專利名稱：自動(dòng)界面張力測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量液體界面、表面張力值的儀器，具體涉及一種用來測(cè)量油、水或油水混合物的界面張力值的自動(dòng)張力檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
自動(dòng)界面張力測(cè)定儀是一種采用脫離法原理，測(cè)出各種液體的界面、表面張力值的儀器，即在液體中浸入一個(gè)鉬金環(huán)，通過測(cè)量鉬金環(huán)脫離液面時(shí)的拉力求得表面張力?，F(xiàn)有儀器主要由扭力絲、鉬金環(huán)、精密杠桿架、單片機(jī)、顯示器、電子測(cè)量?jī)x、調(diào)零裝置、測(cè)試蝸輪副等關(guān)鍵部件組成。操作時(shí)，先調(diào)零，通過測(cè)試蝸輪副的旋轉(zhuǎn)對(duì)扭力絲施加扭力，并使該扭力與液面接觸的鉬金環(huán)對(duì)液體的表面張力平衡，當(dāng)扭力絲的扭力繼續(xù)增大時(shí)，被測(cè)液體表面被拉破時(shí)，扭力絲扭轉(zhuǎn)的角度，經(jīng)電子測(cè)量?jī)x、單片機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)量、轉(zhuǎn)化、計(jì)算，得出張力值，并在顯示器上輸出。但是上述張力儀靈敏度低、測(cè)量張力值誤差較大、精確度低、準(zhǔn)確性低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種較以往測(cè)定儀靈敏度高、測(cè)量界面張力值精確度高、準(zhǔn)確度高的自動(dòng)界面張力測(cè)定儀。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是包括機(jī)箱、杠桿架、杠桿、鉬金環(huán)、單片機(jī)、調(diào)零電位器、顯示屏、控制鍵，還包括樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、電磁線圈、電磁鐵芯；杠桿設(shè)在杠桿架上方；杠桿架中部?jī)蓚?cè)各設(shè)有一立板，兩立板之間固定連接一支撐鋼絲，支撐鋼絲垂直于杠桿，并從杠桿中部軸心穿過，支撐鋼絲與杠桿交接處作為杠桿的支點(diǎn)；在杠桿架一端設(shè)有上位傳感器、下位移傳感器，杠桿一端懸掛一電磁鐵芯，其端部處于上位移傳感器、下位移傳感器之間，電磁鐵芯豎直穿入位于杠桿架下方的電磁線圈內(nèi)；在杠桿另一端懸掛一鉬金環(huán)， 并設(shè)有可移動(dòng)配重塊，樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)設(shè)在鉬金環(huán)下方。為使杠桿水平調(diào)零更準(zhǔn)確、更精密，調(diào)零電位器分別為零點(diǎn)校正多圈電位器和砝碼標(biāo)定多圈電位器，零點(diǎn)校正多圈電位器、砝碼標(biāo)定多圈電位器與單片機(jī)連接。為使平臺(tái)更平穩(wěn)升降，自動(dòng)化程度高，所述樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)由平臺(tái)、螺紋套、升降螺桿、導(dǎo)向套、電機(jī)組成；平臺(tái)與螺紋套頂端連接，螺紋套與升降螺桿配合，升降螺桿與電機(jī)輸出軸連接；導(dǎo)向套設(shè)在螺紋套外部，在導(dǎo)向套內(nèi)設(shè)有螺紋套位置傳感器。為方便校正平臺(tái)的水平狀態(tài)，平臺(tái)上嵌有水平儀，在機(jī)箱底板下面設(shè)有三個(gè)可調(diào)螺栓座，其中兩個(gè)可調(diào)螺栓座一前一后設(shè)在機(jī)箱底板一端，第三個(gè)可調(diào)螺栓座設(shè)在機(jī)箱底板另一端中間位置。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是儀器靈敏度高、測(cè)量張力值精度高、準(zhǔn)確度高，智能化程度高；全自動(dòng)計(jì)算功能，具有漢字提示的人-機(jī)對(duì)話，全自動(dòng)操作，杠桿零點(diǎn)調(diào)整更方便、更準(zhǔn)確。
