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专利号: 2019102445623
申请人: 陕西科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种表面张力系数测量方法,其特征在于,利用表面张力系数测量装置;所述表面张力系数测量装置,包括光源(1)、狭缝光阑(4)、半透半反镜(5)、线阵CCD(6)、计算机(7)及平板(8);光源(1)用产生光束,光束为平行光线;狭缝光阑(4)设置在平行光线的路径上,平行光线通过狭缝光阑(4)经半透半反镜(5)反射后,形成竖直向下的平行光线;平板(8)设置在待测液体内,竖直向下的平行光线竖直照射待测液体,且位于平板(8)两侧;线阵CCD(6)可移动设置在待测液体的上方,竖直向下的平行光线经待测液体反射后经半透半反镜(5)后照射在线阵CCD(6)上;线阵CCD(6)采集光信号后转换为数据信号,且将数据信号传输至计算机(7);

所述表面张力系数测量方法,包括以下步骤:

步骤1、开启光源1,调整狭缝光阑4限制平行光线边界,平行光线通过半透半反镜(5)反射,形成竖直向下的平行光线;竖直向下的平行光线经弯曲液面反射后照射在线阵CCD(6)上,记录竖直向下的平行光线边界入射光线在弯曲液面上的横坐标xi;

步骤2、利用线阵CCD(6)采集光信号,获得亮场边缘位置及线阵CCD(6)的位置;然后沿竖直方向移动线阵CCD(6),记录亮场边缘位置及线阵CCD(6)的位置;得到线阵CCD(6)位置竖直位移变化量Δhi及亮场边缘位移改变量ΔLi;计算得到弯曲液面上i点的斜率z′i及与斜率z′i有关的变量f(z′i);

步骤3、调整狭缝光阑4限制平行光线的边界,记录竖直向下的平行光线边界入射光线在弯曲液面上的横坐标xj,得到边界入射光线在弯曲液面i点与j点之间的位置变化量Δxij;

步骤4、重复步骤2,得到弯曲液面上j点的斜率z′j及与斜率z′j有关的变量f(z′j);

步骤5、求解表面张力系数γ;

步骤6、重复步骤2‑5,对得到的多组表面张力系数值,取算术平均值获得最终的表面张力系数;

步骤5中待测液体表面张力系数γ的数学表达式为:

其中,ρ为液体密度,g为重力加速度。

2.根据权利要求1所述的一种表面张力系数测量方法,其特征在于,光源(1)采用激光器。

3.根据权利要求1所述的一种表面张力系数测量方法,其特征在于,还包括扩束器(2)和凸透镜(3),扩束器(2)和凸透镜(3)依次设置在光源(1)和狭缝光阑(4)之间且位于光线的路径上。

4.根据权利要求1所述的一种表面张力系数测量方法,其特征在于,狭缝光阑(4)采用宽度可调的狭缝光阑。

5.根据权利要求1所述的一种表面张力系数测量方法,其特征在于,还包括支架(9),支架(9)包括支架杆(91)、底座(92)、X轴调节旋钮(93)、Y轴调节旋钮(94)及Z轴调节旋钮(95),支架杆(91)可滑动设置在底座(92)上,线阵CCD(6)安装在支架杆(91)上,X轴调节旋钮(93)用于调节支架杆(93)X轴方向的位移,Y轴调节旋钮(94)用于调节支架杆(94)Y轴方向的位移,Z轴调节旋钮(95)用于调节支架杆(95)Z轴方向的位移。

6.根据权利要求1所述的一种表面张力系数测量方法,其特征在于,半透半反镜(5)倾斜设置在待测液面的上方,半透半反镜(5)与水平面之间的夹角为45°。

7.根据权利要求1所述的一种表面张力系数测量方法,其特征在于,步骤2中弯曲液面上i点的斜率zi′及与斜率zi′有关的变量f(zi′)的数学表达式分别为;

8.根据权利要求1所述的一种表面张力系数测量方法,其特征在于,步骤4中弯曲液面上j点的斜率z′j及与斜率z′j有关的变量f(z′j)的数学表达式分别为:其中,Δhj为平行光线边界入射光线在弯曲液面上j点时线阵CCD位置竖直位移变化量,ΔLj为平行光线边界入射光线在弯曲液面上j点时亮场边缘位置位移变化量;

z′j为弯曲液面上j点的斜率。