CN205958411U - 一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置：包括步进电机、齿轮传动机构、用于放置被测液体的升降台以及用于测量被测液体的表面张力系数的测量单元，升降台的升降调节螺母通过齿轮传动机构与步进电机相连。本实用新型利用步进电机以及齿轮传动机构控制升降调节螺母，使升降台匀速升降，能使被测液体液面均匀下降，显著降低液面波动，增加测量精准度，减小实验误差。

Description

一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置

技术领域

本实用新型涉及教学实验仪器，具体涉及一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置。

背景技术

液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数，利用表面张力能够解释液体的许多现象，比如泡沫的形成、润湿和毛细血管现象等等。工业技术上，矿物的浮选技术和液体传输技术等都需要对表面张力进行研究；医学上，常依据体液及药液的表面张力特性为疾病诊断和药物性能提供判断依据。目前，采用拉脱法测量液体表面张力系数，相对传统的焦利称、扭秤等测量方法，具有灵敏度高、稳定性好、数字显示利于观察和读数等优点，因而广泛应用于各大高校物理实验室。拉脱法测量液体表面张力系数实验装置是由电压表、铁架台、微调升降台、力敏传感器及其固定杆、被测液体、吊环组成，当吊环垂直浸入被测液体后使液面匀速下降，通过测量力敏传感器的灵敏度K、吊环内径D₁、吊环外径D₂、吊环内外壁带起的液膜在破裂前一瞬间的电压值U₁及液膜在破裂后一瞬间的电压值U₂，应用实验公式计算液体表面张力系数α。但现有拉脱法测量液体表面张力系数实验装置由于手动旋转升降调节螺母调节升降台，很难精确把握升降速度，同时也会引起液面波动，一旦液面发生较大波动，会导致液膜过早破裂，电压表上的数值显示就会发生相应的改变，导致测量结果相对误差偏大。

发明内容

为了克服现有的拉脱法测量液体表面张力系数实验装置的不足，本实用新型提供一种能使液面匀速下降且不会导致液面明显波动的拉脱法测量液体表面张力系数实验装置，从而可以降低实验相对误差。

为达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

该实验装置包括步进电机、齿轮传动机构、用于放置被测液体的升降台以及用于测量被测液体的表面张力系数的测量单元，所述升降台的升降调节螺母通过齿轮传动机构与步进电机相连。

所述齿轮传动机构包括与所述步进电机相连的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮固定在所述升降调节螺母的周向上。

所述第一齿轮的直径小于所述第二齿轮。

所述实验装置还包括与所述步进电机相连的步进电机驱动器以及与所述步进电机驱动器相连的步进电机控制器。

所述实验装置还包括用于支撑所述升降台的底座，所述步进电机设置于所述底座上。

所述测量单元包括力传感器、环形吊片以及设置于所述底座上的支架，力传感器与所述支架相连，环形吊片与力传感器相连，所述升降台位于环形吊片的下方。

本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型利用步进电机以及齿轮传动机构控制升降调节螺母，使升降台匀速升降，能使被测液体液面均匀下降，显著降低液面波动，增加测量精准度，减小实验误差。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1.力传感器；2.固定力传感器的螺丝；3.吊钩；4.环形吊片；5.升降台；6.升降台调节螺丝；7.小齿轮；8.步进电机；9.底座螺丝；10.力传感器的输出端子；11.电压表；12.大齿轮；13.支架；14.升降调节螺母；15.固定步进电机的螺丝；16.驱动器；17.控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做详细说明。

参见图1，本实用新型所述拉脱法测量液体表面张力系数实验装置包括底座、支架13、力传感器1、环形吊片4、步进电机8(步进电机供电采用220V电源)、齿轮传动机构以及升降台5，支架13以及升降台5固定于底座上，步进电机8通过固定步进电机的螺丝15固定于底座上，力传感器1通过固定力传感器的螺丝2与支架13相连，环形吊片4通过与力传感器1相连的吊钩3悬挂于升降台5的上方。齿轮传动机构包括与步进电机8相连的小齿轮7以及与小齿轮7啮合的大齿轮12，大齿轮12固定在升降台5的升降调节螺母14的周向上，即升降台5的升降调节螺母14通过齿轮传动机构与步进电机8相连，当被测液体置于升降台5上后，通过步进电机8驱动升降调节螺母14旋转，使升降台5带动被测液体的液面上升或下降。尽管齿轮传动机构本身具有变速功能，但为了能够更好的调节升降调节螺母14的转速以及方便的控制旋转方向，还需要驱动器16和控制器17，即通过控制器17给出步进电机8的转速与旋转方向驱动命令，并传递给驱动器16，用驱动器16驱动步进电机8带动小齿轮7、大齿轮12，最终控制升降调节螺母14的转速和旋转方向，实现液面匀速升降。匀速降低液面可以使液膜不提前破裂，提高实验精准度。

开始实验前，利用支架13以及固定力传感器的螺丝2固定好力传感器1，用吊钩3勾住环形吊片4，利用升降台调节螺丝6使升降台处于合适高度(即与环形吊片4距离合适)，通过调节底座螺丝9使升降台5处于水平状态。设定好驱动器16和控制器17的值，使实验时液面能够在适宜速度下匀速下降。实验中，放置被测液体于升降台5上，当环形吊片4与被测液体完全接触后(当然也可以利用升降台升降保证环形吊片4与被测液体完全接触)，通过开关控制器17的停止启动键，使步进电机8匀速转动，引起升降台5匀速下降，从而使液面均匀下降，等到环形吊片4离开水面的一瞬间，记录与力传感器的输出端子10相连的电压表11所测量的电压值(液膜在破裂前一瞬间的电压值及在破裂后一瞬间的电压值)。随后通过开关控制器17的停止启动键停止步进电机8转动。

Claims (6)

1.一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置，其特征在于：该实验装置包括步进电机(8)、齿轮传动机构、用于放置被测液体的升降台(5)以及用于测量被测液体的表面张力系数的测量单元，所述升降台(5)的升降调节螺母(14)通过齿轮传动机构与步进电机(8)相连。

2.根据权利要求1所述一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置，其特征在于：所述齿轮传动机构包括与所述步进电机(8)相连的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮固定在所述升降调节螺母(14)的周向上。

3.根据权利要求2所述一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置，其特征在于：所述第一齿轮的直径小于所述第二齿轮。

4.根据权利要求1所述一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置，其特征在于：所述实验装置还包括与所述步进电机(8)相连的步进电机驱动器(16)以及与所述步进电机驱动器(16)相连的步进电机控制器(17)。

5.根据权利要求1所述一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置，其特征在于：所述实验装置还包括用于支撑所述升降台(5)的底座，所述步进电机(8)设置于所述底座上。

6.根据权利要求5所述一种拉脱法测量液体表面张力系数实验装置，其特征在于：所述测量单元包括力传感器(1)、环形吊片(4)以及设置于所述底座上的支架(13)，力传感器(1)与所述支架(13)相连，环形吊片(4)与力传感器(1)相连，所述升降台(5)位于环形吊片(4)的下方。