圖1是本實(shí)用新型的主視局剖示意圖；圖2是圖1的右視局剖示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括機(jī)箱1、杠桿架23、杠桿21、傳感器支架18、上位移傳感器19、下位移傳感器17、鉬金環(huán)4、單片機(jī)11、用于杠桿水平調(diào)零的調(diào)零電位器2、27、 顯示屏8、控制鍵33、機(jī)箱1內(nèi)的電磁線圈14和電磁鐵芯15、樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，傳感器支架18、杠桿架23、杠桿21、上位移傳感器19、下位移傳感器17設(shè)在機(jī)箱1的上部箱體內(nèi)。如圖1、圖2所示，在杠桿21的下方設(shè)有用于支撐、限位杠桿21的杠桿架23，杠桿架23 —端與傳感器支架18連接，傳感器支架18上部、下部分別設(shè)有用于檢測(cè)杠桿21端部位移變化的上位移傳感器19、下位移傳感器17，另一端設(shè)有一杠桿限位孔25，以避免杠桿 21突然受力時(shí)大起大落。如圖1、圖2所示，杠桿架23中部?jī)蓚?cè)各設(shè)有一立板22、26，兩立板22、沈之間固定連接一支撐鋼絲16，支撐鋼絲16垂直于杠桿21，并從杠桿21的中部軸心穿過，支撐鋼絲 16與杠桿21交接處作為杠桿21的支點(diǎn)；在杠桿架23 —端設(shè)有上位傳感器19、下位移傳感器17，杠桿21 —端懸掛一電磁鐵芯15，其端部20處于上位移傳感器19、下位移傳感器17 之間，電磁鐵芯15豎直穿入位于杠桿架23下方的電磁線圈14內(nèi)；在杠桿21另一端懸掛一鉬金環(huán)4，并設(shè)有可移動(dòng)配重塊M，樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)設(shè)在鉬金環(huán)4下方。為使杠桿調(diào)零更準(zhǔn)確，調(diào)零電位器為分別為零點(diǎn)校正多圈電位器2和砝碼標(biāo)定多圈電位器27，零點(diǎn)校正多圈電位器2、砝碼標(biāo)定多圈電位器27分別與單片機(jī)11電連接。零點(diǎn)校正多圈電位器2是按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的，屬于現(xiàn)有技術(shù)，作用是使杠桿初步調(diào)零。工作原理是在進(jìn)行表面張力測(cè)定之前，通過調(diào)整零點(diǎn)校正電位器，改變電流、電壓，然后，變化的電壓、電流作為信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)處理，輸出信號(hào)來改變電磁線圈電流，電磁鐵芯因此受到的電磁引力發(fā)生變化，使杠桿做微小上、下移動(dòng)。杠桿傳感器組合將信號(hào)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)得出一個(gè)零點(diǎn)漂移參數(shù)，在顯示屏上顯示出來，通過調(diào)整零點(diǎn)校正多圈電位器，使零點(diǎn)漂移參數(shù)落在單片機(jī)預(yù)定的范圍之內(nèi)，以符合要求。砝碼標(biāo)定多圈電位器27也是指按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的，屬于現(xiàn)有技術(shù)，原理與上述相同，作用是當(dāng)杠桿零點(diǎn)校正后，加上規(guī)定重量的砝碼后進(jìn)行調(diào)零即定標(biāo)調(diào)零。定標(biāo)也包括對(duì)靈敏度不同的傳感器定標(biāo)，通過調(diào)整砝碼標(biāo)定多圈電位器，使零點(diǎn)漂移參數(shù)也落在單片機(jī)預(yù)定的范圍之內(nèi)，以符合要求。如圖1、圖2所示，樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)從上到下由主要由平臺(tái)6、螺紋套7、升降螺桿觀、導(dǎo)向套30、電機(jī)32組成，平臺(tái)6與螺紋套7上端連接，螺紋套7與其內(nèi)部的升降螺桿觀螺紋配合，升降螺桿觀下端與電機(jī)32輸出軸連接，導(dǎo)向套30設(shè)在在螺紋套7外部并與電機(jī)32外殼固定連接，在導(dǎo)向套30內(nèi)上部、下部分別設(shè)有用于檢測(cè)螺紋套7上升、下降極限工作位置的螺紋套位置傳感器四、31，其作用也是對(duì)平臺(tái)6升、降極限工作位置檢測(cè)。