CN202008458U - 自动界面张力测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种测量液体界面张力值的自动界面张力测定仪，较现有测定仪灵敏度高、测量精确度高，技术方案为：包括机箱、杠杆架、杠杆、铂金环、单片机、调零电位器、显示屏、控制键、样品自动升降机构、电磁线圈、电磁铁芯；杠杆设在杠杆架上方；杠杆架中部两侧各设有一立板，两立板之间固定连接一支撑钢丝，支撑钢丝垂直于杠杆，并从杠杆中部轴心穿过，支撑钢丝与杠杆交接处作为杠杆的支点；在杠杆架一端设有上位传感器、下位移传感器，杠杆一端悬挂一电磁铁芯，其端部处于上位移传感器、下位移传感器之间，电磁铁芯竖直穿入位于杠杆架下方的电磁线圈内；在杠杆另一端悬挂一铂金环，并设有可移动配重块，样品自动升降机构设在铂金环下方。

Description

自动界面张力测定仪

技术领域

本实用新型涉及一种测量液体界面、表面张力值的仪器，具体涉及一种用来测量油、水或油水混合物的界面张力值的自动张力检测仪。

背景技术

自动界面张力测定仪是一种采用脱离法原理，测出各种液体的界面、表面张力值的仪器，即在液体中浸入一个铂金环，通过测量铂金环脱离液面时的拉力求得表面张力。现有仪器主要由扭力丝、铂金环、精密杠杆架、单片机、显示器、电子测量仪、调零装置、测试蜗轮副等关键部件组成。操作时，先调零，通过测试蜗轮副的旋转对扭力丝施加扭力，并使该扭力与液面接触的铂金环对液体的表面张力平衡，当扭力丝的扭力继续增大时，被测液体表面被拉破时，扭力丝扭转的角度，经电子测量仪、单片机控制系统测量、转化、计算，得出张力值，并在显示器上输出。但是上述张力仪灵敏度低、测量张力值误差较大、精确度低、准确性低。

发明内容

本实用新型提供一种较以往测定仪灵敏度高、测量界面张力值精确度高、准确度高的自动界面张力测定仪。

本实用新型采用的技术方案是：包括机箱、杠杆架、杠杆、铂金环、单片机、调零电位器、显示屏、控制键，还包括样品自动升降机构、电磁线圈、电磁铁芯；杠杆设在杠杆架上方；杠杆架中部两侧各设有一立板，两立板之间固定连接一支撑钢丝，支撑钢丝垂直于杠杆，并从杠杆中部轴心穿过，支撑钢丝与杠杆交接处作为杠杆的支点；在杠杆架一端设有上位传感器、下位移传感器，杠杆一端悬挂一电磁铁芯，其端部处于上位移传感器、下位移传感器之间，电磁铁芯竖直穿入位于杠杆架下方的电磁线圈内；在杠杆另一端悬挂一铂金环，并设有可移动配重块，样品自动升降机构设在铂金环下方。

为使杠杆水平调零更准确、更精密，调零电位器分别为零点校正多圈电位器和砝码标定多圈电位器，零点校正多圈电位器、砝码标定多圈电位器与单片机连接。

为使平台更平稳升降，自动化程度高，所述样品自动升降机构由平台、螺纹套、升降螺杆、导向套、电机组成；平台与螺纹套顶端连接，螺纹套与升降螺杆配合，升降螺杆与电机输出轴连接；导向套设在螺纹套外部，在导向套内设有螺纹套位置传感器。

为方便校正平台的水平状态，平台上嵌有水平仪，在机箱底板下面设有三个可调螺栓座，其中两个可调螺栓座一前一后设在机箱底板一端，第三个可调螺栓座设在机箱底板另一端中间位置。

本实用新型的优点是：仪器灵敏度高、测量张力值精度高、准确度高，智能化程度高；全自动计算功能，具有汉字提示的人-机对话，全自动操作，杠杆零点调整更方便、更准确。

附图说明

图1是本实用新型的主视局剖示意图；图2是图1的右视局剖示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括机箱1、杠杆架23、杠杆21、传感器支架18、上位移传感器19、下位移传感器17、铂金环4、单片机11、用于杠杆水平调零的调零电位器2、27、显示屏8、控制键33、机箱1内的电磁线圈14和电磁铁芯15、样品自动升降机构，传感器支架18、杠杆架23、杠杆21、上位移传感器19、下位移传感器17设在机箱1的上部箱体内。

