本发明专利技术公开了一种Young‑Laplace压力测量与演示装置，属于界面化学分析测量技术领域。它包括背景灯、压力测试机构、微量注射器、进液控制平移台、Z轴平移台、针头、样品台、显微镜头和数码摄像机。本装置提出的一个全新的联结关系，充分利用了微压传感器的高精度，同时，通过联用显微镜和摄像机的成像系统，将Young‑Laplace方程的压力原理以及方程进行了完整的演示，更符合方程的原理，测量精度更高，操作更为简单，解决了原有各种测试方法的消元或变换带来的精度误差问题，达到了演示与测量的双重目的。本专利涉及的技术可广泛应用于日化、农药、石油化工、表面活性剂研究、消防、电力等各个行业领域，具有极高的推广价值。
【技术实现步骤摘要】
一种Young-Laplace压力测量与演示装置
本专利技术涉及一种Young-Laplace压力测量与演示装置，属于界面化学分析测量
技术介绍
1805年，Young和Laplace共同提出了基本的Young-Laplace方程，从而为界面化学的定量分析提供了可能。Young-Laplace方程的方程原式如下：ΔP=σ×(1/R1+1/R2)＝σ×（2/R0）其中ΔP为液滴内外压力差，σ为表面张力或界面张力，单位mN/m或dyne/cm，R1和R2为接触位置的曲率半径，R0为液滴顶点曲率半径。在考虑重力影响条件时，Young-Laplace方程的方程变换式如下：ΔP＝σ×（2/R0）±Δρgz其中，Δρ为液滴与气体或油相的密度差，g为重力系数,z为液滴的高度。停滴和悬滴时分析取正或负号。在A.W.Adamson所著的《PhysicalChemistryofSurfaces》一书中提供了一个简单的Young-Laplace方程示意图（第6页）。但是，目前为止，无论科研还是商业化的仪器行业均没有现成的，可直观演示或测量Young-Laplace方程压力的仪器或装置，在各种测试表面张力或界面张力的测试方法中，均针对应用的如测力、外形轮廓以及压力等对方程的原式进行了变换或通过经验标定进行消元处理，因而也Young-Laplace方程的原式存在一定的差距，测值的精度均受消元或变换过程带来的误差所影响。德国Kruss、SITA和Sinterface公司均提供了一种最大气泡法表面张力值，利用如上的Young-Laplace方程原式并利用液滴形成过程中的最大滴的压力值，再采用蒸馏水或乙二醇等已知液体进行标定，用于测量液体的表面张力以及表面活性剂的动态吸附。从原理来讲，其利用的压力值为液滴形成过程的一段而非最终稳定的压力值。如附图2所示，气泡法原理时，测得的最大压力值为液滴形成的过程中的一个点（阶段2），此时的顶点曲率半径与毛细管的半径近似。但是，最大压力值用于测量或表征Young-Laplace方程的压力以及表面张力的测量存在明显的缺陷。如附图1所示，从悬滴的液滴轮廓来看，Young-Laplace方程压力原理上应为静态压力值。对于应用于测量或量化表面张力和Young-Laplace方程压力有用的压力范围为阶段3或接近于阶段4时的液体内压力与气压的差压值。因而，也本专利的Young-Laplace最终稳定值而非过程的一个最大值作为评估一演示Young-Laplace压力，更符合方程压力的本质，也与商业化的气泡最大压力法完全不一致，进而无法影响本专利的新颖性与创新性。赵国玺著《表面活性剂作用原理》第73页同样描述了一种简易的泡压法（气泡最大压力法）的表面张力测试原理，同样的，该原理利用了最大气泡压力值作为评估依据，这个压力值与最终稳定的Young-Laplace方程压力完全不一致，因而，无法作为专业而可靠的Young-Laplace方程压的演示原理或装置所用。表面张力测试原理主要包括WilhelmyPlate法、DuNouy环法的测力法原理，ADSAP（A.W.Neumann团队）和SelectPlane法（Adamson团队）、旋转滴法的光学影像法，以及毛细管上升法、滴体积法等等。虽然这些方法的本质都是利用Young-Laplace方程并进行变换（参考《InterfacialTensiometry》，A.I.Rusanov著,Elsevier出版社1996年）。但是，测力法原理的力学原理与压力原理存在理解的问题，且测力原理的修正较多，操作较为复杂；光学影像原理仅从轮廓的角度评估表面张力值，在压力的计算或引用方面不足，测值结果的可靠性等科学进步的进一步验证；毛细管上升法和滴体积法在分析时虽然采用了稳定的最大压力值，但是在顶点曲线半径的分析方面存在严重不足。ADSAP算法（轴对称影像分析法）以及本公司专利（专利号：201110244512.9）《液滴影像法界面流变测试方法和装置》中对于界面张力以及表面张力的测量采用了纯液滴轮廓的方式进行测量，其中ADSAP算法中采用了AFLI算子，而专利《液滴影像法界面流变测试方法和装置》采用了RealDrop算子，但是其本质均为变换方程为轮廓边缘因子分析，也Young-Laplace方程的原式存在区别，在测量的精度上与本专利采用的微压传感器的测量技术是存在不足。专利《一种基于液滴体积测量液体的表/界面张力的装置及方法》（专利号：201510587998.4)采用了专门的基于体积计算表面张力值的校准因子，用于测量表面张力或界面张力值。在测试中，同样没有采用微压传感器的技术，与本专利所述技术不一致。