本實(shí)用新型的上位移傳感器19、下位移傳感器17、控制鍵33、電磁線圈14、顯示屏 8、零點(diǎn)校正多圈電位器2、砝碼標(biāo)定多圈電位器27、樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)的螺紋套位置傳感器四、31分別與單片機(jī)11電連接，樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)的電機(jī)32經(jīng)電機(jī)繼電器與單片機(jī)11 輸出端口連接，并由單片機(jī)11控制其啟停。[0018]本實(shí)用新型的單片機(jī)11、控制電路及程序等所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可設(shè)計(jì)，單片機(jī)由電源、中央處理器CPU、RAM、ROM、多種I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等電路集成到一塊硅片上構(gòu)成的小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，本實(shí)用新型可優(yōu)選89C60型單片機(jī)，在此不再詳述。如圖1所示，平臺(tái)6上嵌有水平儀12，在機(jī)箱1底板下面設(shè)有三個(gè)可調(diào)螺栓座9、 10、34，其中兩個(gè)可調(diào)螺栓座9、34 —前一后設(shè)在機(jī)箱1底板一端，第三個(gè)可調(diào)螺栓座10設(shè)在機(jī)箱1底板另一端中間位置。通過人工上調(diào)或下調(diào)可調(diào)螺栓座9、10、34，使水平儀12的氣泡13落入水平儀中心孔內(nèi)，從而使平臺(tái)6處于高精度的水平狀態(tài)。本實(shí)用新型的工作過程及原理如下如圖1、圖2所示，首先人工手調(diào)可調(diào)螺栓座9、34、10，使平臺(tái)6校正水平，把鉬金環(huán)4插入鉬金環(huán)套3內(nèi)，調(diào)節(jié)可移動(dòng)配重塊對(duì)，使杠桿21大致調(diào)零平衡，然后打開電源，通過上、下位移傳感器19、17，將位移變化轉(zhuǎn)化為電壓傳入單片機(jī)11，單片機(jī)11輸出信號(hào)將該電壓或電流加在電磁線圈14上，電磁鐵芯15受到電磁引力會(huì)發(fā)生微小位移，使杠桿21被進(jìn)一步精密調(diào)零平衡，操作人員邊觀察顯示屏8提示，邊旋轉(zhuǎn)零點(diǎn)校正多圈電位器2，使零點(diǎn)漂移參數(shù)被設(shè)置在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，加上砝碼后，再旋轉(zhuǎn)砝碼標(biāo)定多圈電位器27，使零點(diǎn)漂移參數(shù)也被設(shè)置在另一標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。此時(shí)，杠桿21的平衡零點(diǎn)達(dá)到了預(yù)定的要求。如圖1、圖2所示，把裝有待測(cè)液體的樣品杯5放在平臺(tái)6上，操作控制鍵33，單片機(jī)11控制電機(jī)32正轉(zhuǎn)，樣品杯5緩緩上升，鉬金環(huán)4逐漸進(jìn)入樣品杯5的液體中，進(jìn)入一定程度時(shí)，導(dǎo)向套30內(nèi)上部的螺紋套位置傳感器四將信號(hào)給單片機(jī)11，停止上升，靜止片刻。靜止時(shí)間到，單片機(jī)11控制電機(jī)32反轉(zhuǎn)，樣品杯5隨緩緩下降，鉬金環(huán)4穿過液體界面時(shí)受到向下的拉力值，即液體表面張力值，此力使杠桿21尤其是杠桿21的左端部發(fā)生向上或向下微小位移，上位移傳感器19、下位移傳感器17將該位移變化轉(zhuǎn)化為電壓輸出，經(jīng)單片機(jī)11輸出給電磁線圈14，電磁鐵芯15受到電磁引力發(fā)生改變，從而使杠桿達(dá)到新的平衡，另一方面，該轉(zhuǎn)換電壓經(jīng)單片機(jī)11做數(shù)據(jù)處理、計(jì)算，得出張力值結(jié)果，并輸出在顯示屏8上。當(dāng)樣品杯5繼續(xù)下降至初始位置時(shí)，導(dǎo)向套30內(nèi)下部的螺紋套位置傳感器31將信號(hào)給單片機(jī)11，單片機(jī)11控制電機(jī)32停止，樣品杯5停在初始位置，測(cè)定結(jié)束。本實(shí)用新型的軟件部分主要采用無標(biāo)示按鍵技術(shù)，所謂的無標(biāo)示按鍵技術(shù)是在按鍵上面沒有功能標(biāo)示，每個(gè)按鍵在不同狀態(tài)時(shí)有不同的功能，完全依賴顯示屏提示當(dāng)前按鍵的功能及意義，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型采用4個(gè)控制鍵即可實(shí)現(xiàn)多種功能的控制。
