一种基于液滴体积测量液体的表/界面张力的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及液体的表面张力或界面张力的测量领域，具体是一种通过测量液 滴脱落时的体积来确定液/气-表面张力或液/液-界面张力的测量装置。
【背景技术】
[0002] 液体在气相或真空中的表面张力和二个不相溶液相之间的界面张力缘由液体分 子间的静相互吸引力，它不但是一个基本的物理参数，而且在许多工业生产过程中和对产 品质量检测起着关键的作用，例如生产表面活性剂，喷墨打印机的油墨制造，表面张力的控 制对产品质量都至关重要。
[0003] 目前对液体表/界面测量方法有诸多装置及其方法，但都还停留在实验室人工操 作完成，要在工业生产过程中实现对产品质量控制还存在许多不足。如CN201210566160. 3 提出一种基于轴对称液滴轮廓曲线和体积的液体表面张力测量方法，该方法虽然采用摄制 液滴图像，但仍然是人为选定一个测量点，在这个选定测量点上人为测定相关的几何参数， 不仅工作麻烦，测量速度慢，更重要的是由于人为选定测量点和人为测定测量点的几何参 数，必然导致人为误差，测量结果误差都在5%以上，这种方法不能在工业生产过程中对产 品质量提供控制参数，也不可能对液体表/界面张力实施动态监测。
【发明内容】
[0004] 本实用新型提供一种基于液滴体积测量液体的表/界面张力的装置，达到快速、 准确测定并实时显示被测液体表/界面张力，使该装置能在许多工业生产过程中对产品质 量提供控制参数。
[0005] 本实用新型的设计方案是：
[0006] -种基于液滴体积测量液体的表/界面张力的装置，包括加液单元、毛细管、背景 光源、摄像单元以及控制摄像单元和加液单元工作的计算机单元，其特征是所述加液单元 至少设一计量注射器和连接第一计量注射器与所述毛细管之间的第一管路，所述毛细管的 出口端设于气相或与待测液体不相溶液相的光路方向全透光的第一容器中；所述摄像单元 对准毛细管端口为基准位置设定液滴脱离的检测图像区域，所述计算机单元通过摄像单元 记载相邻液滴脱离毛细管端口时的体积差计算液体的表/界面张力。
[0007] 所述加液单元还包括由第二管路与第一计量注射器的进液端相接的第二容器组 成的第一加液单元，所述第二容器内盛装有待测液体，待所述第一计量注射器内的待测液 体耗尽时或需要更换待测液体时，通过第二管路将第二容器内的待测液体或更新的待测液 体输送至第一计量注射器内。
[0008] 所述加液单元进一步包括由第三管路与第二计量注射器进液端口相连的第三容 器组成的第二加液单元，第二计量注射器的出液端经由第四管路与第二容器相接，所述第 三容器内盛装有待测液体的溶剂或母液，在所述计算机单元控制下通过所述第二加液单元 的分配阀门往第二容器注入待测液体的溶剂或母液。
[0009] 所述加液单元进一步包括由第五管路与第三计量注射器进液端相连的第四容器 组成的第三加液单元，第三计量注射器出液端经由第六管路与第一容器相接，所述第四容 器内盛装有液相溶剂或其他溶液，在所述计算机单元控制下通过所述第六管路往第一容器 注入液相的溶剂或其他溶液。
[0010] 前面所述的装置也可以在通常的光学视频接触角或/和悬滴法表/界面张力测量 仪器已有的组件的基础上，通过替加必要的、缺少的部件，建立起来。
[0011] 本实用新型的有益效果是：由计算机单元控制加液单元和摄像单元工作，通过对 监测图像区域像素灰度值的剧烈变化的检测确定液滴脱离的时间点，计算出当前脱离液滴 的体积，进而计算出待测液体的表/界面张力。测量装置结构简单，测量方法操作容易，抗 干扰能力强，能在实时显示测量值，测量精度高，由液滴脱离的时间点的不确定性引入的测 量误差为0. 05%，可用于监测液体表/界面张力随时间的动态变化，以及用于确定表面活性 剂溶液的临界胶束浓度值。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型实施例一提供的测量装置的结构示意图。
[0013] 图2是本实用新型实施例一中从一个水/空气-液滴脱落前、后获得的连续图像， 其中相邻图像的间隔时间为30ms，从左到右、从上到下分别为B广C广D i表示。
[0014] 图3是液滴脱落检测的图像区域内像素灰度平均值在水/空气-液滴形成、成长 和脱落过程中的变化图。
[0015] 图4是本实用新型实施例一测量得到的水在空气中的表面张力值随单个液滴的 变化(波动）图。
[0016] 图5是本实用新型实施例二中从一个水/食用油-液滴脱落前、后获得的连续图 像，其中相邻图像的间隔时间为67ms，从左到右、从上到下分别为A 2- B 2- C 2- D 2表示。
[0017] 图6是液滴脱落检测的图像区域内像素灰度平均值在水/食用油-液滴形成、成 长和脱落过程中的变化图。
[0018] 图7是本实用新型实施例三提供的测量装置的结构示意图，其可用于全自动测量 临界胶束浓度（CMC)。
[0019] 图8是本实用新型实施例四提供的测量装置的毛细管端口朝上结构示意图。
[0020] 图9是本实用新型的计算机单元对加液单元和摄像单元的控制流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明，但实施例不是对本实用新型保 护范围的限制。
[0022] 实施例一、水/空气表面张力的测量
[0023] 如图1所示，本实用新型实施例提供的基于液滴体积测量液体的表/界面张力的 装置包括第一加液单元9,经由第一管路10与第一加液单元9的出液端相接的毛细管1，背 景光源4和摄像单元6,以及用以控制摄像单元6和第一加液单元9工作的计算机单元13， 其中所述毛细管1的端口浸没于气相或与待测液体不相溶的液相中，所述背景光源4的发 光点与毛细管1的端口处于摄像单元6的镜头5的水平光轴上。其中，第一加液单元9由 马达驱动且配备有精密计量注射器3(0. 1-10.0 ml)，可通过控制系统由计算机单元13控制 其运转和运转速度，并可以读取其当前的体积位置。在玻璃注射器内装入待测的液体样品 (单组份液体或溶液)。
[0024] 此外，本实用新型实施例提供的第一加液单元9还包括经由第二管路20与第一计 量注射器3的进液端相接的第二容器11，所述第二容器11内盛装有待测液体，其中所述气 相或液相位于对背景光源4发出的光路方向全透明的第一容器8内。具体地，在毛细管1 端口的下方放置接纳脱落液滴的第一容器8,为了减少空气流动对液滴2稳定性的影响，同 时减少液滴液体在液滴形成、测量等待过程中挥发，最好把毛细管1端口伸入到第一容器8 内，并加适当的盖子尽量密封。进一步地，所述第一容器8由调节台7承载，所述调节台7置 于仪器平台上，其中第一和第二容器及第一加液单元外围必要时可以均设温控夹套