專利名稱：自動界面張力測定儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量液體界面、表面張力值的儀器，具體涉及一種用來測量油、水或油水混合物的界面張力值的自動張力檢測儀。
背景技術：
自動界面張力測定儀是一種采用脫離法原理，測出各種液體的界面、表面張力值的儀器，即在液體中浸入一個鉬金環(huán)，通過測量鉬金環(huán)脫離液面時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、顯示器、電子測量儀、調零裝置、測試蝸輪副等關鍵部件組成。操作時，先調零，通過測試蝸輪副的旋轉對扭力絲施加扭力，并使該扭力與液面接觸的鉬金環(huán)對液體的表面張力平衡，當扭力絲的扭力繼續(xù)增大時，被測液體表面被拉破時，扭力絲扭轉的角度，經(jīng)電子測量儀、單片機控制系統(tǒng)測量、轉化、計算，得出張力值，并在顯示器上輸出。但是上述張力儀靈敏度低、測量張力值誤差較大、精確度低、準確性低。
發(fā)明內容本實用新型提供一種較以往測定儀靈敏度高、測量界面張力值精確度高、準確度高的自動界面張力測定儀。本實用新型采用的技術方案是包括機箱、杠桿架、杠桿、鉬金環(huán)、單片機、調零電位器、顯示屏、控制鍵，還包括樣品自動升降機構、電磁線圈、電磁鐵芯；杠桿設在杠桿架上方；杠桿架中部兩側各設有一立板，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；在杠桿架一端設有上位傳感器、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；在杠桿另一端懸掛一鉬金環(huán)， 并設有可移動配重塊，樣品自動升降機構設在鉬金環(huán)下方。為使杠桿水平調零更準確、更精密，調零電位器分別為零點校正多圈電位器和砝碼標定多圈電位器，零點校正多圈電位器、砝碼標定多圈電位器與單片機連接。為使平臺更平穩(wěn)升降，自動化程度高，所述樣品自動升降機構由平臺、螺紋套、升降螺桿、導向套、電機組成；平臺與螺紋套頂端連接，螺紋套與升降螺桿配合，升降螺桿與電機輸出軸連接；導向套設在螺紋套外部，在導向套內設有螺紋套位置傳感器。為方便校正平臺的水平狀態(tài)，平臺上嵌有水平儀，在機箱底板下面設有三個可調螺栓座，其中兩個可調螺栓座一前一后設在機箱底板一端，第三個可調螺栓座設在機箱底板另一端中間位置。本實用新型的優(yōu)點是儀器靈敏度高、測量張力值精度高、準確度高，智能化程度高；全自動計算功能，具有漢字提示的人-機對話，全自動操作，杠桿零點調整更方便、更準確。
圖1是本實用新型的主視局剖示意圖；圖2是圖1的右視局剖示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型包括機箱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11、用于杠桿水平調零的調零電位器2、27、 顯示屏8、控制鍵33、機箱1內的電磁線圈14和電磁鐵芯15、樣品自動升降機構，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設在機箱1的上部箱體內。如圖1、圖2所示，在杠桿21的下方設有用于支撐、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、下部分別設有用于檢測杠桿21端部位移變化的上位移傳感器19、下位移傳感器17，另一端設有一杠桿限位孔25，以避免杠桿 21突然受力時大起大落。如圖1、圖2所示，杠桿架23中部兩側各設有一立板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；在杠桿架23 —端設有上位傳感器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；在杠桿21另一端懸掛一鉬金環(huán)4，并設有可移動配重塊M，樣品自動升降機構設在鉬金環(huán)4下方。為使杠桿調零更準確，調零電位器為分別為零點校正多圈電位器2和砝碼標定多圈電位器27，零點校正多圈電位器2、砝碼標定多圈電位器27分別與單片機11電連接。零點校正多圈電位器2是按照有關標準設置的，屬于現(xiàn)有技術，作用是使杠桿初步調零。工作原理是在進行表面張力測定之前，通過調整零點校正電位器，改變電流、電壓，然后，變化的電壓、電流作為信號進入單片機，單片機處理，輸出信號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。杠桿傳感器組合將信號傳遞給單片機，單片機得出一個零點漂移參數(shù)，在顯示屏上顯示出來，通過調整零點校正多圈電位器，使零點漂移參數(shù)落在單片機預定的范圍之內，以符合要求。砝碼標定多圈電位器27也是指按照有關標準設置的，屬于現(xiàn)有技術，原理與上述相同，作用是當杠桿零點校正后，加上規(guī)定重量的砝碼后進行調零即定標調零。定標也包括對靈敏度不同的傳感器定標，通過調整砝碼標定多圈電位器，使零點漂移參數(shù)也落在單片機預定的范圍之內，以符合要求。如圖1、圖2所示，樣品自動升降機構從上到下由主要由平臺6、螺紋套7、升降螺桿觀、導向套30、電機32組成，平臺6與螺紋套7上端連接，螺紋套7與其內部的升降螺桿觀螺紋配合，升降螺桿觀下端與電機32輸出軸連接，導向套30設在在螺紋套7外部并與電機32外殼固定連接，在導向套30內上部、下部分別設有用于檢測螺紋套7上升、下降極限工作位置的螺紋套位置傳感器四、31，其作用也是對平臺6升、降極限工作位置檢測。本實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、零點校正多圈電位器2、砝碼標定多圈電位器27、樣品自動升降機構的螺紋套位置傳感器四、31分別與單片機11電連接，樣品自動升降機構的電機32經(jīng)電機繼電器與單片機11 輸出端口連接，并由單片機11控制其啟停。