動態(tài)氣泡壓力張力儀的結(jié)構(gòu)主要包括以下部分:
樣品容器:用于盛放被測液體,是儀器的核心基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),為液體提供穩(wěn)定的測試環(huán)境。
特制毛細(xì)管:作為氣泡生成的關(guān)鍵部件,其一端浸入液體中,另一端與氣體供應(yīng)系統(tǒng)相連。在測試時,氣體或惰性氣體通過毛細(xì)管,在端部形成氣泡。毛細(xì)管的尺寸精度直接影響氣泡形成的穩(wěn)定性,進(jìn)而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
壓力傳感器:與毛細(xì)管直接相連,用于實(shí)時檢測氣泡形成過程中產(chǎn)生的壓力變化。其靈敏度決定了儀器對微小壓力變化的捕捉能力,是確保測量精度的核心組件。
氣體供應(yīng)系統(tǒng):負(fù)責(zé)向毛細(xì)管輸送氣體或惰性氣體,通過調(diào)節(jié)氣體流速控制氣泡的形成頻率。流速的穩(wěn)定性直接影響氣泡生成的重復(fù)性,是保證測試數(shù)據(jù)可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
數(shù)據(jù)處理與顯示單元:將壓力傳感器采集的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,通過內(nèi)置算法計算出液體的動態(tài)表面張力值。現(xiàn)代儀器通常配備顯示屏或計算機(jī)接口,可實(shí)時顯示測量結(jié)果、生成張力曲線,并支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲與導(dǎo)出功能。
工作原理:當(dāng)氣體通過毛細(xì)管在液體中形成氣泡時,氣泡半徑隨氣體流量變化。根據(jù)楊-拉普拉斯方程,當(dāng)氣泡半徑與毛細(xì)管半徑相等時,氣泡內(nèi)部壓力達(dá)到最大值,此時壓力傳感器測得的壓力值與液體動態(tài)表面張力成正比。通過連續(xù)改變氣體流速,可獲得不同表面年齡下的張力數(shù)據(jù),進(jìn)而繪制動態(tài)張力曲線。