[发明专利]液体表面张力测量仪和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种张力测量装置和方法，特别是涉及一种液体表面张力测量仪和测量方法。

背景技术

表面张力是液体的基本物化性质之一，是研究有关表面现象和表面活性剂性能的重要参数。通常测定表面张力有多种方法，目前实验室及物理化学教科书中，通常采用最大气泡压力法。由于最大气泡压力法实验器材易得，操作方法相对易于学生理解表面张力的原理，因而长期以来是物理化学教学实验的常见内容。

目前，市面上的最大气泡法液体表面张力测量仪大致可分为两类：以玻璃为主的传统测量装置和一体化设计的电子测量仪。

传统测量装置多用于教学实验。由于外观老套、搭建繁琐，玻璃易碎、密封性差等原因，容易产生系统或人为误差，精密度较低。传统测量装置不具备相应软硬件，无法与电脑进行数据通信，不能进行在线操作。

一体化设计的电子测量仪的精密度高于传统测量装置，基本配有与电脑连接的端口或软件。其缺陷在于价格昂贵，且无法调控气泡大小和频率，不便于教学实验操作。因此这一类仪器大多会在企业或研究所中使用，难以广泛应用于教学实验中。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种液体表面张力测量仪和测量方法，用于解决现有技术中传统测量液体表面张力装置存在精密度低、难以适配电子化教学的缺陷，而一体化电子测量仪存在价格昂贵、不便于教学实验操作缺陷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种液体表面张力测量仪，包括气泡发生单元、压力感应单元、温度检测单元和显示器。所述气泡发生单元、所述压力感应单元、所述温度检测单元分别与所述显示器连接，所述气泡发生单元和所述压力感应单元连接。所述气泡发生单元包括毛细管、微泵和第一电子驱动控制器，用于向液体表面输出气体产生气泡。所述微泵上设有进气口、出气口和连接头。所述毛细管的一端通过所述出气口与所述微泵连接、另一端与液体表面相切。所述微泵通过所述连接头与所述第一电子驱动控制器连接。所述第一电子驱动控制器与所述显示器连接。所述压力感应单元包括压力传感器和第二电子驱动控制器，用于检测所述气泡产生的压力。所述毛细管、所述出气口和所述压力传感器通过三通管相互连接。所述第二电子驱动控制器与所述压力传感器、所述显示器连接。所述温度检测单元包括温度检测器和温度传感棒，用于检测液体的温度。所述温度传感棒一端与所述温度检测器连接，另一端深入液体内部。所述温度检测器与所述显示器连接，检测到液体温度值后发送至显示器。

优选地，所述毛细管的管口直径为0.5-1mm。

优选地，所述第一电子驱动控制器包括第一单片机和第二单片机；所述第一单片机与所述微泵连接，用于控制所述微泵的气体进出流量；所述第二单片机与所述第一单片机、所述显示器连接，用于控制所述第一单片机的输出电压和电流频率，并将输出电压和电流频率值发送至所述显示器。

优选地，所述第一电子驱动控制器还包括与所述第二单片机、所述显示器连接的第三单片机，用于根据所述输出电压和电流频率以及所述微泵的额定参数计算出所述微泵的气体流量值，将所述气体流量值发送至所述显示器。

优选地，所述液体表面张力测量仪还包括与所述第二单片机连接，用于设定所述输出电压和电流频率的按键。

优选地，所述第二电子驱动控制器包括第四单片机，所述第四单片机与所述压力传感器、所述显示器连接，用于处理所述压力传感器输出的压力信号，得到气泡压力值，并将所述气泡压力值发送至所述显示器。

优选地，所述液体表面张力测量仪还包括与所述气泡发生单元、所述温度检测单元、所述压力感应单元、所述显示器通信连接，用于连接计算机的通信端口。

本发明还提供一种利用所述液体表面张力测量仪测量液体表面张力的方法，包括：所述液体表面张力测量仪通电后，所述温度检测器通过所述温度传感棒检测到液体的温度，将液体温度值发送至显示器，显示器显示所述液体温度值；所述第一电子驱动控制器通过控制向所述微泵输出的电压和电流频率来调节所述微泵向所述毛细管输出气体的流量，并将电压和电流频率值发送至显示器，显示器显示所述电压和电流频率值；毛细管向液体表面输出气体，形成气泡，通过所述三通管与所述毛细管连接的所述压力传感器检测到压力，向所述第二电子驱动控制器输出压力信号；所述第二电子驱动控制器处理所述压力信号，得到气泡压力值，并将所述气泡压力值发送至显示器，显示器显示所述气泡压力值。

优选地，所述输出气体的流量不超过所述微泵在所选介质时的最大流量和背压。