[发明专利]一种高温熔融体黏度和表面张力的测量方法和系统

说明书

本发明公开了一种高温熔融体黏度和表面张力的测量方法和系统。该测量系统包括依次连接的激光器、透镜、偏振组合单元、角度测量系统、绝热高温样品池、光纤系统、光电转化模块和数字相关器模块组成部分。探测激光经过焦距为2m的透镜准直后，通过λ/2波长玻片与偏振分光棱镜组合，同时实现激光光强度和偏振状态的调整，出射光（探测光）的偏振状态为水平偏振，即垂直于纸面；探测光经反射镜入射至高温样品池熔融体表面，并反射至光纤接收器，光信号经光纤分光器进行光电转化后进入数字相关器，计算获得的时间相关数据由计算机采集；通过角度测量系统可以调节探测光的入射角度。该系统测量温度范围为600℃~3000℃范围内各种熔融体的黏度和表面张力。

技术领域

本发明涉及高温熔融体的热物理性质测量方法，具体涉及一种高温熔融体黏度和表面张力的测量方法和系统，属于流体热物理性质测量和表面科学领域。

背景技术

熔融体的黏度性质是重要的热物理性质，是熔融体工质流动、传热、传质等科学研究及工程应用的关键基础数据。一般地，在低于1000℃条件下，测量熔融体的黏度可选择的方法较多，如振动杯法等；当温度升高，尤其是在2000℃ ~ 3000℃以上时，通过传统的接触测量黏度的方法遇到了困难，很难找到可以适用于这个温区及以上温度的物理探针。传统方法的另外一个问题是：需要采用具有参考数据的标准物质来标定仪器常数，因此是相对的测量方法，一方面参考物质的不确定度会直接叠加至待测样品的黏度不确定度上；另一方面参考物质和待测物质的纯度差异引起的偏差无法估计；对于高温熔融体而言，高温的参考数据较为稀缺，同时测量不确定度一般都比较大。

发明内容

本发明旨在提供一种高温熔融体黏度和表面张力的测量方法和系统，利用表面光散射法测量，可以测量温度范围为600℃ ~ 3000℃内各种熔融体的黏度和表面张力。

表面光散射法测量高温熔融体的技术特点和优势：（1）绝对测量。全黏度范围内无需标准物质标定，所有输入量均可以实验测得，并且具有清晰的误差传递规律；（2）非接触测量。采用光探针，而非传统方法的物理探针，因此极易拓展至高温、高压等极限条件测量，测量样品池不含运动部件，容易设计。