[發明專利]基于STM32單片機智能控制的液體表面張力儀及其使用方法

在審

• 申請號: 202110563011.0
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113376059A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 段政;龔志仁;張琨;張軒策;許凌云
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳國強

本發明公開了一種基于STM32單片機智能控制的液體表面張力儀，包括上位機、匿名數傳、OLED顯示屏、單片機、微拉力計、液體表面張力系數測量儀、吊環、檢測杯和排水閥門、溫控系統；所述單片機電連接上位機、OLED顯示屏和微拉力計，所述微拉力計電連接液體表面張力系數測量儀，所述微拉力計線連接吊環，所述吊環浸入檢測杯的液體內，所述檢測杯側壁上設置有排水閥門，所述溫控系統接電源，且溫控系統的測溫探頭浸入檢測杯的液體中，溫控系統的加熱膜粘在檢測杯內壁上；本發明可以直接通過上位機上的波形圖、數碼管電壓顯示屏顯示的電壓、突變電壓值輕而易舉地得到表面張力突變對應的電壓值，進而求出張力。

技術領域

本發明屬于電子信息技術領域，涉及一種基于STM32單片機智能控制的液體表面張力儀及其使用方法。

背景技術

液體表面張力系數是液體的重要熱學參量，在眾多領域都得到了廣泛的應用，了解液體表面張力的性質與現象，并掌握測定液體表面張力系數的方法具有重要意義。目前主要的測量液體表面張力的途徑有吊環法、懸滴法、旋轉液滴法、最大氣泡壓力法等。

吊環法結合拉脫法是目前使用最為普遍的方法。然而傳統吊環法通常具有操作性差、誤差大、讀數不準確等問題。拉脫法的實驗過程中，數據會發生劇烈抖動，肉眼難以準確定位數據，造成數據的不確定度大大增加，嚴重影響實驗結果。傳統方法只能在特定溫度條件下測量數據，數據樣本少，可信度低。

綜上，我們采取了基于STM32單片機的液體表面張力儀實現智能準確測量液體表面張力的目的。該裝置適用于各種環境，且安裝便捷，操作簡單，較為實惠，很有推廣價值。

發明內容

發明目的：針對當前傳統測量表面張力方式通常具有的操作性差、誤差大、讀數不準確等問題，本發明提供了一種基于STM32單片機智能控制的液體表面張力儀及其使用方法，該裝置拋棄了傳統的數據采集方式，利用單片機來實現一體化測量分析并可視化的效果。本發明將溫度控制、上位機數據傳輸、波形顯示、跳變沿捕捉等功能集成在該裝置上，旨在簡單、快速、高效地實現表面張力測量。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于STM32單片機智能控制的液體表面張力儀，包括上位機、匿名數傳、OLED顯示屏、單片機、微拉力計、液體表面張力系數測量儀、吊環、檢測杯和排水閥門、溫控系統；所述單片機電連接上位機、OLED顯示屏和微拉力計，所述微拉力計電連接液體表面張力系數測量儀，所述微拉力計線連接吊環，所述吊環浸入檢測杯的液體內，所述檢測杯側壁上設置有排水閥門，所述溫控系統接12V電源，且溫控系統的測溫探頭浸入檢測杯的液體中，溫控系統的加熱膜粘在檢測杯內壁上。

進一步的，所述微拉力計通過航空插頭與單片機的插口相接。

進一步的，所述液體表面張力系數測量儀包括數碼管電壓顯示屏、峰值保持開關、調零旋鈕、航空插頭接口、電源開關與變壓器，且所述液體表面張力系數測量儀外接電源。

進一步的，所述單片機的型號為STM32F407ZGT6；OLED顯示屏為ALIENTEK型OLED顯示屏；微拉力計為LANGBOW微拉力計；液體表面張力系數測量儀為LB-TC液體表面張力系數測量儀；溫控系統為XH-W1308溫控系統；所述上位機為電腦。

進一步的，所述上位機和單片機之間通過有線傳輸或無線傳輸，所述有線傳輸為所述單片機自帶串口，通過USB轉TTL和上位機通信，所述無線傳輸為上位機和單片機之間通過匿名數傳連接實現無線通訊。

進一步的，所述吊環保持不動，排水系統的檢測杯內待測液體液面下降，吊環相對液面上升。

進一步的，所述加熱膜為聚酰胺加熱膜，聚酰胺加熱膜貼附于檢測杯內液體液面以下的側壁上。

一種STM32單片機智能控制的液體表面張力儀的使用方法，包括以下步驟：