如图1、图2所示，在杠杆21的下方设有用于支撑、限位杠杆21的杠杆架23，杠杆架23一端与传感器支架18连接，传感器支架18上部、下部分别设有用于检测杠杆21端部位移变化的上位移传感器19、下位移传感器17，另一端设有一杠杆限位孔25，以避免杠杆21突然受力时大起大落。

如图1、图2所示，杠杆架23中部两侧各设有一立板22、26，两立板22、26之间固定连接一支撑钢丝16，支撑钢丝16垂直于杠杆21，并从杠杆21的中部轴心穿过，支撑钢丝16与杠杆21交接处作为杠杆21的支点；在杠杆架23一端设有上位传感器19、下位移传感器17，杠杆21一端悬挂一电磁铁芯15，其端部20处于上位移传感器19、下位移传感器17之间，电磁铁芯15竖直穿入位于杠杆架23下方的电磁线圈14内；在杠杆21另一端悬挂一铂金环4，并设有可移动配重块24，样品自动升降机构设在铂金环4下方。

为使杠杆调零更准确，调零电位器为分别为零点校正多圈电位器2和砝码标定多圈电位器27，零点校正多圈电位器2、砝码标定多圈电位器27分别与单片机11电连接。

零点校正多圈电位器2是按照有关标准设置的，属于现有技术，作用是使杠杆初步调零。工作原理是：在进行表面张力测定之前，通过调整零点校正电位器，改变电流、电压，然后，变化的电压、电流作为信号进入单片机，单片机处理，输出信号来改变电磁线圈电流，电磁铁芯因此受到的电磁引力发生变化，使杠杆做微小上、下移动。杠杆传感器组合将信号传递给单片机，单片机得出一个零点漂移参数，在显示屏上显示出来，通过调整零点校正多圈电位器，使零点漂移参数落在单片机预定的范围之内，以符合要求。

砝码标定多圈电位器27也是指按照有关标准设置的，属于现有技术，原理与上述相同，作用是当杠杆零点校正后，加上规定重量的砝码后进行调零即定标调零。定标也包括对灵敏度不同的传感器定标，通过调整砝码标定多圈电位器，使零点漂移参数也落在单片机预定的范围之内，以符合要求。

如图1、图2所示，样品自动升降机构从上到下由主要由平台6、螺纹套7、升降螺杆28、导向套30、电机32组成，平台6与螺纹套7上端连接，螺纹套7与其内部的升降螺杆28螺纹配合，升降螺杆28下端与电机32输出轴连接，导向套30设在在螺纹套7外部并与电机32外壳固定连接，在导向套30内上部、下部分别设有用于检测螺纹套7上升、下降极限工作位置的螺纹套位置传感器29、31，其作用也是对平台6升、降极限工作位置检测。

本实用新型的上位移传感器19、下位移传感器17、控制键33、电磁线圈14、显示屏8、零点校正多圈电位器2、砝码标定多圈电位器27、样品自动升降机构的螺纹套位置传感器29、31分别与单片机11电连接，样品自动升降机构的电机32经电机继电器与单片机11输出端口连接，并由单片机11控制其启停。

本实用新型的单片机11、控制电路及程序等所属技术领域技术人员可设计，单片机由电源、中央处理器CPU、RAM、ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等电路集成到一块硅片上构成的小型计算机系统，本实用新型可优选89C60型单片机，在此不再详述。

如图1所示，平台6上嵌有水平仪12，在机箱1底板下面设有三个可调螺栓座9、10、34，其中两个可调螺栓座9、34一前一后设在机箱1底板一端，第三个可调螺栓座10设在机箱1底板另一端中间位置。通过人工上调或下调可调螺栓座9、10、34，使水平仪12的气泡13落入水平仪中心孔内，从而使平台6处于高精度的水平状态。

