[实用新型]一种液体表面张力系数测定仪

说明书

技术领域

本实用新型属于测量仪表技术领域，具体为一种液体表面张力系数测定仪。该仪器主要用作物理和化学教学的实验仪器，亦可用于科学研究和工业中。

技术背景

液体表面张力系数是液体重要特性之一，它的大小与液体的成份、纯度、温度、压力有关。测量液体表面张力系数有多种方法，脱离法是其中之一。它通过测量浸在液面上的吊环(圈、板)脱离液面时的拉力求得表面张力，进而由张力除以被测液面与环接触界面的周长，求得表面张力系数。

采用脱离法的现有技术中，测量张力的大小常用焦利秤、扭秤(如表面张力计)和天平等。这种测量装置是将力的大小通过机械结构转换后显示量值，实验精度低、误差大、重复性差、学生在使用中易损坏、教师维修任务重。

发明内容：

本实用新型的目的是设计一种精度高、误差小、重复性好、结构简单、使用方便的液体表面张力系数测定仪。

本实用新型设计的液体表面张力系数测定仪是由高灵敏度微张力传感器、测量显示仪表、吊环或吊板、玻璃盘、砝码、传感器固定支架、升降杆组成。如图1所示。其中，微张力传感器5通过固定螺丝7固定于支架6上，支架6与底座11固定；供盛放被测液体的玻璃盘3通过升降杆2定位于底座11上、支架6旁边，升降杆2为由螺母、螺杆构成的螺旋升降调节机构，用于调节玻璃盘3的上下高度；吊环4通过吊丝挂钩于微张传感器5上，传感器5通过电缆线与测量显示仪表12连接。

本实用新型的高灵敏度微张力传感器5可以采用由半导体应变片和铍青铜弹性片构成的力敏传感器，传感器的受力量程在0-0.6×10^-3千克力范围，灵敏度为0.3-30mV/g，测量误差＜0.5％。作用于弹性片上的张力经非平衡电桥转换为相应的电压量输出。

本实用新型的测量显示仪表12是一台测试仪器，它由通常的电源转换电路、放大电路、调零装置9、数字电压表8组成。它通过电缆线与传感器相连，提供传感器所需要的电压；由传感器转换后的力的电量信号，经仪器放大调理后在数字电压表上显示信号的大小。通过调零装置可扣除实验吊环(或吊板)的重量，使数字表直接显示吊环(或吊板)在液体中的受力情况和脱离液面瞬间时的表面张力。实验现象直观，物理概念清晰，读数准确。

本实用新型的吊环4一般采用能被测液面浸润的材料，例如铝合金、铂、不锈钢、聚四氟乙烯、聚乙稀、玻璃等之一种，其直径一般为φ3.2-3.5cm，厚度为0.08-0.13cm，高度为0.75-0.95cm。采用此直径和厚度的吊环进行实验时，不需引用校正因子对测量结果进行修正。

本实用新型的升降杆2是由螺母、螺杆构成的螺旋升降调节机构，用手转动螺母时，升降台顶面可上下平移，使玻璃盘中的液面升高或降低。当逆时针旋转时，液面上升；当顺时针旋转时液面下降，吊环逐渐脱离液面。底座11下面设有几个调节螺丝1，用于调节底座11的平衡。

本实用新型的砝码用于对微张力传感器进行定标，每个传感器的灵敏度均有差异，进行表面张力测定之前，需对实验中使用的微张力传感器标定，求出它每克力显示的电压数值，以供计算用。

本实用新型还可采用一透明的有机玻璃罩壳13，一侧设有操作窗口，如图(2)所示。实验时将其罩于除测量显示仪表之外的系统上。它可以防止因周边环境变化产生的气流使吊环(吊板)或液面晃动，也可防止挥发性液体的蒸发，从而保证测量结果的正确性。

本实用新型是一种利用微张力传感器进行液体表面张力测量的液体表面张力系数测定仪。其方法先进，结构简单，测量误差小，重复性好，使用寿命长，物理概念清晰、直观，可用于物理、化学教学实验，也可用于科学研究和工业、医学中。

实用新型的使用操作步骤如下：

将航空插头10接入测量显示仪表12的输入端，开机15分钟预热。

1、将砝码盘挂在传感器的钩子上，对仪器调零。

2、将砝码逐个添加入砝码盘，记录测量显示仪上的读数，用计算器进行拟合，求得微张力传感器的灵敏度B(mV/g)。

3、用游标卡尺测量吊环4的外径D₁、内径D₂。

4、将经过表面清洁处理的吊环钩于微张力传感器上，再次调零扣除吊环的自重。

5、调节升降杆2，逆时针旋转螺帽，使液面上升吊环浸入被测液体中；然后顺时针旋转螺帽使液面下降，吊环逐渐脱离水面，仔细观察数字表上的读数变化，记录吊环脱离液面瞬间的前后数值分别为U₁和U₂。