技术实现思路
本专利技术针对上述
技术介绍
所提及的问题，而采取以下技术方案来实现：一种Young-Laplace压力测量与演示装置，包括背景灯、压力测试机构、微量注射器、进液控制平移台、Z轴平移台、针头、样品台、显微镜头和数码摄像机，所述微量注射器通过夹具固定在进液控制平移台上，并与Z轴平移台通过固定螺丝固定，所述针头通过鲁尔快接结构固定在压力测试机构上，所述压力测试机构通过固定螺丝固定在进液控制平移台上，所述背景灯、显微镜头和数码摄像机分别设在样品台的两侧，且所述显微镜头通过C口快接口与数码摄像机连接。通过测量液滴形成过程中的微压传感器中的压力值，读取压力随时间变化曲线（如图1所示）,得到转折点即阶段4或接近转折点即阶段4的压力值，通过摄像机拍摄整个过程的实时图像并把压力值数据与实时图像计算分析到得的几何尺寸数据相结合，得到液滴的实时变化表面张力或界面张力值，Young-Laplace方程压力值。作为优选实例，所述压力测试机构包括多通单元、微压传感器、两个微压传感器连接管、两个快接头，所述微压传感器通过固定螺丝固定在多通单元上，所述微压传感器的正压接口与其中一个微压传感器连接管一端相连通，其中一个所述微压传感器连接管另一端与其中一个快接头相连通，其中一个快接头的另一端与多通单元相连通，所述微压传感器的负压接口与另一个微压传感器连接管一端相连通，另一个所述微压传感器连接管另一端与另一个快接头相连通，另一个快接头的另一端也与多通单元相连通。作为优选实例，所述压力测试机构还包括带阀门的鲁尔三通阀、鲁尔公转螺纹转接头、鲁尔母转螺纹转接头，当所述微量注射器内装上被测试液体时，此时，微量注射器通过鲁尔快接头与带阀门的鲁尔三通阀相连通，并通过鲁尔公转螺纹转接头与多通单元相连通，所述针头通过鲁尔母转螺纹转接头与多通单元相连通。作为优选实例，所述微量注射器、带阀门的鲁尔三通阀、鲁尔公转螺纹转接头、鲁尔母转螺纹转接头、针头的个数均为两个，通过挤压两个微量注射器的顶针后，被测试液体在两个针头的平口针头的端口分别形成第一液滴和第二液滴。作为优选实例，所述多通单元包括本体，所述本体上分别开设有第一螺纹孔、第一垂直向通孔、第二螺纹孔、第一水平向通孔、第一垂直螺纹孔、第三螺纹孔、第二垂直向通孔、第四螺纹孔、第二水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Young-Laplace压力测量与演示装置，其特征在于：包括背景灯、压力测试机构、微量注射器、进液控制平移台、Z轴平移台、针头、样品台、显微镜头和数码摄像机，所述微量注射器通过夹具固定在进液控制平移台上，并与Z轴平移台通过固定螺丝固定，所述针头通过鲁尔快接结构固定在压力测试机构上，所述压力测试机构通过固定螺丝固定在进液控制平移台上，所述背景灯、显微镜头和数码摄像机分别设在样品台的两侧，且所述显微镜头通过C口快接口与数码摄像机连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种Young-Laplace压力测量与演示装置，其特征在于：包括背景灯、压力测试机构、微量注射器、进液控制平移台、Z轴平移台、针头、样品台、显微镜头和数码摄像机，所述微量注射器通过夹具固定在进液控制平移台上，并与Z轴平移台通过固定螺丝固定，所述针头通过鲁尔快接结构固定在压力测试机构上，所述压力测试机构通过固定螺丝固定在进液控制平移台上，所述背景灯、显微镜头和数码摄像机分别设在样品台的两侧，且所述显微镜头通过C口快接口与数码摄像机连接。
2.根据权利要求1所述的一种Young-Laplace压力测量与演示装置，其特征在于：所述压力测试机构包括多通单元、微压传感器、两个微压传感器连接管、两个快接头，所述微压传感器通过固定螺丝固定在多通单元上，所述微压传感器的正压接口与其中一个微压传感器连接管一端相连通，其中一个所述微压传感器连接管另一端与其中一个快接头相连通，其中一个快接头的另一端与多通单元相连通，所述微压传感器的负压接口与另一个微压传感器连接管一端相连通，另一个所述微压传感器连接管另一端与另一个快接头相连通，另一个快接头的另一端也与多通单元相连通。
3.根据权利要求2所述的一种Young-Laplace压力测量与演示装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：施建辉，
申请(专利权)人：上海梭伦信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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