如何選用表面張力儀（界面張力儀）

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如何選用表面張力儀（界面張力儀）

2006年09月18日 09:36

　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，是目前應(yīng)用zui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)*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
*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	JJ2000B優(yōu)
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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