主腔体外侧相联接。
[0121]3、设计一个采用气热式温控模式，以控制被测样温度的结构，其实现方式如下:
[0122](I)装有加热体(DC24V以下200W左右)散热片(图3:5_12)作为加热源;(2)装在样品管所在位置空气中的半导体温度芯片或PT100温度探头(图3:5-11) ; (3)具有中空结构的旋转轴(高压样品管保护罩)，以利于搅动空气，实现冷热空气交换；(4)安装在腔体上方的装有散热风扇和半导体制冷片的制冷系统，从而实现有效控制样品管温度、降低空气搅动以及轴承发热而产生的额外温度对测值的影响等；(5)通过更换温度传感器为旋转接头定子侧高压样品管温度传感器，采用加热腔体气体并导入到样品管内，恒定控制样品管内液体的目的。
[0123]4、设计一套用于拍摄旋转液滴图像的成像系统及其控制结构，其功能包括:
[0124](I)具有连续多倍放大率的镜头(倍率为0.7-4.5X)(图2:4_2) ; (2)高速摄像机(图2:4-1)(速度25帧/秒以上，建议80帧/秒以上，德国IDS、AVT、大恒公司或同类公司的高速摄像机);(3)为了节省空间并提供R向视野调整功能，设计了一个90度棱镜结构(图2:4-3)。通过松动固定螺丝后，调整角度，从而实现R向转动；(4)具有微分头控制的一维俯仰调整架(图1:3)，以实现成像系统的水平调整；(5)具有微分头控制的Z向光学调整平台(图1:2) ; (5)具有步进电机或手动控制的Y向光学调整平台(图1:1) ;(6)具有电机控制的X向光学调整平台，从而实现调整镜头相对于样品管水平、成像位置、寻找液滴、拍摄液滴图像的目的(图1:1) ; (7)在旋转腔体内部装上一个LED背景光源(图3:5-5)，并在光源前方增加一个石英磨砂玻璃(图3:5-6)以柔化光线。或者提供一个光斑直径为60_的平行灯光源，以提升成像中的液滴轮廓边缘清晰度并进而提升测值精度。
[0125]5、设计一套用于控制液滴水平的机械结构以实现旋转样品管的水平控制，并进而控制液滴的左右移动。其主要实现方式包括:
[0126](I)提供了一个具有步进电机数据接口(9针)(图5:6-1)、数据接口安装支架(图5: ;6-2)、手动控制旋钮(图5:6-3)、步进电机(图5:6_4)、步进电机固定支架(图5:6_5)、旋转平台主体(图5:6-6)、蜗轮结构(图5:6-7)、蜗杆结构(图5:6_8)、旋转面板(图5:6_9)和刻度盘(图5:6-10)的光学旋转平台。
[0127](2)该光学旋转平台(图1:6)垂直向固定在一个底板后，上面固定了一个主支撑架(图1:7)，主支撑架的另一侧安装有一个轴承并通过另一个垂直向支架安装到底板上。摄像系统(包括5维控制系统和摄像机等)固定到主支撑架上，旋转腔体同样通过螺丝固定到支撑架上。
[0128](3)通过软件踊跃液滴一侧的图像移动情况，旋转如上旋转平台(图1:6)，使得镜头与旋转腔体同时转动后，调整样品管的水平度，从而有效地控制液滴水平，使得测试过程长时间、连续测值成为可能。也可以通过人眼观察液滴移动情况，手动旋转该旋转平台。
[0129]6、提供一套注入气体(如甲烷、二氧化碳)和被测外相液，并增加压力至超高压的系统，其实现方式如下:
[0130](I)在高压、高速旋转接头(即动态密封装置)(图3:5-14)的定子侧方提供一个高压密封的螺纹结构，并与一个高压三通(图4:12)相联接；
[0131](2)在一个高压增压泵(图4:15)上装上一个高压阀门(图4 一 17)后再装上一个液体蓄水池(图4:14);该增加泵的后方提供一个高压密封螺纹孔后与一个三通相联接；此三通一侧联接了一个高压数字压力传感器(图4:13)，压力传感器联接数字表后通过数字表的RS232接口或转换成USB2.0后与电脑相联接，以实时读取压力值。如上所提及的增加泵也可以更成一个自动的增加泵，并通过电脑控制并读取压力值。三通的另一侧通过一根高压毛细管与如上(I)所述三通(图4 - 12)相联，从而形成一个为高压样品管内液体增压的回路。
[0132](3)在另一个高压增压泵(图4:11)上方装一个高压阀门(图4:16)后再装上一个带有气体快速接头的三通(图4:10)，此三通可联接天然气或二氧化碳气源，并为体系中添加溶解气体。高压增压泵(图4:11)的后方提供一个压压密封螺丝孔后与一个三通相联接。此三通一侧联接了一个高压数字压力传感器(图4:9)。读取或控制压力方式同(2)所述。三通的另一侧通过高压毛细管与如上(I)所述的三通(图4:12)相联，从而形成为高压样品管内增加高压气体的目的。
[0133](4)为样品管添加溶解气体的方式:将样品管中空气排空后，增加一定的压力如2MPa，将气源压力增加到高于2MPa后，打开阀门16，为体系加入气体。再关闭阀门16，打开阀门17为体系内的液体增压，同时将气体压缩后压入样品管内。
