[發明專利]一種基于軸對稱液滴輪廓曲線的表面張力測量方法

有效

• 申請號: 201910181440.4
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109916780B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 王軍;楊莉萍;雒彩云;鐘秋;李會東;陶冶;徐子君;汪文兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;張力允

本發明提供一種基于軸對稱液滴輪廓曲線的表面張力測量方法，其需要的樣品少，計算過程簡單，方便快捷。本發明通過以下的技術方案實現。一種基于軸對稱液滴輪廓曲線的表面張力測量方法，包括如下步驟：拍攝懸掛的液滴圖像，提取液滴輪廓曲線；在所述液滴輪廓曲線上選定一個測量點；測量出所述液滴輪廓曲線上與選定的所述測量點相關的下述幾何參數并利用下述公式計算出液體的表面張力：

技術領域

本發明屬于物性測量技術領域，涉及一種基于軸對稱液滴輪廓曲線的表面張力測量方法。

背景技術

表面張力是流體力學中重要的熱物理性質之一，對流體界面傳熱、傳質以及微縮通道的流動、傳熱均有重要影響，從而也成為相關研究的重點。而表面張力測量可以為人們提供氣液、液液之間相互作用的相關信息。通過這些信息，可以推斷出材料的粘附、浸潤、生物相容、潤滑、吸附等各種重要特性，從而為相關的科學技術發展提供重要支持。

測量方法主要有最大氣泡法、最大拉力法、毛細管法、滴重法、滴外形法等。其中滴外形法需要的測量樣品少，精度較高，使用溫度范圍廣，得到廣泛應用。但是滴外形法是對液滴輪廓上的每個點進行擬合求解，涉及到微分方程和最優化求解，求解過程復雜。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題而提供一種基于軸對稱液滴輪廓曲線的表面張力測量方法，其需要的樣品少，計算過程簡單，方便快捷。

本發明通過以下的技術方案實現。一種基于軸對稱液滴輪廓曲線的表面張力測量方法，包括如下步驟：

拍攝懸掛的液滴圖像，提取液滴輪廓曲線；

在所述液滴輪廓曲線上選定一個測量點；

測量出所述液滴輪廓曲線上與選定的所述測量點相關的下述幾何參數并利用下述公式計算出液體的表面張力：

式中σ為液體的表面張力，Δρ為液體與氣氛的密度差，g為當地的重力加速度，P為過所述測量點的水平面截取所述液滴后的截面處方向向下的壓力，R為過所述測量點的水平面截取所述液滴后形成圓面的半徑，θ為所述測量點在所述液滴上的切線與水平面的傾斜角，V為過所述測量點的水平面截取所述液滴后截面下部的所述液滴的體積。

本發明具有以下技術優勢：

1.通過對懸滴表面上的一點的幾何參數測量和對其相關的液體體積的測量，能夠較為簡單地得到表面張力數值，不需要復雜的計算，節省計算時間。

2.對于表面張力不均勻的情況，也能夠簡單地得到液體上任一點的表面張力。

優選地，當所述液滴的上端面為平面時，所述壓力P通過公式P＝ΔρgH得到，其中H為所述截面距離所述液滴的上端面的高度。

可以是，還包括如下步驟：

將所述圖像在高度方向上按像素分層，每層的高度僅為一個像素；

所述體積V通過公式進行計算，其中h為圖像每個像素的真實高度，i為所計算的像素層，i＝0為測量點所在的像素層，i＝N為液滴輪廓曲線頂點的像素層，r為第i像素層上的液滴輪廓曲線的半徑。

附圖說明

圖1軸對稱懸滴輪廓曲線參數圖。

附圖標記：

1 液滴輪廓曲線，

2 輔助平臺，

3 標尺，

4 測量點，

5 用于計算液滴體積的像素層。

具體實施方式