本实用新型的工作过程及原理如下：

如图1、图2所示，首先人工手调可调螺栓座9、34、10，使平台6校正水平，把铂金环4插入铂金环套3内，调节可移动配重块24，使杠杆21大致调零平衡，然后打开电源，通过上、下位移传感器19、17，将位移变化转化为电压传入单片机11，单片机11输出信号将该电压或电流加在电磁线圈14上，电磁铁芯15受到电磁引力会发生微小位移，使杠杆21被进一步精密调零平衡，操作人员边观察显示屏8提示，边旋转零点校正多圈电位器2，使零点漂移参数被设置在一个标准范围内，加上砝码后，再旋转砝码标定多圈电位器27，使零点漂移参数也被设置在另一标准范围内。此时，杠杆21的平衡零点达到了预定的要求。

如图1、图2所示，把装有待测液体的样品杯5放在平台6上，操作控制键33，单片机11控制电机32正转，样品杯5缓缓上升，铂金环4逐渐进入样品杯5的液体中，进入一定程度时，导向套30内上部的螺纹套位置传感器29将信号给单片机11，停止上升，静止片刻。

静止时间到，单片机11控制电机32反转，样品杯5随缓缓下降，铂金环4穿过液体界面时受到向下的拉力值，即液体表面张力值，此力使杠杆21尤其是杠杆21的左端部发生向上或向下微小位移，上位移传感器19、下位移传感器17将该位移变化转化为电压输出，经单片机11输出给电磁线圈14，电磁铁芯15受到电磁引力发生改变，从而使杠杆达到新的平衡，另一方面，该转换电压经单片机11做数据处理、计算，得出张力值结果，并输出在显示屏8上。

当样品杯5继续下降至初始位置时，导向套30内下部的螺纹套位置传感器31将信号给单片机11，单片机11控制电机32停止，样品杯5停在初始位置，测定结束。

本实用新型的软件部分主要采用无标示按键技术，所谓的无标示按键技术是在按键上面没有功能标示，每个按键在不同状态时有不同的功能，完全依赖显示屏提示当前按键的功能及意义，简化了硬件设计。本实用新型采用4个控制键即可实现多种功能的控制。

Claims (4)

1.一种自动界面张力测定仪，包括机箱(1)、杠杆架(23)、杠杆(21)、铂金环(4)、单片机(11)、调零电位器(2、27)、显示屏(8)、控制键(33)，其特征在于：还包括样品自动升降机构、电磁线圈(14)、电磁铁芯(15)；杠杆(21)设在杠杆架(23)上方；杠杆架(23)中部两侧各设有一立板(22、26)，两立板(22、26)之间固定连接一支撑钢丝(16)，支撑钢丝(16)垂直于杠杆(21)，并从杠杆(21)中部轴心穿过，支撑钢丝(16)与杠杆(21)交接处作为杠杆(21)的支点；在杠杆架(23)一端设有上位移传感器(19)、下位移传感器(17)，杠杆(21)一端悬挂一电磁铁芯(15)，其端部(20)处于上位移传感器(19)、下位移传感器(17)之间，电磁铁芯(15)竖直穿入位于杠杆架(23)下方的电磁线圈(14)内；在杠杆(21)另一端悬挂一铂金环(4)，并设有可移动配重块(24)，样品自动升降机构设在铂金环(4)下方。

2.根据权利要求1所述的自动界面张力测定仪，其特征在于：调零电位器(2、27)分别为零点校正多圈电位器(2)和砝码标定多圈电位器(27)，零点校正多圈电位器(2)、砝码标定多圈电位器(27)与单片机(11)连接。

3.根据权利要求1所述的自动界面张力测定仪，其特征在于：所述样品自动升降机构主要由平台(6)、螺纹套(7)、升降螺杆(28)、导向套(30)、电机(32)组成；平台(6)与螺纹套(7)顶端连接，螺纹套(7)与升降螺杆(28)配合，升降螺杆(28)与电机(32)输出轴连接；导向套(30)设在螺纹套(7)外部，在导向套(30)内设有螺纹套位置传感器(29、31)。

4.根据权利要求3所述的自动界面张力测定仪，其特征在于：平台(6)上嵌有水平仪(12)，在机箱(1)底板下面设有三个可调螺栓座(9、10、34)，其中两个可调螺栓座(9、34)一前一后设在机箱(1)底板一端，第三个可调螺栓座(10)设在机箱(1)底板另一端中间位置。