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技術(shù)文章

檢測設(shè)備小知識教您如何選用表面張力儀

我們一般把液相-氣相之間的張力稱為表面張力，例如我們說20℃時水的表面張力是72.75,就是指水與空氣界面上的表面張力。我們又把液相-液相之間的張力稱為界面張力，如石油行業(yè)三次采油需要測量驅(qū)油劑和原油之間的界面張力。上述分類盡管不是十分嚴(yán)謹(jǐn)，但符合一般用戶習(xí)慣的理解，在下文中繼續(xù)沿用。至于液固接觸角/固體表面能等性能的測試，在《如何選用接觸角測量儀》一文中闡述，這里不在重復(fù)。
　　全自動張力儀是一種用物理方法代替化學(xué)方法的簡單易行的測試儀器，用其可以迅速準(zhǔn)確地測出各種液體的表/界面張力值。不僅是科研、教學(xué)之必備儀器，還應(yīng)用于絕大部分生產(chǎn)行業(yè)。測量方法主要有鉑金板法、鉑金環(huán)法、旋轉(zhuǎn)滴法、懸滴法、氣泡壓力法，以下分別介紹其相應(yīng)的儀器型號、適用范圍和應(yīng)用方向。
　　1、JK99系列全自動張力儀（兼容鉑金板法和鉑金環(huán)法）：
　　●鉑金板法：當(dāng)感測浸入到被測液體后，白金板周圍就會受到表面張力的作用，液體的表面張力會將白金板盡量地往下拉。當(dāng)液體表面張力及其他相關(guān)的力與平衡力達(dá)到均衡時，感測白金板就會停止向液體內(nèi)部浸入。這時候，儀器的平衡感應(yīng)器就會測量浸入深度，并將它轉(zhuǎn)化為液體的表面張力值。
　　●鉑金環(huán)法：由于被廣泛應(yīng)用于du Nouy表面張力儀，這種方法又稱為du Nouy法，并因之操作簡便而被廣泛使用。白金環(huán)法這個稱法是因測試部分與液體樣品間會形成一個環(huán)形而得的。
　　●JK99 系列全自動張力儀主要用于測量常規(guī)表/界面張力，因為其操作簡便（一鍵式全自動）、測量速度快（3秒）、重復(fù)性好、測量精度高等特點，是目前應(yīng)用*多的張力儀。缺點是不能測量超低界面張力（如驅(qū)油劑和原油之間的界面張力應(yīng)該是10-5mN/m,不能用JK99系列測量）。
　　●JK99 系列全自動張力儀采用進(jìn)口傳感器，盡管成本較國產(chǎn)扭力絲傳感器高出很多，但確保了測量精度。同時采用了雙控溫技術(shù)，內(nèi)置電控溫加熱或外接浴控溫可供選擇。
　　●JK99B 型必須連接電腦才能使用，JK99C型為一體兩用機(jī)，內(nèi)置液晶數(shù)顯和小型打印機(jī)，可以單機(jī)獨立操作，也可連接電腦控制觀察張力曲線動態(tài)變化。兩種型號精度等其他參數(shù)完全一致。
　　2、JJ2000系列旋轉(zhuǎn)滴全量程表/界面張力儀（采用旋轉(zhuǎn)滴法）
　　●旋轉(zhuǎn)滴法：旋滴法的基本原理是根據(jù)Bashforth-Adams方程從滴的形狀和尺寸求出界面張力，通過旋轉(zhuǎn)使液滴處于一定的離心力場之中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可改變液滴的平衡形狀以便于測定。主要測量超低界面張力。
　　●JJ2000 系列主要應(yīng)用于測量超低界面張力，特別在石油行業(yè)使用*多（例如前面提到的石油行業(yè)三次采油需要測量驅(qū)油劑和原油之間的界面張力）。值得指出的是，盡管該系列是全量程的張力儀，但是由于其方法和儀器的特性，在測量常規(guī)表/界面張力時反而不如JK99系列便捷、經(jīng)濟(jì)、**。
　　●JJ2000 系列旋轉(zhuǎn)滴全量程表/界面張力儀采用**連續(xù)變倍光學(xué)系統(tǒng)配合日產(chǎn)CCD攝像頭，數(shù)字圖像傳入電腦，每毫米55-315像素連續(xù)變倍可調(diào)。計算機(jī)直接設(shè)定工作溫度（電控溫）和轉(zhuǎn)速，視頻光學(xué)系統(tǒng)采集圖像，在計算機(jī)上測量。高速同步電機(jī)傳動，轉(zhuǎn)速范圍1000-10000r/min,控制精度：0.1% .LED冷光源，使用壽命長，不發(fā)熱。
　　3、JC2000系列靜滴接觸角/界面張力測量儀（采用懸滴法）
　　●懸滴法：通過處理*大的液滴的圖像來計算表面張力
　　●JC2000 系列靜滴接觸角/界面張力測量儀主要應(yīng)用于測量液固接觸角和固體表面能（詳見《如何選用接觸角測量儀》一文），但也附帶有懸滴法測量表/界面張力的功能。懸滴法測量表面張力方法經(jīng)典、圖像直觀、數(shù)據(jù)可靠，但是對操作人員要求很高，測試張力也沒JK99系列快捷，可以作為科研和教學(xué)使用，不適用于生產(chǎn)線上批量測試數(shù)據(jù)。
　　4、JO05在線全自動張力儀（采用氣泡壓力法）
　　● 氣泡壓力法：毛細(xì)管與氣體接口和靈敏壓力傳感器相連，氣體通過毛細(xì)管，在毛細(xì)管端形成氣泡，并測出此氣泡的壓力，轉(zhuǎn)換成表面張力。
　　●JO05 在線全自動張力儀由于其采用氣泡壓力法的特性，非常適用于在線連續(xù)自動檢測，例如環(huán)境部門可以使用該設(shè)備對自然水體的水質(zhì)變化和工礦企業(yè)的污水排放源進(jìn)行有效的檢測。

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