 9.1
6.5 Unités auxiliaires et transfert de données
Si le densimètre se compose de plusieurs unités séparées ou si des dispositifs supplémentaires sont reliés, les
données doivent être transférées sans être modifiées ni altérées.
Les dispositifs supplémentaires destinés à représenter les données mesurées doivent afficher ces dernières sans
les avoir modifiées ni altérées.
Les interfaces, le transfert de données et les unités supplémentaires doivent être clairement définis et fonctionner
sans être sensibles aux parasites, c'est-à-dire qu'ils ne doivent pas affecter les données ni provoquer d'anomalie de
fonctionnement.
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ISO 15212-2:2002(F)
Si les interfaces, le transfert de données et les unités supplémentaires ne répondent pas aux exigences ci-dessus,
ou s'ils sont défectueux, la sortie des données mesurées doit être clairement reconnue comme non valide.
6.6 Exigences de sécurité
Les exigences de sécurité spécifiées dans la CEI 61010-1 doivent être respectées dans la mesure où elles sont
applicables aux densimètres à oscillation.
Les essais doivent être réalisés de la manière spécifiée dans la CEI 61010-1.
6.7 Compatibilité électromagnétique
Sauf exigence contraire dans des normes nationales ou régionales, les exigences de compatibilité
électromagnétique (CEM) de la CEI 61326-1 doivent être respectées dans la mesure où elles sont applicables aux
densimètres à oscillation.
Les essais doivent être réalisés conformément aux normes mentionnées ci-dessus.
7Préajustage et ajustage
7.1 Préajustage des densimètres industriels
Le densimètre industriel doit être préajusté conformément aux instructions du fabricant. Le préajustage consiste à
déterminer et à fixer les constantes de l'instrument (voir 3.1 de l'ISO15212-1:1998). En règle générale, le
préajustage n'est pas possible après l'installation du densimètre dans l'environnement industriel. Il nécessite des
montages d'essai spécifiques.
Le préajustage peut être effectué avec de l'air et de l'eau distillée ou déminéralisée, et il est recommandé qu'il ait lieu
à la température de fonctionnement et à la pression de fonctionnement prévues. Les valeurs de masse volumique de
l'eau et de l'air hum
...
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