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      表面張力儀機械升降結構的設計要求以及加工精度

      點擊次數:1508    發布時間:2022-09-26 00:00:00

      表面張力儀作為測試液體表面張力及液液界面張力的分析儀器,已經經過了近100年的發展歷程,特別是近20年來,隨著進口表面張力儀將鉑金板法測量技術引進到中國后,表面張力儀的技術應用得到了迅速的發展。無論在電鍍行業、墨水行業、油墨行業、油漆涂料行業還是化妝品、農藥等行業,各個研究單位以及學校、公司大部分均已經采購了表面張力儀。

      20世紀80-90年代,中國的表面張力儀以國產的鉑金環法表面張力儀為主。但是眾所周知的原因,鉑金環法的表面張力儀的測量精度和操作要求非常高,加上國產的鉑金環法表面張力儀在設計環的參數以及整機的機械加工方面均無法達到很高的水平,因而,表面張力測值結果的精度一直達不到科研要求,只能作為教學演示原理所用。事實上,國外的表面張力儀通常采用了兩種原理:一種為基于阿莎算法的鉑金板法,以A.W.Neumann教授為代表;另一種為經典的吊板法,以德系表面張力儀為主。兩者的區別在于:后者需要將鉑金板浸入樣品一定高度后再拉升回,而前者沒有這樣的動作。

      通常,作為研究所用,我們建議采購鉑金板法原理的表面張力儀。由于存在兩種不同的鉑金板法原理,因而,在硬件結構的設計方面事實上,德系的表面張力儀的設計加工精度要求比較低,而阿莎算法的表面張力儀要求非常高。這些要求主要為:

      1、阿莎算法由于采用潤濕速度用以分析潤濕接觸角以及潤濕高度,因而,對于分析天平的速度有非常高的要求。而德系的表面張力儀沒有修正接觸角值和浮力值,且測試表面張力為靜態表面張力值,因而,對于分析天平本身的要求比較低,普通的賽多利斯的分析天平也能夠滿足要求。

      2、阿莎算法要求升降系統的獨值速度非??烨夷軌驅崿F零回程間隙,零回差,精度要求更高,通常要求um級,因而,阿莎算法的表面張力儀通常會采用激光控制所用的光學平移臺,通常的控制絲桿螺距要求為0.5mm以內。

      而德系的表面張力儀在設計升降系統時通常要求不高。雖然經典鉑金板法對于升降系統從機械加工精度和結構方面均有要求,但如果這些表面張力儀忽略這些要求,采用皮帶輪以及減速直流電機的方式 ,對于一個靜態的測值結果而言,誤差也是能夠接受的。這是因為,經典的鉑金板法的浸入樣品的動作已經使得潤濕高度過度而導致測值偏大,在無法證明其偏大多少值的情況下,采用蒸餾水進行判斷的方式有時是無法進行評估的。

      眾所周知,皮帶輪和減速直流電機均會帶來非常大的回程間隙。這個回程間隙在電機升起(正轉)以及降下(反轉)的過程中,會帶來明顯的位移偏差。而事實上,在德系的儀器采用了這樣的結構過程中,測值結果的影響不是很大,正說明其測值原理上以及分析天平的靈敏度均沒有達到很好的標準。

      表面張力儀

      表面張力儀

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