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原文传递一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置及测量方法

专利名称：	一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置及测量方法
摘要：	本发明公开了一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置及测量方法，包括光源、玻璃片、线阵CCD及计算机；光源用于产生水平光束，玻璃片作为竖直板设置在光路上，待测液滴设置在玻璃片靠近光源的一侧表面上，待测液滴被光束贯穿；线阵CCD和光源分别设置在玻璃片的两侧，线阵CCD与光源对应设置；利用线阵CCD采集光束透射待测液滴后的衍射光强分布并传输至计算机；本发明通过采用将待测液滴设置在竖直玻璃片上，通过对光束衍射信号的采集、分析，进而获得液体表面张力系数，本发明中待测样品仅为液滴，待测液取样少，设备简单，操作方便。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	陕西科技大学
发明人：	罗道斌;骞来来;师博;秦毅盼;岳宗敏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910355378.6
公开号：	CN109975182A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	徐文权
分类号：	G01N13/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N13
申请人地址：	710021 陕西省西安市未央区大学园1号
主权项：	1.一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置，其特征在于，包括光源(1)、玻璃片(3)、线阵CCD(4)及计算机(5)；光源(1)用于产生水平光束，玻璃片(3)竖直设置在光路上，待测液滴(6)设置在玻璃片(3)靠近光源(1)的一侧表面上，待测液滴(4)被光束贯穿；线阵CCD(4)和光源(1)分别设置在玻璃片(3)的两侧，线阵CCD(4)与光源(1)对应设置；利用线阵CCD(4)采集经待测液滴(6)表面相位调制后光束的光强分布并传输至计算机(5)。 2.根据权利要求1所述的一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置，其特征在于，光源(1)采用激光器。 3.根据权利要求1所述的一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置，其特征在于，还包括测量平台(2)，测量平台(2)包括主滑轨(21)、第一支架(22)及第二支架(23)，主滑轨(21)沿光束水平设置，第一支架(21)和第二支架(22)均设置在主滑轨(21)上，第一支架(21)和第二支架(22)能够沿主滑轨(21)滑动；玻璃片(3)设置在第一支架(22)上，线阵CCD(4)设置在第二支架(23)上。 4.根据权利要求3所述的一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置，其特征在于，第一支架(22)包括第一支撑杆(221)、连接板(222)、第一旋钮(223)、第二支撑杆(224)、第二旋钮(225)及平板夹(226)，第一支撑杆(221)的下端竖直设置在主滑轨(22)上，第一支撑杆(221)能够在主滑轨(21)上滑动；第一支撑杆(211)的上端与连接板(212)的一端垂直固定连接，连接板(222)的另一端设置第一旋钮(223)，第二支撑杆(224)的下端垂直设置在第一旋钮(225)上；第二旋钮(225)垂直水平设置在第二支撑杆(224)的上端，平板夹(226)与第二旋钮(225)连接；玻璃片(3)安装在平板夹(226)上。 5.根据权利要求3所述的一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置，其特征在于，第二支架(23)包括第一滑轨(231)、第二滑轨(232)及采集台(233)，第一滑轨(231)竖直设置在主滑轨(21)上，第一滑轨(231)能够在主滑轨(21)上滑动；第二滑轨(232)垂直设置在第一滑轨(231)上，第二滑轨(232)能够在第一滑轨(231)上上下滑动；采集台(233)设置在第二滑轨(232)上，采集台(233)能够在第二滑轨(232)上水平滑动，采集台(233)的滑动方向与第一滑轨(231)和第二滑轨(232)的滑动方向垂直；线阵CCD(4)固定设置在采集台(233)上。 6.根据权利要求1所述的一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置，其特征在于，光束的光斑直径大于待测液滴(6)的最大半径。 7.一种针对竖直板上液滴的表面张力测量方法，其特征在于，利用权利要求1-6任意一项所述的一种针对竖直板上液滴的表面张力测量装置，包括以下步骤：步骤1、在玻璃片上设置待测液滴(6)；步骤2、开启光源(1)，调整玻璃片(3)的位置，使光束贯穿待测液滴(6)；步骤3、调整线阵CCD(4)位置，采集经待测液滴(6)表面相位调制后光束的光强分布；步骤4、对获得的光强分布进行滤波处理，得到滤波后光强分布峰值的所有极大值点的位置与最大值点位置之间的距离；步骤5、根据滤波后光强分布峰值的所有极大值点的位置与最大值点位置之间距离，计算得到待测液体表面张力系数。 8.根据权利要求7所述的一种针对竖直板上液滴的表面张力测量方法，其特征在于，步骤5中表面张力系数表达式为：其中，n是液体折射率，λ是光波长，h是液滴厚度，z是竖直方向的位置，ρ是液滴密度，g是重力加速度； xi+1为函数v(x)的第i+1个峰值位置，i＝1，2，3……，函数v(x)为艾里函数的平方； x1为函数v(x)的第一个峰值位置，且此峰值为函数v(x)的最大值；为滤波处理后的光强分布函数的第i+1个峰值位置，i＝1，2，3……；为滤波处理后的光强分布函数的第一个峰值位置，且此峰值为滤波处理后的光强分布函数的最大值。 9.根据权利要求8所述的一种针对竖直板上液滴的表面张力测量方法，其特征在于，滤波处理后的光强分布函数的数学表达式为：其中，K为常数； L为线阵CCD与玻璃片之间的距离，Z为观测面上的位置坐标； θ为待测液滴与玻璃片之间的平衡接触角。
所属类别：	发明专利