界面张力测定仪是用于测量液体表面张力及两种不相溶液体间界面张力的仪器,其组成部分通常围绕 “力的检测”“样品控制”“数据处理” 三大核心功能设计。以下是其主要组成部分及作用:
一、力检测系统(核心组件)
负责精准测量液体表面或界面对探测元件的拉力,是测定张力的关键。
传感器:
通常采用高精度力传感器(如微天平传感器、应变片传感器),能将微小的张力变化(单位为 mN/m)转化为电信号。精度直接影响测量结果,一般要求达到 ±0.01 mN/m 或更高。
探测元件:
与液体接触的部件,常见类型有:
铂金环(Du Noüy 环法):通过拉起液体膜的力计算张力,需提前校准环的周长。
铂金板(Wilhelmy 板法):板垂直接触液面,通过浮力与拉力的平衡计算张力,无需校准周长,适用性更广。
毛细管(滴重法 / 悬滴法辅助元件):部分仪器结合毛细管生成液滴,通过液滴形态或重量间接测张力。
升降机构:
控制样品台或探测元件的升降(如电动丝杆),确保探测元件平稳接触液面,避免扰动液体。
二、样品控制系统
用于放置样品并维持测量环境稳定,减少外界干扰。
样品池 / 样品台:
放置待测液体的容器,材质多为玻璃或聚四氟乙烯(耐化学腐蚀),部分带有恒温夹层。
恒温装置:
许多仪器配备恒温浴或加热 / 冷却模块,通过循环水或半导体控温(精度 ±0.1℃),因为温度对液体张力影响显著(如水温升高,表面张力降低)。
防干扰结构:
部分仪器带有防震台或防风罩,避免气流、振动导致传感器误读。
三、数据处理与控制系统
实现信号转换、计算、显示及操作控制。
信号放大器与 AD 转换器:
将传感器输出的微弱电信号放大,并转换为数字信号,传输至处理器。
微处理器 / 控制系统:
内置算法(如自动扣除浮力、校正环 / 板的润湿误差),根据传感器数据计算张力值,并控制升降机构的速度、行程等参数。
显示屏与操作面板:
显示实时张力值、温度、测量曲线等数据,通过按键、触摸屏或软件界面设置参数(如测量模式、恒温目标)。
数据接口与软件:
部分仪器配备 USB、RS232 等接口,可连接电脑,通过专用软件(如 Windows 驱动程序)实现数据记录、曲线分析、报表导出等功能。
四、辅助组件
校准工具:
如标准砝码(用于校准传感器精度)、标准张力液(如纯水,20℃时表面张力约 72.8 mN/m),用于验证仪器准确性。
清洁装置:
铂金环 / 板需保持洁净(避免油污影响润湿性),部分仪器附带火焰灼烧器(铂金耐高温,灼烧可去除杂质)或清洗槽。
不同类型的界面张力测定仪(如环法、板法、悬滴法)在组件细节上略有差异,但核心均围绕 “精准测力”“稳定样品环境”“智能数据处理” 设计,以满足科研、化工、石油等领域对界面张力的高精度测量需求。