[發明專利]液體表面張力測量儀和測量方法

有效

• 申請號: 201410097955.3
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN103940705A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 王健英;楊霖;魏似婕;張彪
• 申請（專利權）人: 上海中醫藥大學
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 周兵

技術領域

本發明涉及一種張力測量裝置和方法，特別是涉及一種液體表面張力測量儀和測量方法。

背景技術

表面張力是液體的基本物化性質之一，是研究有關表面現象和表面活性劑性能的重要參數。通常測定表面張力有多種方法，目前實驗室及物理化學教科書中，通常采用最大氣泡壓力法。由于最大氣泡壓力法實驗器材易得，操作方法相對易于學生理解表面張力的原理，因而長期以來是物理化學教學實驗的常見內容。

目前，市面上的最大氣泡法液體表面張力測量儀大致可分為兩類：以玻璃為主的傳統測量裝置和一體化設計的電子測量儀。

傳統測量裝置多用于教學實驗。由于外觀老套、搭建繁瑣，玻璃易碎、密封性差等原因，容易產生系統或人為誤差，精密度較低。傳統測量裝置不具備相應軟硬件，無法與電腦進行數據通信，不能進行在線操作。

一體化設計的電子測量儀的精密度高于傳統測量裝置，基本配有與電腦連接的端口或軟件。其缺陷在于價格昂貴，且無法調控氣泡大小和頻率，不便于教學實驗操作。因此這一類儀器大多會在企業或研究所中使用，難以廣泛應用于教學實驗中。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種液體表面張力測量儀和測量方法，用于解決現有技術中傳統測量液體表面張力裝置存在精密度低、難以適配電子化教學的缺陷，而一體化電子測量儀存在價格昂貴、不便于教學實驗操作缺陷的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種液體表面張力測量儀，包括氣泡發生單元、壓力感應單元、溫度檢測單元和顯示器。所述氣泡發生單元、所述壓力感應單元、所述溫度檢測單元分別與所述顯示器連接，所述氣泡發生單元和所述壓力感應單元連接。所述氣泡發生單元包括毛細管、微泵和第一電子驅動控制器，用于向液體表面輸出氣體產生氣泡。所述微泵上設有進氣口、出氣口和連接頭。所述毛細管的一端通過所述出氣口與所述微泵連接、另一端與液體表面相切。所述微泵通過所述連接頭與所述第一電子驅動控制器連接。所述第一電子驅動控制器與所述顯示器連接。所述壓力感應單元包括壓力傳感器和第二電子驅動控制器，用于檢測所述氣泡產生的壓力。所述毛細管、所述出氣口和所述壓力傳感器通過三通管相互連接。所述第二電子驅動控制器與所述壓力傳感器、所述顯示器連接。所述溫度檢測單元包括溫度檢測器和溫度傳感棒，用于檢測液體的溫度。所述溫度傳感棒一端與所述溫度檢測器連接，另一端深入液體內部。所述溫度檢測器與所述顯示器連接，檢測到液體溫度值后發送至顯示器。

優選地，所述毛細管的管口直徑為0.5-1mm。

優選地，所述第一電子驅動控制器包括第一單片機和第二單片機；所述第一單片機與所述微泵連接，用于控制所述微泵的氣體進出流量；所述第二單片機與所述第一單片機、所述顯示器連接，用于控制所述第一單片機的輸出電壓和電流頻率，并將輸出電壓和電流頻率值發送至所述顯示器。

優選地，所述第一電子驅動控制器還包括與所述第二單片機、所述顯示器連接的第三單片機，用于根據所述輸出電壓和電流頻率以及所述微泵的額定參數計算出所述微泵的氣體流量值，將所述氣體流量值發送至所述顯示器。

優選地，所述液體表面張力測量儀還包括與所述第二單片機連接，用于設定所述輸出電壓和電流頻率的按鍵。

優選地，所述第二電子驅動控制器包括第四單片機，所述第四單片機與所述壓力傳感器、所述顯示器連接，用于處理所述壓力傳感器輸出的壓力信號，得到氣泡壓力值，并將所述氣泡壓力值發送至所述顯示器。

優選地，所述液體表面張力測量儀還包括與所述氣泡發生單元、所述溫度檢測單元、所述壓力感應單元、所述顯示器通信連接，用于連接計算機的通信端口。

本發明還提供一種利用所述液體表面張力測量儀測量液體表面張力的方法，包括：所述液體表面張力測量儀通電后，所述溫度檢測器通過所述溫度傳感棒檢測到液體的溫度，將液體溫度值發送至顯示器，顯示器顯示所述液體溫度值；所述第一電子驅動控制器通過控制向所述微泵輸出的電壓和電流頻率來調節所述微泵向所述毛細管輸出氣體的流量，并將電壓和電流頻率值發送至顯示器，顯示器顯示所述電壓和電流頻率值；毛細管向液體表面輸出氣體，形成氣泡，通過所述三通管與所述毛細管連接的所述壓力傳感器檢測到壓力，向所述第二電子驅動控制器輸出壓力信號；所述第二電子驅動控制器處理所述壓力信號，得到氣泡壓力值，并將所述氣泡壓力值發送至顯示器，顯示器顯示所述氣泡壓力值。

優選地，所述輸出氣體的流量不超過所述微泵在所選介質時的最大流量和背壓。