[0018]本實用新型的單片機11、控制電路及程序等所屬技術領域技術人員可設計，單片機由電源、中央處理器CPU、RAM、ROM、多種I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等電路集成到一塊硅片上構成的小型計算機系統(tǒng)，本實用新型可優(yōu)選89C60型單片機，在此不再詳述。如圖1所示，平臺6上嵌有水平儀12，在機箱1底板下面設有三個可調螺栓座9、 10、34，其中兩個可調螺栓座9、34 —前一后設在機箱1底板一端，第三個可調螺栓座10設在機箱1底板另一端中間位置。通過人工上調或下調可調螺栓座9、10、34，使水平儀12的氣泡13落入水平儀中心孔內，從而使平臺6處于高精度的水平狀態(tài)。本實用新型的工作過程及原理如下如圖1、圖2所示，首先人工手調可調螺栓座9、34、10，使平臺6校正水平，把鉬金環(huán)4插入鉬金環(huán)套3內，調節(jié)可移動配重塊對，使杠桿21大致調零平衡，然后打開電源，通過上、下位移傳感器19、17，將位移變化轉化為電壓傳入單片機11，單片機11輸出信號將該電壓或電流加在電磁線圈14上，電磁鐵芯15受到電磁引力會發(fā)生微小位移，使杠桿21被進一步精密調零平衡，操作人員邊觀察顯示屏8提示，邊旋轉零點校正多圈電位器2，使零點漂移參數(shù)被設置在一個標準范圍內，加上砝碼后，再旋轉砝碼標定多圈電位器27，使零點漂移參數(shù)也被設置在另一標準范圍內。此時，杠桿21的平衡零點達到了預定的要求。如圖1、圖2所示，把裝有待測液體的樣品杯5放在平臺6上，操作控制鍵33，單片機11控制電機32正轉，樣品杯5緩緩上升，鉬金環(huán)4逐漸進入樣品杯5的液體中，進入一定程度時，導向套30內上部的螺紋套位置傳感器四將信號給單片機11，停止上升，靜止片刻。靜止時間到，單片機11控制電機32反轉，樣品杯5隨緩緩下降，鉬金環(huán)4穿過液體界面時受到向下的拉力值，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將該位移變化轉化為電壓輸出，經(jīng)單片機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，從而使杠桿達到新的平衡，另一方面，該轉換電壓經(jīng)單片機11做數(shù)據(jù)處理、計算，得出張力值結果，并輸出在顯示屏8上。當樣品杯5繼續(xù)下降至初始位置時，導向套30內下部的螺紋套位置傳感器31將信號給單片機11，單片機11控制電機32停止，樣品杯5停在初始位置，測定結束。本實用新型的軟件部分主要采用無標示按鍵技術，所謂的無標示按鍵技術是在按鍵上面沒有功能標示，每個按鍵在不同狀態(tài)時有不同的功能，完全依賴顯示屏提示當前按鍵的功能及意義，簡化了硬件設計。本實用新型采用4個控制鍵即可實現(xiàn)多種功能的控制。
權利要求1.一種自動界面張力測定儀，包括機箱(1)、杠桿架(23)、杠桿(21)、鉬金環(huán)(4)、單片機(11)、調零電位器0、27)、顯示屏(8)、控制鍵(33)，其特征在于還包括樣品自動升降機構、電磁線圈(14)、電磁鐵芯(15)；杠桿設在杠桿架03)上方；杠桿架03)中部兩側各設有一立板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；在杠桿架—端設有上位移傳感器(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；在杠桿另一端懸掛一鉬金環(huán)G)，并設有可移動配重塊(M)，樣品自動升降機構設在鉬金環(huán)(4)下方。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動界面張力測定儀，其特征在于調零電位器0、27)分別為零點校正多圈電位器(2)和砝碼標定多圈電位器(27)，零點校正多圈電位器0)、砝碼標定多圈電位器(XT)與單片機(11)連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的自動界面張力測定儀，其特征在于所述樣品自動升降機構主要由平臺(6)、螺紋套(7)、升降螺桿(觀)、導向套(30)、電機(32)組成；平臺(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(3 輸出軸連接；導向套(30)設在螺紋套(7)外部，在導向套(30)內設有螺紋套位置傳感器09、31)。
4.根據(jù)權利要求3所述的自動界面張力測定儀，其特征在于平臺(6)上嵌有水平儀 (12)，在機箱(1)底板下面設有三個可調螺栓座(9、10、34)，其中兩個可調螺栓座(9、34) 一前一后設在機箱(1)底板一端，第三個可調螺栓座(10)設在機箱(1)底板另一端中間位置。
專利摘要本實用新型是一種測量液體界面張力值的自動界面張力測定儀，較現(xiàn)有測定儀靈敏度高、測量精確度高，技術方案為包括機箱、杠桿架、杠桿、鉑金環(huán)、單片機、調零電位器、顯示屏、控制鍵、樣品自動升降機構、電磁線圈、電磁鐵芯；杠桿設在杠桿架上方；杠桿架中部兩側各設有一立板，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；在杠桿架一端設有上位傳感器、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；在杠桿另一端懸掛一鉑金環(huán)，并設有可移動配重塊，樣品自動升降機構設在鉑金環(huán)下方。
文檔編號G01N35/00GK202008458SQ201120020899
公開日2011年10月12日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權日2011年1月17日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:河南省恒生電子儀器有限公司