本發(fā)明涉及測(cè)量檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

液體的表面張力系數(shù)是表征液體性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)、物理、化學(xué)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。拉脫法是測(cè)量液體表面張力系數(shù)常用的方法之一。其優(yōu)點(diǎn)在于：用秤量?jī)x器直接測(cè)量液體的表面張力，測(cè)量方法直觀，概念清楚。不足之處在于：通過(guò)測(cè)量液膜破裂瞬間的拉力極限值來(lái)計(jì)算液體的表面張力系數(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作者的實(shí)驗(yàn)操作技能以及測(cè)量拉力儀器的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力有較高的要求，這就使得測(cè)量結(jié)果容易出現(xiàn)較大誤差，不利于該方法的普及。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、無(wú)需增加設(shè)備投入的基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法，液體盛放于盛液槽內(nèi)，盛液槽的上端開口，盛液槽內(nèi)設(shè)有一用于帶動(dòng)盛液槽內(nèi)液體的液膜拉伸的π形框，π形框的上端連接有測(cè)量拉伸過(guò)程中拉力f的力傳感器，π形框的上方設(shè)有觀察π形框兩側(cè)明顯的暗帶的測(cè)微目鏡，盛液槽設(shè)于升降旋鈕上，升降旋鈕外側(cè)套設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶的一端內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶的另一端連接轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器；測(cè)量方法包括以下步驟：

1）、依照拉脫法進(jìn)行液膜拉伸時(shí)，選取平行光垂直液面照射，

2）、通過(guò)力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量拉伸過(guò)程中拉力f隨時(shí)間的變化情況；

3）、通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量液膜高度h隨時(shí)間的變化情況；

4）、通過(guò)測(cè)微目鏡觀察π形框兩側(cè)明顯的暗帶，

5）、測(cè)量液膜底部單側(cè)寬度d；

6）、利用液膜底部單側(cè)寬度d和液膜高度h得到液面傾角θ隨時(shí)間的變化關(guān)系；

7）、對(duì)拉力f和液面傾角θ及π形框?qū)挾?i>l進(jìn)行線性擬合得到斜率值，所得斜率值即為待測(cè)液體的表面張力系數(shù)大小。

進(jìn)一步地，所述力傳感器的測(cè)量范圍為0~0.098n，靈敏度為3.0000v/n,分辨率為0.03mn。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器的角度分辨率為0.09°，位置分辨率為0.002m。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，基于拉脫法的液膜拉伸過(guò)程中，其底部單側(cè)寬度d沒(méi)有變化，而液膜高度h隨著拉力f的增加而發(fā)生變化，選取平行光垂直液面照射，通過(guò)力傳感器（測(cè)量范圍為0~0.098n，靈敏度為3.0000v/n,分辨率為0.03mn）實(shí)時(shí)測(cè)量拉伸過(guò)程中拉力f隨時(shí)間的變化情況；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器（角度分辨率為0.09°，位置分辨率為0.002m）實(shí)時(shí)測(cè)量液膜高度h隨時(shí)間的變化情況。通過(guò)測(cè)微目鏡觀察π形框兩側(cè)明顯的暗帶測(cè)量液膜底部單側(cè)寬度d；利用液膜底部單側(cè)寬度d和液膜高度h得到液面傾角θ隨時(shí)間的變化關(guān)系。對(duì)拉力f和液面傾角θ及π形框?qū)挾?i>l進(jìn)行線性擬合，所得斜率值即為待測(cè)液體的表面張力系數(shù)大小。測(cè)得純水的表面張力系數(shù)為73.21×10^-3n/m，百分誤差為0.63％。

本發(fā)明保留原有拉脫法優(yōu)點(diǎn)的前提下，避免了需要測(cè)量拉力極限值的問(wèn)題，有效降低了對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的要求，大大提高了測(cè)量精度。

附圖說(shuō)明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；

圖1為本發(fā)明基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法的液膜拉伸示意圖；

圖3為本發(fā)明基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法的液膜高度h、拉力大小f隨時(shí)間t的變化示意圖；

