[發明專利]一種同時測量膠體多項參數的探針

無效

• 申請號: 201110404317.8
• 申請日: 2011-12-08
• 公開（公告）號: CN102410873A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 蘇明旭;蔡小舒;龔智方;廖樂紅;吳建;劉海龍;馬力
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01H15/00
• 分類號: G01H15/00;G01H5/00;G01N15/02;G01R17/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種測量裝置，特別涉及一種同時測量膠體聲阻抗、聲速、zeta電位、顆粒粒徑的探針。

背景技術

當微小顆粒分散在分散相中，既不沉淀，也不溶解，該體系可以稱為膠體體系，通常規定膠體顆粒的大小為1～1000nm。它與生產、生活實際有著緊密的聯系，無論是在工農生產，還是日常生活的衣、食、住、行等各個方面，都會遇到與膠體有關的各種問題。膠體的zeta電位是膠體穩定性的重要參數，而其聲速，聲阻抗、粒徑都是膠體制備等的重要參數。目前還沒有一個簡單的探針來同時測量上述參數。

發明內容

本發明是針對現在膠體不可同時測量多項參數的問題，提出了一種同時測量膠體多項參數的探針，可同時測量膠體聲阻抗、聲速、zeta電位、顆粒粒徑各項重要參數。

本發明的技術方案為：一種同時測量膠體多項參數的探針，包括電聲探頭、超聲探頭和探針框架，電聲探頭和超聲探頭分別插入探針框架，并固定于探針框架的兩側，電聲探頭外層為保護外殼，保護外殼內壁設置有絕緣層，所述絕緣層靠保護外殼一側嵌有金屬環電極，金屬環電極焊接第一導線，絕緣層內電聲探頭中心軸位置設置超聲換能器，所述超聲換能器和石英緩沖塊上下放置，兩者的接觸面通過甘油耦合，所述石英緩沖塊的另一面鍍有金屬銀鍍層電極，金屬銀鍍層電極焊接第二導線，第一導線和第二導線通過同軸電纜輸出電信號，而聲信號通過超聲換能器上電纜輸入和輸出,超聲探頭的聲信號由存儲電纜輸出。

所述電聲探頭與超聲探頭在同一水平面上，且軸向中心線同線。

所述超聲換能器與超聲探頭為中心頻率相同的縱波探頭，且中心頻率在1M～１０MHZ之間。

所述超聲換能器通過甘油與石英緩沖塊無鍍層一側耦合連接，絕緣層一端安裝的金屬環電極與金屬銀鍍層電極在同一平面。

所述金屬銀鍍層電極厚度在0.1～1微米之間。

所述石英緩沖塊厚度大于2厘米。

本發明的有益效果在于：本發明同時測量膠體多項參數的探針，實現了膠體聲阻抗、聲速、zeta電位、顆粒粒徑各項重要參數的同時測量，方便使用。

附圖說明

圖1為本發明一種同時測量膠體多項參數的探針結構示意圖；

圖2為本發明一種同時測量膠體多項參數的探針中電聲探頭剖視圖；

圖3為本發明一種同時測量膠體多項參數的探針中電聲探頭仰視圖。

具體實施方式

如圖1所示一種同時測量膠體多項參數的探針結構示意圖，包括電聲探頭1、超聲探頭4和探針框架3組成，電聲探頭1和超聲探頭4分別插入探針框架3的兩側，電聲探頭1的電纜7輸出電信號，而電纜6輸入和輸出聲信號，超聲探頭4的聲信號由存儲電纜5輸出，2為樣品測量區。

如圖2和3所示電聲探頭的剖視和俯視圖，電聲探頭1包括保護外殼15，所述外殼內設置有絕緣層14，所述絕緣層14一端嵌有金屬環電極13，金屬環電極13焊接導線11，絕緣層內設置超聲換能器8，所述超聲換能器8和石英緩沖塊9一面緊密接觸，該接觸面通過甘油耦合，所述石英緩沖塊的另一面鍍有金屬銀鍍層電極10，銀鍍層10焊接導線12，導線11和導線12通過同軸電纜7輸出電信號，而聲信號通過電纜6輸入和輸出。

所述電聲探頭與超聲探頭4在同一水平面上，且軸向中心線同線。

所述電聲探頭內超聲換能器8與超聲探頭4為中心頻率相同的縱波探頭，且中心頻率在1M～10MHZ之間。

所述石英緩沖塊金屬銀鍍層10厚度在0.1～1微米之間。

所述石英緩沖塊9厚度大于2厘米。

當測量時先對探針參數進行校準，校準過程分二步，第一步將水放入樣品測量區2，通過電纜6引入脈沖信號，電聲探頭內超聲換能器8受激后發射超聲脈沖波，超聲波在石英緩沖塊中多次回波由電纜6導出，而超聲波透過樣品測量區2到達超聲探頭4的聲信號由存儲電纜5導出，存儲電纜5和電纜6導出的數據。第二步將已知zeta電位的標準液放入樣品測量區2，同樣激發超聲換能器8，由電纜7導出金屬銀鍍層電極10和金屬環電極13之間的電壓信號并存儲。校準后，測量樣品時將樣品放入測量區2，從電纜6引入脈沖信號激發超聲換能器8，分別導出記錄存儲電纜5，電纜6，同軸電纜7導出的數據。經過分析計算得出樣品的zeta電位、聲阻抗、聲速、顆粒粒徑。

通過與加入樣品水時的多次反射信號對比分析計算出膠體的聲阻抗，而電聲探頭與樣品接觸面上的金屬環電極和金屬銀鍍層電極之間的電壓信號由同軸電纜導出，通過與加入已知zeta電位的標準樣品時電壓信號分析計算得出樣品的zeta電位；同時穿透過緩沖塊并穿透樣品的聲信號由框架另一側的超聲探頭接收，通過互相關法，計算出聲速；同時通過對比樣品為水時的透射聲信號得出其衰減譜，經過計算機反演計算得出膠體內顆粒的粒徑。