[发明专利]一种基于电子微压力计的表面张力测定装置

说明书

技术领域

本发明属于一种测量装置，涉及一种基于电子微压力计的用于最大气泡压力法测量表面活性物质溶液的表面张力的装置。

背景技术

电子微压力计是可测出范围在±60KPa以内的微小压力差，精度达±1Pa，并将压力信号转变为数字信号以方便观测及数据收集的一类仪器。

一般意义上的电子微压力计主要包括过程连接件、测量电路、测压元件传感器等部分。其中最重要的部分为测压元件传感器，为了让调节器、记录仪等二级仪表能够顺利进行过程调节、指示和测量，需要得到标准的电信号，这就要求压差传感器能够将液体或气体等物理压力信号转变为电信号。目前市场广泛使用的电子微压力计传感器可分为压阻式微压差传感器、电容式微压差传感器、光纤微压差传感器、谐振式石英晶体微压差传感器等几大类。可以说，微压差传感器技术目前的发展已趋于成熟，并已越来越广泛地应用到国民经济的各个领域。这为电子微压力计在最大气泡压力法测定液体表面张力方面的运用提供了坚实的技术基础。

最大气泡压力法由Simon于1851年提出，后由Canter，Jaeger分别从理论和实用角度加以发展。已广泛应用于科学实验，尤其是相关学科的教学实践中。

目前广泛采用的最大泡压法测定液体表面张力的操作步骤为，在上部侧面带有抽气孔的样品管中央，插入一根洁净的毛细管，管口刚好和待测液体表面相切，使用滴液漏斗等类似装置缓慢抽气，毛细管中液面上的压力大于毛细管外液面上的压力，毛细管口将有气泡逸出。毛细管的内外压力差(Δp)形成的推力促使气泡离开管口，此推力等于毛细管面积乘以毛细管内外压力差，当所用的毛细管比较规整时，此推力可表示为f_推＝Δp·πr²。气泡在管口的黏附力是液体表面张力乘以毛细管和液体的接触周界线长，即f_拉＝δ·2πr。在气泡离开管口的瞬间f_推＝f_拉，不存在推力大于拉力的情况，因此毛细管内外的压力差有最大值，即由于毛细管半径不易测量，一般用已知表面张力的纯液体校准，常用的是纯水。测量纯水的最大压力差后，含有表面活性物质水溶液的表面张力即为各溶液的最大压力差和纯水的最大压力差之比乘以纯水的表面张力。本实验原理简单，但是目前的测量装置中普遍以下问题，1、实验所需样品量较大，易造成浪费。2、压力差测量使用U形或斜管水柱微压力测量装置，操作不便，且压力测量不准确、精度差。由于水的密度较大，此类装置对压力的敏感性也较差。3、由于本实验要求毛细管口和液面相切，实验中要频繁将溶液倒进倒出样品管，极不方便。4、测量纯水的最大压力差时要求毛细管绝对洁净，往往需要使用重铬酸钾硫酸饱和溶液浸泡毛细管，操作繁琐，且加大了实验室废液处理量，操作不熟练时存在较大的安全风险。5、样品管必须置于恒温水浴中以获得稳定的温度，占用桌面面积较大，也不易测量低于室温的样品。

发明内容

本发明的目的即为了解决以上问题，发明一种测量方便、数据精度高、样品用量少、操作简便的表面活性物质溶液的表面张力数据的测定装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于电子微压力计的表面张力测定装置，包括微压力测量装置、带循环恒温液夹套和样品高度调节活塞的样品管、可拆卸毛细管的测量管。

微压力测量装置：包括测压元件传感器、模拟信号采集器、模拟信号/数字信号转换器、中央处理器、控制器和数据显示器。此六部分为一体式封装的仪器装置。

所述测压元件传感器内置压敏电阻，能够接收样品管与测量管处传来的压力信号并将其转换为V₊、V_-、S₊、S_-一组四个数据的电信号。

所述模拟信号采集器通过信号传输电路与测压元件传感器相连，用以接收测压元件传感器得到的电信号。

所述模拟信号/数字信号转换器能够将模拟信号采集器采集得到的模拟信号转换为数字信号。

所述中央处理器可以接收模拟信号/数字信号转换器传来的数据信号并对其进行处理。同时具备数据输入、输出、处理、交互等多种功能。

所述控制器配备置零等按钮，可对中央处理器下达数据置零等指令。

所述数据显示器可实时显示经微压力测量装置测得并最终经中央处理器处理后得到的最终微压力数据。

带循环恒温液夹套和样品高度调节活塞的样品管：包括循环恒温液夹套部分、待测溶液盛放部分和待测溶液液面高度调整部分。此三部分为一体式的玻璃装置。