圖4為本發(fā)明基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法的拉力f與變量2lcosθ的關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-4之一所示，本發(fā)明公開了基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法，液體盛放于盛液槽1內(nèi)，盛液槽1的上端開口，盛液槽1內(nèi)設(shè)有一用于帶動(dòng)盛液槽1內(nèi)液體2的液膜21拉伸的π形框3，π形框3的上端連接有測(cè)量拉伸過(guò)程中拉力f的力傳感器4，π形框3的上方設(shè)有觀察π形框3兩側(cè)明顯的暗帶的測(cè)微目鏡5，盛液槽1設(shè)于升降旋鈕6上，升降旋鈕6外側(cè)套設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶7的一端內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶7的另一端連接轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器8；測(cè)量方法包括以下步驟：

1）、依照拉脫法進(jìn)行液膜21拉伸時(shí)，選取平行光垂直液面照射，

2）、通過(guò)力傳感器4實(shí)時(shí)測(cè)量拉伸過(guò)程中拉力f隨時(shí)間的變化情況；

3）、通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器8實(shí)時(shí)測(cè)量液膜21高度h隨時(shí)間的變化情況；

4）、通過(guò)測(cè)微目鏡5觀察π形框3兩側(cè)明顯的暗帶，

5）、測(cè)量液膜21底部單側(cè)寬度d；

6）、利用液膜21底部單側(cè)寬度d和液膜21高度h得到液面傾角θ隨時(shí)間的變化關(guān)系；

7）、對(duì)拉力f和液面傾角θ及π形框3寬度l進(jìn)行線性擬合得到斜率值，所得斜率值即為待測(cè)液體2的表面張力系數(shù)大小。

進(jìn)一步地，所述力傳感器4的測(cè)量范圍為0~0.098n，靈敏度為3.0000v/n,分辨率為0.03mn。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器8的角度分辨率為0.09°，位置分辨率為0.002m。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，基于拉脫法的液膜21拉伸過(guò)程中，其底部單側(cè)寬度d沒(méi)有變化，而液膜21高度h隨著拉力f的增加而發(fā)生變化，選取平行光垂直液面照射，通過(guò)力傳感器4（測(cè)量范圍為0~0.098n，靈敏度為3.0000v/n,分辨率為0.03mn）實(shí)時(shí)測(cè)量拉伸過(guò)程中拉力f隨時(shí)間的變化情況；通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器8（角度分辨率為0.09°，位置分辨率為0.002m）實(shí)時(shí)測(cè)量液膜21高度h隨時(shí)間的變化情況；通過(guò)測(cè)微目鏡5觀察π形框3兩側(cè)明顯的暗帶測(cè)量液膜21底部單側(cè)寬度d。利用液膜21底部單側(cè)寬度d和液膜21高度h得到液面傾角θ隨時(shí)間的變化關(guān)系。對(duì)拉力f和液面傾角θ及π形框3寬度l進(jìn)行線性擬合，所得斜率值即為待測(cè)液體2的表面張力系數(shù)大小。依據(jù)本發(fā)明的方法測(cè)得純水的表面張力系數(shù)為73.21×10^-3n/m，百分誤差為0.63％。

本發(fā)明保留原有拉脫法優(yōu)點(diǎn)的前提下，避免了需要測(cè)量拉力極限值的問(wèn)題，有效降低了對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的要求，大大提高了測(cè)量精度。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開基于實(shí)時(shí)測(cè)量及數(shù)據(jù)擬合的液體表面張力系數(shù)的測(cè)量方法，其包括以下步驟：1）、依照拉脫法進(jìn)行液膜拉伸時(shí)，選取平行光垂直液面照射，2）、通過(guò)力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量拉伸過(guò)程中拉力F隨時(shí)間的變化情況；3）、通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量液膜高度h隨時(shí)間的變化情況；4）、通過(guò)測(cè)微目鏡觀察π形框兩側(cè)明顯的暗帶，5）、測(cè)量液膜底部單側(cè)寬度d；6）、利用液膜底部單側(cè)寬度d和液膜高度h得到液面傾角θ隨時(shí)間的變化關(guān)系；7）、對(duì)拉力F和液面傾角θ及π形框?qū)挾萳進(jìn)行線性擬合得到斜率值，所得斜率值即為待測(cè)液體的表面張力系數(shù)大小。本發(fā)明保留原有拉脫法優(yōu)點(diǎn)的前提下，避免了需要測(cè)量拉力極限值的問(wèn)題，有效降低了對(duì)實(shí)驗(yàn)操作技能的要求，大大提高了測(cè)量精度。

技術(shù)研發(fā)人員：馮卓宏;莊彬;鄭衛(wèi)峰;項(xiàng)海濱;黃夏瓊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.10.03