[发明专利]一种用于测量温度梯度作用下固液面接触角的实验平台

摘要

本发明涉及一种用于测量温度梯度作用下不同环境中液体接触角、表面张力的平台，涉及物理测量技术领域。该装置包括平台主体、石英罩、平台控温模块、气体加热控温模块。本发明实验数据采用CCD进行图像采集；成果图后期传输至计算机中，计算机对图像进行拟合处理，可得到接触角、表面张力等参数。本发明的优点是其不需要昂贵设备和超高温环境条件，具有操作简单、易控制、实验结果重复性好等明显的优点，且占地面积小、成本低、效率高。

主权项

1.一种用于测量温度梯度作用下固液面接触角的实验平台，其特征在于：所述实验平台包括平台主体、石英罩、平台控温模块、气体加热控温模块；平台主体上通过机械加工方式加工获得气体循环孔、温度传感器取样孔、光滑表面、石英罩固定台阶、平台固定螺纹沉孔、“工”字板固定凹槽、平台预留缺口；在平台主体的两侧窄边上各设置一个气体循环孔，将温度传感器取样孔设置在平台主体其中一侧的窄边上，并在位于平台主体上方的光滑表面上打通气孔与气体循环孔相连构成气体通道；石英罩固定台阶位于光滑表面的上表面四棱边上；平台固定螺纹沉孔、“工”字板固定凹槽、平台预留缺口都位于平台主体的下表面，平台固定螺纹沉孔开口在下表面的四角处；“工”字板固定凹槽在下表面的中央，平台预留缺口位于“工”字板固定凹槽一侧；石英罩通过平台主体上的石英罩固定台阶实现定位，通过自重实现压紧，其内部表面与平台主体的光滑表面组成实验腔体，实验全过程在此腔体中进行；石英罩上表面有微型注射器针头插入口，实验所用液体材料可以从此进入石英罩，此口处于常闭状态，使用时打开；平台控温模块包括电源、第一温度控制器、陶瓷加热片、第一温度传感器；陶瓷加热片安装在平台主体的“工”字板固定凹槽中，用导热垫或导热胶贴平凹槽底部，外加一“工”字板加螺钉镶嵌在平台主体底部；陶瓷加热片电源引脚从平台预留缺口引出，与第一温度控制器输出端、电源连接成一体；第一温度传感器插入平台主体所留温度传感器取样孔内，并与第一温度控制器连接；气体加热控温模块共分两个闭环控制系统，分别为预热系统、恒温系统；预热系统包括电源、第二温度控制器、第二温度传感器、加热铜管；加热铜管外形卷曲成螺旋状，其外表面附有导热绝缘层，导热绝缘层之上覆有电热丝，当电热丝通电时，铜管被加热，可加热铜管中的气体；铜管一端用气管快速转接头连接在平台主体所预设的气体循环孔进口，平台另一侧的气体循环孔为排气口，气体循环孔参数相同，可视安装环境交换使用，另外一端与气源相连，第二温度传感器固定于加热铜管靠近平台主体的气管快速转接头末端；开启气源阀门，气体从被加热的铜管中通过，被加热到设定温度，进入实验腔体内，完成气体的输入；该系统作用为预热气体，防止出现温度冲击，降低设备使用时间，破环系统稳定性；恒温系统包括电源、第三温度控制器、第三温度传感器、电热丝组；电热丝组固定缠绕在石英罩外侧，并与第三温度控制器输出端相连，接通电源可加热石英罩整体；第三温度传感器固定于石英罩上，其直接与罩体接触，采集罩体温度参数并输入到第三温度控制器中，温度控制器对比设定温度与罩体温度对比，判断是否接通电热丝组电源；此系统的作用为稳定实验腔体内气体温度，配合预热系统一并控制气体温度，气体温度可与平台主体温度形成预定的温度梯度场，实现内气场温度环境控制。