技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES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*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(diǎn),是目前應(yīng)用zui多的張力儀。缺點(diǎn)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(dú)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)*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zui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zui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。
附件:全量程旋轉(zhuǎn)滴表(界)面張力儀TX-500C和JJ2000B對照表
TX500C | JJ2000B | 比較 |
外觀:一般 | 外觀:美觀 | JJ2000B優(yōu) |
噪音:較大 | 噪音:即使達(dá)到10000r/min仍較低 | JJ2000B優(yōu) |
軟件:一般 | 軟件:人機(jī)交互友好 | JJ2000B優(yōu) |
功能:測量表(界)面張力 | 功能:測量表(界)面張力、接觸角 | JJ2000B優(yōu) |
測量范圍:表面及界面張力1´10-5 –100mN/m | 測量范圍:表面及界面張力1´10-5 –100mN/m | 相同 |
千分卡尺: 測量范圍0-6mm,測量精度0.001mm(考慮到人為目測因素,這個精度不可能實(shí)現(xiàn)) | 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)。 | JJ2000B優(yōu) |
一體機(jī)結(jié)構(gòu),數(shù)字化電路,儀器臺面LED數(shù)字顯示,用計算機(jī)進(jìn)行操作或單機(jī)操作 | 一體機(jī)結(jié)構(gòu),數(shù)字化電路,用計算機(jī)進(jìn)行操作 | 類似 |
一臺計算機(jī)可控制多臺主機(jī) | 可設(shè)置 | 類似 |
計算機(jī)直接設(shè)定工作溫度和轉(zhuǎn)速,視頻光學(xué)系統(tǒng)采集圖像,在計算機(jī)上測量 | 計算機(jī)直接設(shè)定工作溫度和轉(zhuǎn)速,視頻光學(xué)系統(tǒng)采集圖像,在計算機(jī)上測量 | 相同 |
可截取圖像計算張力(屏幕快捷窗口顯示zui近拍攝圖片12張),列表生成張力變化曲線 | 可設(shè)置 | 類似 |
雙控溫技術(shù),內(nèi)置加熱或外接浴控溫,溫度控制范圍0-100°C,溫度顯示精度:±0.1°C | 電控溫,采用日本歐姆龍控溫器,可控加熱,室溫~100℃ | JJ2000B |
高速同步電機(jī)傳動,轉(zhuǎn)速范圍1000-10000r/min,控制精度:0.1% | 高速同步電機(jī)傳動,轉(zhuǎn)速范圍1000-10000r/min,控制精度:0.1% | 相同 |
靜音光源,使用壽命大大優(yōu)于普通頻閃燈,既可頻閃又可常亮,方便觀測 | LED冷光源,使用壽命長,不發(fā)熱 |
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高純度石英玻璃樣品管內(nèi)徑:2mm,6mm | 6mm | 類似 |
視頻光學(xué)系統(tǒng)6.5倍光學(xué)變倍,兩倍視頻軟件變倍;視頻檢測系統(tǒng)分辯率:768´576像素;視頻采集速率:30幀/秒;視頻傳輸速率:150兆/秒 | 視頻光學(xué)系統(tǒng)0.7~4.5倍光學(xué)連續(xù)變倍,視頻檢測系統(tǒng)分辯率:768´576像素;視頻采集速率:30幀/秒;視頻傳輸速率:150兆/秒 | JJ2000B優(yōu) |
RS-232串口(測試數(shù)據(jù));VIDEO RCA接口(視頻采集) | RS-232串口(測試數(shù)據(jù));VIDEO RCA接口(視頻采集) | 相同 |
220V / 50 Hz ±10%或110V / 60Hz ±10% | 220V / 50 Hz ±10%或110V / 60Hz ±10% | 相同 |
結(jié)論:1、上述比較已經(jīng)不容置疑的顯示出JJ2000B的*性。
2、JJ2000B的生產(chǎn)廠家――上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司科技前瞻、實(shí)力雄厚,是膠體與界面、粉體技術(shù)、紡織纖維等測量儀器的專業(yè)開發(fā)生產(chǎn)商,擁有其軟、硬件的*知識產(chǎn)權(quán),能夠保障用戶的售后維護(hù)、升級、服務(wù)的權(quán)利,并負(fù)責(zé)免費(fèi)送貨上門安裝調(diào)試培訓(xùn)。自主開發(fā)生產(chǎn)的八大系列數(shù)十種專業(yè)產(chǎn)品序列不僅做到進(jìn)口替代,還大量出口。
3、由于TX500C是在它的目測型的原型機(jī)上拼湊了視頻圖像分析,設(shè)計有諸多缺陷。某些技術(shù)指標(biāo)的提法也帶有嚴(yán)重的誤導(dǎo)成份,如使用它的千分卡尺的“測量范圍0-6mm,測量精度0.001mm"用來表征TX500C的技術(shù)指標(biāo)非常不合適。
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