[发明专利]一种超声悬浮式液体表面张力系数测量方法及装置

说明书

本发明属于超声悬浮和液体物性测量方法分析领域，具体涉及一种超声悬浮式液体表面张力系数测量方法及装置。在驻波场使待测液滴悬浮；激励所述液滴使其产生表面振动模式；根据计算得到液滴表面张力系数α，所述ω为液滴在l阶模式振动的固有角频率，ρ为待测液滴密度，R是待测液滴半径。装置包括超声发生器、一对所述超声换能器、扬声器，超声发生器输出两路同频大功率信号，以驱动一对所述超声换能器；一对所述超声换能器相对设置形成驻波场，用于通过超声发生器调节一对超声换能器相位满足谐振条件实现待测液滴悬浮；扬声器输出端设置于所述驻波场的一侧，用于激励待测液滴振动。本发明测量精度高，测试效果好。

技术领域

本发明属于超声悬浮和液体物性测量方法分析领域，具体涉及一种超声悬浮式液体表面张力系数测量方法及装置。

背景技术

液体表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数，该参数在工业、医学和科学研究中有着重要应用。测量液体表面张力系数有多种方法，包括拉脱法，滴重法，毛细管法，光纤干涉法等，其中拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一。它通过测量浸在液面上的吊环(圈、板)脱离液面时的拉力求得表面张力，进而由张力除以被测液面与环接触界面的周长，求得表面张力系数。

目前大多数高等院校都采用上海复旦天欣科教仪器有限公司生产的FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪对液体表面张力系数进行测量。该测定仪包括高灵敏度微张力传感器、测量显示仪表、吊环、玻璃盘、升降杆、砝码组成，微张力传感器通过固定螺丝固定于支架上，支架与底座固定：供盛放被测液体的玻璃盘通过升降杆定位于底座上、横支架旁边，升降杆为由螺母、螺杆构成的螺旋升降调节机构；吊环通过吊丝挂钩于微张传感器上，传感器通过电缆线与测量显示仪表连接。

虽然此测定仪结构简单，操作方便，但是在实验过程中仍然存在一些不足：(1)定标精度不够；(2)吊环水平不易调节；(3)拉膜过程中振动不可避免；(4)升降台行程小；(5)实验过程中受到周围气流影响较大等。

传统的方法比较复杂，装置精度不高，有些需要将测量仪器与待测液体接触进行测量。然而，在某些场合，要求待测液体不能和测量仪器直接接触。

发明实施例内容

本发明实施例提供一种超声悬浮式液体表面张力系数测量方法，该方法步骤简单，测量精度高，测试效果好。

本发明实施例采用以下技术方案：

一种超声悬浮式液体表面张力系数测量方法，包括以下步骤：

1)在驻波场使待测液滴悬浮；

2)激励所述液滴使其产生表面振动模式；

3)根据计算得到液滴表面张力系数α，所述ω为液滴在l阶模式振动的固有角频率，ρ为待测液滴密度，R是待测液滴半径。

优选地，所述步骤1)中的驻波场由一对超声换能器同频产生，所述一对超声换能器相对设置。

优选地，所述步骤1)通过一超声发生器调节所述一对超声换能器相位，满足谐振条件实现悬浮，所述超声发生器输出同频大功率信号以驱动所述超声换能器。

优选地，所述步骤1)中的驻波场是由单超声换能器和反射面形成的声场，通过调节换能器辐射面与反射面之间的距离满足谐振条件实现悬浮。

优选地，所述步骤2)中的表面振动模式采用扬声器发出声波驱动所述液滴表面振动。

优选地，所述步骤2)还包括利用高速摄影机观察液滴表面振动并输出给计算机进行分析，得到所述液滴在l阶模式振动的固有角频率ω，待测液滴半径R。

优选地，所述液滴在l阶模式振动的固有角频率ω通过振动频率f计算出:ω＝2πf，ω还等于被激励的所述液滴在此模式下振动时所述扬声器发出声波的角频率。