一種便攜式控溫表面張力儀的制作方法

文檔序號:9372919
一種便攜式控溫表面張力儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種便攜式控溫表面張力儀,具體涉及基于懸滴法測量不同溫度下液體表面張力的裝置,屬于液體的物理化學性質測量技術領域。
【背景技術】
[0002]表面張力儀廣泛地應用于液體表面張力的測試。液體表面張力的測定方法分為靜力學法和動力學法。靜力學法有毛細管上升法、旋轉滴法、Wilhelmy盤法、懸滴法、滴體積法、最大氣泡壓力法、差分最大氣泡壓力法;動力學法有震蕩射流法、毛細管波法。
[0003]懸滴法是一種絕對的靜態測量方法,測量只有兩個假設:1)液滴處于表面張力和重力的靜力平衡;2)懸滴呈中心軸對稱。對于粘度小于10Pa.s以下的液體,這二種假設很容易滿足。此外,懸滴法還具有如下諸多優點:操作簡便、省時,能快速取得準確可靠的結果;測量范圍廣,沒有其它方法可與此相比擬;測量精度高,重復性好;是所有方法中液體用量最小的方法,原則上只需要幾十微升的液體就可測量;測量的探針對形成的表/界面施加的影響最??;對液體的粘度最不敏感;非常適合高溫、高壓下的測量;并適用于進行動態測量。
[0004]目前基于懸滴法的表面張力儀主要有:瑞典FIBRO system AB公司的PocketGon1meter系列、德國KRUSS公司DSAlO系列、美國Kino公司的SL200系列等。這些表面張力儀主要缺點是價格高、無溫控系統或設備體積龐大等。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種性價比高、精度高和具便攜性的表面張力儀。
[0006]實現上述目的,本發明的技術方案如下:
[0007]—種便攜式控溫表面張力儀,包括:進樣模塊、控溫觀測模塊、攝像模塊和圖像處理計算模塊,其特征在于:進樣模塊由貯液槽(I)、微型蠕動泵(2)、微型自吸泵(3)、進樣管
(4)、抽液管(5)、硅膠管、控制電路板(6)和數碼顯示器(7)組成,控溫觀測模塊由恒溫觀測槽(8)、觀測內管(9)、溫度傳感器(10)、加熱管(11)、微型溫控儀(12)和耐熱循環泵(13)組成,攝像模塊由顯微鏡頭(14)、攝像頭(15)、LED光源(16)和勻光材料(17)組成,圖像處理計算模塊由微型計算機和圖像處理計算軟件組成。
[0008]所述的進樣排液模塊中,貯液槽(I)用于存放待測液體;微型蠕動泵(2)通過硅膠管,一端插入貯液槽⑴底部,另一端連接進樣管⑷;抽液管(5) —端插入觀測內管(9)底部,另一端與微型自吸泵(3)連接;微型蠕動泵由電路板(6)控制其運行速度和時間;數碼顯示器(7)用于顯示微型蠕動泵運行狀態。
[0009]所述的控溫觀測模塊中,恒溫觀測槽⑶為方形結構,槽蓋(82)下部為倒方鐘型卡口結構(81),槽蓋(82)與恒溫觀測槽(8)以法蘭形式連接,與攝像頭(15)正對的兩個平行(槽壁)面上分別有一個觀測孔(83)和一個透光孔(84),孔內嵌入隔熱光學玻璃,在觀測(孔)面垂直方向上的恒溫觀測槽(8)內部對稱分布兩塊擋板(85),形成夾套結構;觀測內管(9)為方形結構,采用光學玻璃材料,倒方鐘型卡口結構(81)內壁襯耐熱彈性材料(如硅膠墊),使得觀測內管(9)直接插入倒方鐘型卡口結構(81)內可形成密封連接;進樣管(4)、抽液管(5)和溫度傳感器(10)固定在槽蓋(82)上,并穿過槽蓋(82)下部的倒方鐘型卡口結構(81)進入到觀測內管(9),進樣管(4) 口和溫度傳感器(10)頂端在垂直方向齊平,水平方向相差不小于0.5mm;加熱管(11) 一端通過耐高溫材料(如耐高溫陶瓷)固定在恒溫觀測槽(8)的槽蓋(82)上,另一端插入恒溫觀測槽(8)內部;微型溫控儀(12)與溫度傳感器(10)和加熱管(11)連接;耐熱循環泵(13)入口通過T型接頭(86)與恒溫觀測槽⑶的透光面上兩個出口管(87)相連,耐熱循環泵(13)出口與恒溫觀測槽⑶底部的通孔采用螺紋連接。
[0010]所述的攝像模塊中,攝像頭(15)與顯微鏡頭(14)相連,并與觀測孔(83)正對,其通過USB接口與微型計算機連接;LED光源(16)與透光孔(84)正對;勻光材料(17)固定在透光孔一側的隔熱光學玻璃上。
[0011]所述的圖像處理計算軟件,包括了圖像二值化、液滴輪廓提取和表面張力計算程序。
[0012]本發明采用夾套式控溫方式,提供了穩定的測量溫度,減少了空間尺寸;采用自動進樣裝置提高了液滴控制精度;基于Laplace方程對液滴輪廓圖像擬合計算表面張力。本裝置具有性價比高、控溫精度高、便攜和操作簡便的特點。
【附圖說明】
[0013]圖1本發明結構裝置示意圖
[0014]圖2恒溫觀測槽的結構裝置示意圖
[0015]圖3基于軸對稱液滴輪廓估計表面張力的基本算法思想
【具體實施方式】
[0016]以下列舉I個實施例用于說明本發明的效果,但本發明的要求范圍并非僅限于此。
[0017]圖1-2可知,一種便攜式控溫表面張力儀,包括:進樣模塊、控溫觀測模塊、攝像模塊和圖像處理計算模塊;進樣模塊由貯液槽(1),微型蠕動泵(2),微型自吸泵(3),進樣管(4)、抽液管(5)、硅膠管、控制電路板(6)和數碼顯示器(7)組成;控溫觀測模塊由恒溫觀測槽(8)、觀測內管(9)、溫度傳感器(10)、加熱管(11)、微型溫控儀(12)和耐熱循環泵
(13)組成;攝像模塊由顯微鏡頭(14)、攝像頭(15)、LED光源(16)和勻光材料(17)組成;圖像處理計算模塊由微型計算機和圖像處理計算軟件組成。
[0018]貯液槽(I)用于存放待測液體;微型蠕動泵(2)通過硅膠管,一端插入貯液槽(I)底部,另一端連接進樣管(4);抽液管(5) —端插入觀測內管(9)底部,另一端與微型自吸泵(3)連接;微型蠕動泵由電路板(6)控制其運行速度和時間;數碼顯示器(7)用于顯示微型蠕動泵的運行狀態。
[0019]恒溫觀測槽⑶為方形結構,槽蓋下部為倒方鐘型卡口結構(81),槽蓋(82)與恒溫觀測槽(8)以法蘭形式連接,與攝像頭(15)正對的兩個平行(槽壁)面上分別有一個觀測孔(83)和一個透光孔(84),孔內嵌入隔熱光學玻璃,在觀測(孔)面垂直方向上的恒溫觀測槽(8)內部
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