CN2938074Y

CN2938074Y - 一种液体表面张力系数测定仪

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Publication number: CN2938074Y
Application number: CN 200620131314
Authority: CN
Inventors: 伊鑫; 罗莹; 柳青
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-08-18
Filing date: 2006-08-18
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2016-08-18

Abstract

本实用新型是一种采用拉脱法测量液体表面张力的液体表面张力系数测定仪，采用力传感器对拉力进行测量。最接近的现有技术在处理传感器微电压信号时采用放大后再测量的方法，测量精度低，在实验通过反复定标和数据拟和，计算出传感器测得的拉力值，过程繁琐；采用人工操作的升降机构使吊环(圈、“”形吊丝等)脱离液面，影响实验稳定性。本实用新型结构简单，操作方便，测量误差小，重复性好，其采用的测量显示仪表，精度高，可以直接显示传感器测得的拉力值；使用限流器调节液面高度使“”形吊丝脱离液面，无需人工操作，稳定性高。在实验过程中，物理现象清晰、直观，可用于物理教学之中，也可用于科学研究和工业中。

Description

一种液体表面张力系数测定仪

技术领域：

本实用新型涉及一种液体表面张力系数测定仪器，属于测量仪表技术领域。该仪器主要作为实验教学仪器用于物理教学之中，也可用于科学研究和工业中。

背景技术：

液体的表面张力系数是液体所具有的重要的物理性质之一，它的大小与液体的成分、纯度、温度、压力有关。测量液体表面张力系数有拉脱法、毛细管法、滴定法等，其中拉脱法测液体的表面张力系数在当今高校中比较常见。它是通过测量浸在液面上的吊环(圈、“”形吊丝等)脱离液面时的拉力从而求得表面张力，从而求得表面张力系数。在拉脱法实验中，测量张力的大小常常使用焦利称、扭称或高灵敏度的力传感器。

我国专利说明书ZL01254339.X中公开了一种液体表面张力系数测定仪，该仪器主要由高灵敏度力传感器、测量显示仪表、吊环、玻璃盘、升降杆、砝码组成。该仪器在使用时需要调解升降杆，使盛有待测液体的玻璃盘的高度下降，以形成液膜，由于人为操作会产生一定的干扰，很容易使形成的液膜提前破裂，影响测量精度。另外，该仪器的测量显示仪表由电源转换装置、放大装置、调零装置、数字电压表组成。由于高灵敏度力传感器电压信号的数量级为毫伏，一般的数字电压表不能够准确测量，因此使用放大装置将传感器的电压信号进行放大，再使用数字电压表进行测量，装置仪器庞大，并且由于在电压放大过程中存在一定的信号失真，需要使用若干个砝码对仪器进行反复定标，操作繁琐。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种结构精巧、精度高、操作方便的液体表面张力系数测量仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是由高灵敏度力传感器、测量显示仪表、玻璃盘、限流器、可调支架、载物台、“”形吊丝、底座、砝码组成。如图1所示。其中力传感器1与可调支架2的升降部分固定；玻璃盘3放在载物台4上；载物台4安装在可调支架2的固定部分；可调支架2与底座5固定；限流器6安装在玻璃盘3上；玻璃盘7放在底座5上、限流器6的正下方；测量显示仪表8安装在底座5上，可调支架2的旁边；“”形吊丝9通过丝线和挂钩，挂在力传感器1上，力传感器1通过电缆与测量显示仪表8连接。

本实用新型的测量显示仪表8是一台测试仪器，由于体积很小，可以直接安装在底座5上。它是由电源转换装置、电压检测装置、二极管显示器17、调零装置18、数值计算装置19组成。如图1所示。它通过电缆线与传感器相连接，提供传感器工作所需电压。传感器的输出电压信号经调零装置18、数值计算装置19后，通入电压检测装置，并在二极管显示器17上显示出来。同过调零装置和数值计算装置，可以使得二极管显示器17上的电压值与实际测量的力的大小值相同，而不用再通过线性拟合计算电压值与力的对应关系。

