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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

更新時間:2020-06-02       點擊次數(shù):1947
 表面張力儀作為測試液體表面張力及液液界面張力的專業(yè)分析儀器,已經(jīng)經(jīng)過了近100年的發(fā)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(fā)展。無論在電鍍行業(yè)、墨水行業(yè)、油墨行業(yè)、油漆涂料行業(yè)還是化妝品、農(nóng)藥等行業(yè),各個研究單位以及學校、公司大部分均已經(jīng)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(chǎn)的鉑金環(huán)法表面張力儀為主。但是*的原因,鉑金環(huán)法的表面張力儀的測量精度和操作要求非常高,加上國產(chǎn)的鉑金環(huán)法表面張力儀在設計環(huán)的參數(shù)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(jīng)典的吊板法,以德系表面張力儀為主。兩者的區(qū)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(tài)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(tǒng)的獨值速度非??烨夷軌驅崿F(xiàn)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(nèi)。
 
而德系的表面張力儀在設計升降系統(tǒng)時通常要求不高。雖然經(jīng)典鉑金板法對于升降系統(tǒng)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(tài)的測值結果而言,誤差也是能夠接受的。這是因為,經(jīng)典的鉑金板法的浸入樣品的動作已經(jīng)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。
 
*,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。

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