[0134](5)为体系加入原油的方式:通过打开高压样品管温度传感器(图3:5-7)后，将一个长度约1cm的针头插入到样品管内，将原油注入到样品管。完成后，再被上外相液到如前的传感器的出口处(同时需要将腔体旋转以形成样品管开口向上)。再拧入温度传感器实现排空目的。
[0135]7、设计一套用于高温高压旋转滴界面张力和接触角测试装置的电气控制系统，实现方式如下:
[0136]旋转滴界面张力仪控制电路流程图如附图6所示，包括以下逻辑单元，以实现对旋转滴界面张力仪的各功能模块的控制:
[0137]7.1、设计一个主控MCU:
[0138]主控MCU完成整个旋转滴界面张力仪的主要控制，包括人机操作界面输入输出、和PC通信、Ml主电机转速PID控制、M2支架电机移动控制、温度控制和参数存储器功能。如附图7所示。
[0139]主控MCU采用89C52增强型8051单片机，本单片机具有较强的运算能力、较大的存储空间和强大的PWM功能。主控MCU配合其它的电路模块完成旋转滴界面张力仪的核心控制功能。具体功能分布如下:
[0140](I)其中RXD和TXD完成和PC的通信功能；
[0141](2) KEY、/CS、CLK、DATA完成数码管的显示和按键输入功能；
[0142](3) SCL、SDA完成参数存储功能；
[0143](4) AD_SCLK、/AD_CS、AD_OUT和T_C完成温控的数据采集转换和温控PWM输出功台匕罔匕;
[0144](5) PWM和I_OUT完成Ml电机的PWM控制和电流检测功能；
[0145](6) M2_l、M2_2和M2_OUT完成M2电机的正反运动和电流检测功能；
[0146](7) M3_l、M3_2和M3_OUT完成M3电机的正反运动和电流检测功能；
[0147]7.2、设计一个数码管显示和按键输入电路:
[0148]功能包括:数码管显示包括电机转速的显示和温度的显示；按键输入包括电机控制的输入和温度控制的输入。如附图8所示。
[0149]其中4位数码管用来显示Ml电机的相关信息，另外4路数码管用来显示温度相关的信息。共10个输入按键，5个按键用来完成电机Ml的控制，另外5个按键用来完成温控相关的控制
[0150]为了实现对8位数码管的显示和按键的输入，采用了一片HD7279A来完成。HD7279A是一种集成的LED数码管驱动和键盘管理芯片，可以同时最大接8位LED数码管和64个开关按键电路，串行通信接口，无需外部元件完成数码管的显示。按键输入带内部消抖电路，显示带消隐功能。在本次应用中，用了 8位数码管和10个按键输入。
[0151]数码管的显示控制和按键输入接收通过HD7279的串行接口由主控MCU控制。串口通信包括两根线，CLK和DATA，类似I2C，一根线提供时序时钟，一根线在输出数据时做输出线，在输入时做输入线。主控MCU通过发送指定协议的指令，完成对数码管显示的控制。当有按键按下是，KEY脚输出一个低电平的中断，通知主控MCU有按键按下，再由主控MCU读取HD7279的按键信息，完成键码的读取。
[0152]7.3、设计通过串口通信接口的电路:
[0153]主控MCU通信接口完成和PC的通信接口的电平转换。如附图9所示。
[0154]由于主控MCU的信号电平为TTL，而电脑的串口的电平为RS232标准，存在不匹配，如果直接接在一起，会损坏芯片，所以要进行电平转换。AD202E是一款120kbps，单5V供电的TTL和RS232电平转换芯片，只需要提供4个0.1uF的电容，即可通过电荷泵的原理，将TTL电平抬升到RS232电平。其中C10，C12，C13，C11即为4个电荷泵电容。而C15为去耦电容，对电源进行滤波，可以提供电平转换的可靠性。
[0155]J8为标准的串口头，通过标准的串口线即可连接电脑，进行串口通信。
[0156]7.4、设计一个非易失性存储器电路:
[0157]非易失性存储器用来存储用户设置的参数。如附图10所示。
[0158]其中:
[0159](I) U4为EEPRom，为非易失性存储器，有掉电保持功能。
[0160](2)AT24C04为单电源5V EEPRom，进行擦除和写数据时，不需要提高额外的高电压，减少了电源的要求，提高了可靠性。AT24C04为I2C通信接口的EEPRom，只需要2根线即可完成数据的读写，相比并行接口的EEPRom，可以节省主控芯片很多管脚，减少电路的复杂性。I2C通信只需要SCL产生通信时钟，SDA发送数据，不同电平的SCL和SDA的组合代表数据起始，数据结束，数据位等状态。由于SCL和SDA为OC输出，所以需要加2个上拉电阻RlO和R11，来完成电平的匹配和输出。WP为保护管脚，被应用中不需要。
[0161]7.5、设计