本实用新型的限流器6是一种控制液体流出速度的装置，该装置可以由一根软管、一个滚轮和一个带有小槽的卡盒构成，如图2所示，卡盒10中有一小槽11，滚轮12的滚轴在小槽11中滑动，通过滚轮12在卡盒10中的滚动，挤压软管13，以改变软管中流过液体的速度。

本实用新型的限流器6也可以是由玻璃管和中间有穿孔的玻璃塞组成，如图3所示。通过旋转玻璃塞14，调节玻璃塞中的穿孔15与玻璃管16的对应关系，达到控制液体流动的目的。

本实用新型的可调支架2是一种可以调节高度的架子。它是由固定部分，升降部分和旋钮组成。固定部分安装在底座5上。如图4所示，旋钮20安装在固定部分21的上部，旋钮与一个齿轮固定在同一根转轴上，升降部分22在固定部分21的内部，其一侧有小槽，槽中被加工成锯齿形的，正好与旋钮20上的齿轮咬合。通过旋转齿轮来调节升降部分22的高度。

本实用新型采用“”形吊丝9一般采用能被待测液体浸润的材料制成，例如铂、铝合金、聚乙烯、不锈钢、聚四氟乙烯等的一种，其直径一般为1.2-2.8毫米。“”形的长一般为20-50毫米，高一般在10-15毫米。采用“”形吊丝而不采用吊环的原因是使用“”形吊丝的测量结果更为精确，不用引入校正因子对测量结果进行修正，实验现象更加丰富、直观，物理概念清晰。

本实用新型的砝码用于对力传感器进行定标，在进行表面张力测定之前，需要对实验中使用的力传感器、数值计算装置进行定标，使显示器上显示的电压值正好等于砝码的质量。

本实用新型的底座5安装在四个可调支脚23上，可调支脚23是由螺母、螺杆构成的螺旋升降调节机构，用手旋转螺母时，可使底座上下移动，用于调节底座5的平衡。

本实用新型是一种利用力传感器进行液体表面张力测量的液体表面张力测定仪。与其它的液体表面张力测定仪相比，其突出的特点：一是使用限流器代替传统的升降装置来改变待测液体的高度，从而形成液膜，这种设计完全避免了人为操作的扰动对实验结果的影响；二是利用数值计算装置，使得二极管显示器上的电压值与实际测量的力的大小值相同，实际上完成了电压值与力值之间的换算过程，免去了传统实验中实验仪器反复定标、线性拟和数据、以及电压与力的计算。

附图说明：

图1为本实用新型的结构平面图。

图2是本实用新型中的限流器6第一种实施方式的剖视图。

图3是本实用新型的限流器6第二种实施方式的剖视图。

图4是本实用新型中的可调支架2的升降装置剖面图。

图5是本实用新型一种液体表面张力系数测定仪第一种实施方式的结构图。

图6是本实用新型一种液体表面张力系数测定仪第二种实施方式的结构图。

具体实施方式：

如图5所示的液体表面张力系数测定仪由力传感器1、可调支架2、玻璃盘3、载物台4、底座5、限流器6、玻璃盘7、测量显示仪表8、“”形吊丝9、可调支脚23、连接部件27组成。其中力传感器1通过固定螺丝25固定在连接部件27上，连接部件27通过螺丝28与可调支架2的升降部分固定；可调支架2通过齿轮咬合构成升降调节机构；玻璃盘3放在载物台4上；载物台4通过螺丝28固定在连接部件29上，连接部件29通过螺丝30与可调支架2的固定部分固定；可调支架2与底座5固定；限流器6采用如图2所示的卡槽、滚轮结构，安装在玻璃盘3上；玻璃盘7放在底座5上、限流器6的正下方；测量显示仪表8安装在底座5上，可调支架2的旁边；“”形吊丝9通过丝线和挂钩，挂在力传感器1上，力传感器1通过电缆、插头24与测量显示仪表8的输入端连接。底座5安装在4个可调支脚23上。