權(quán)利要求1.一種自動(dòng)界面張力測(cè)定儀，包括機(jī)箱(1)、杠桿架(23)、杠桿(21)、鉬金環(huán)(4)、單片機(jī)(11)、調(diào)零電位器0、27)、顯示屏(8)、控制鍵(33)，其特征在于還包括樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、電磁線圈(14)、電磁鐵芯(15)；杠桿設(shè)在杠桿架03)上方；杠桿架03)中部?jī)蓚?cè)各設(shè)有一立板02J6)，兩立板(22、26)之間固定連接一支撐鋼絲(16)，支撐鋼絲(16)垂直于杠桿(21)，并從杠桿中部軸心穿過，支撐鋼絲(16)與杠桿交接處作為杠桿 (21)的支點(diǎn)；在杠桿架—端設(shè)有上位移傳感器(19)、下位移傳感器(17)，杠桿— 端懸掛一電磁鐵芯(15)，其端部00)處于上位移傳感器(19)、下位移傳感器(17)之間，電磁鐵芯(15)豎直穿入位于杠桿架03)下方的電磁線圈(14)內(nèi)；在杠桿另一端懸掛一鉬金環(huán)G)，并設(shè)有可移動(dòng)配重塊(M)，樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)設(shè)在鉬金環(huán)(4)下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)界面張力測(cè)定儀，其特征在于調(diào)零電位器0、27)分別為零點(diǎn)校正多圈電位器(2)和砝碼標(biāo)定多圈電位器(27)，零點(diǎn)校正多圈電位器0)、砝碼標(biāo)定多圈電位器(XT)與單片機(jī)(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)界面張力測(cè)定儀，其特征在于所述樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)主要由平臺(tái)(6)、螺紋套(7)、升降螺桿(觀)、導(dǎo)向套(30)、電機(jī)(32)組成；平臺(tái)(6)與螺紋套(7)頂端連接，螺紋套(7)與升降螺桿08)配合，升降螺桿(28)與電機(jī)(3 輸出軸連接；導(dǎo)向套(30)設(shè)在螺紋套(7)外部，在導(dǎo)向套(30)內(nèi)設(shè)有螺紋套位置傳感器09、31)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)界面張力測(cè)定儀，其特征在于平臺(tái)(6)上嵌有水平儀 (12)，在機(jī)箱(1)底板下面設(shè)有三個(gè)可調(diào)螺栓座(9、10、34)，其中兩個(gè)可調(diào)螺栓座(9、34) 一前一后設(shè)在機(jī)箱(1)底板一端，第三個(gè)可調(diào)螺栓座(10)設(shè)在機(jī)箱(1)底板另一端中間位置。
專利摘要本實(shí)用新型是一種測(cè)量液體界面張力值的自動(dòng)界面張力測(cè)定儀，較現(xiàn)有測(cè)定儀靈敏度高、測(cè)量精確度高，技術(shù)方案為包括機(jī)箱、杠桿架、杠桿、鉑金環(huán)、單片機(jī)、調(diào)零電位器、顯示屏、控制鍵、樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、電磁線圈、電磁鐵芯；杠桿設(shè)在杠桿架上方；杠桿架中部?jī)蓚?cè)各設(shè)有一立板，兩立板之間固定連接一支撐鋼絲，支撐鋼絲垂直于杠桿，并從杠桿中部軸心穿過，支撐鋼絲與杠桿交接處作為杠桿的支點(diǎn)；在杠桿架一端設(shè)有上位傳感器、下位移傳感器，杠桿一端懸掛一電磁鐵芯，其端部處于上位移傳感器、下位移傳感器之間，電磁鐵芯豎直穿入位于杠桿架下方的電磁線圈內(nèi)；在杠桿另一端懸掛一鉑金環(huán)，并設(shè)有可移動(dòng)配重塊，樣品自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)設(shè)在鉑金環(huán)下方。
文檔編號(hào)G01N35/00GK202008458SQ201120020899
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:河南省恒生電子儀器有限公司