图6给出另一种表面张力系数测定仪的结构图，其中的限流器6采用了另一种限流设计，如图3所示，通过旋转玻璃塞14，调节玻璃塞中的穿孔15与玻璃管16的对应关系，来控制液体流出的速度。

在使用时，按照以下操作步骤进行：

1、将传感器的插头24接入测量显示仪表8的输入端，开机15分钟预热；

2、调节调零装置18的旋钮，对仪器进行调零，使显示器17上显示的数值为零；

3、将砝码挂在力传感器上，调节数值计算装置19的旋钮，使显示器17上显示的数值等于砝码的质量；

4、用千分尺测量“”形吊丝的长Λ；

5、升起可调支架，将经过表面清洗处理的“”形吊丝9挂在力传感器1上，将盛有待测液体的玻璃盘3放在载物台4上，此时限流器6是完全关闭的；

6、降下可调支架，使得“”形吊丝9完全浸没在待测液体中，且不与玻璃盘3相接触，调解限流器，使液体缓缓流出；

7、随着液面下降，“”形吊丝逐渐脱离液面，仔细观察显示器上的数值变化，记录“”形吊丝脱离液面瞬间的前后数值U1和U2；

8、由公式：σ＝(U1-U2)g/2l，求得被测液体的表面张力系数，g为当地的重力加速度。

本实验仪测量水等液体的表面张力系数误差小于3％。

当然，本实用新型的限流器6还可以采用其它结构，如使用海绵等阻碍液体流动的材料填充在玻璃盘3的出水管中，已达到减缓液体流动速度的目的。本实验新型的可调支架2也可以采用其它结构，如使用带有旋柄的螺丝将升降部分22与固定部分21固定，在需要调节支架高度时，松开螺丝进行调节。这样的变换均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种液体表面张力系数测定仪，由高灵敏度力传感器、测量显示仪表、玻璃盘、限流器、可调支架、载物台、“”形吊丝、底座、砝码组成，其特征是：力传感器(1)固定在可调支架(2)上，可调支架(2)与底座(5)固定；盛放被测液体的玻璃盘(3)放在载物台(4)上，载物台(4)与可调支架(2)固定；限流器(6)安装在盛被测液体的玻璃盘(3)上；玻璃盘(7)放在底座(5)上，限流器(6)的正下方；测量显示仪表(8)安装在底座(5)上，可调支架(2)的旁边；“”形吊丝(9)通过细绳和挂钩，挂在力传感器(1)上，传感器(1)通过电缆线与测量显示仪表(8)连接。

2、按照权利要求1所述的液体表面张力系数测定仪，其特征在于：测量显示仪表由电源转换装置、电压检测装置、二极管显示器、调零装置、数值计算装置组成。

3、按照权利要求1、2所述的液体表面张力系数测定仪，其特征在于：限流器(6)由一根软管、一个滚轮和一个带有小槽的卡盒构成，卡盒10中有一小槽11，滚轮12的滚轴在小槽11中滑动，通过滚轮12在卡盒10中的滚动，挤压软管13。

4、按照权利要求1、2所述的液体表面张力系数测定仪，其特征在于：限流器(6)由玻璃管和中间有穿孔的玻璃塞组成，通过旋转玻璃塞14，调节玻璃塞中的穿孔15与玻璃管16的对应关系，来控制液体流动。

5、按照权利要求1至4所述的任何一种液体表面张力系数测定仪，其特征在于：可调支架(2)由固定支架(21)，升降杆(22)和旋钮(20)组成；力传感器(1)与升降杆(22)固定；载物台(4)与固定支架(21)固定。

6、按照权利要求1至5所述的液体表面张力系数测定仪，其特征在于：通过可调支架(2)调节力传感器(1)的高度，通过限流器(6)调节液面高度从而形成液膜。