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对表面张力最初的认识是小学还是初中课本上说,蚊子等小昆虫能够在水面上行走,是由于表面张力的作用。基于这个最初的认识,我一直以为表面张力是一种非常小的力,想必它的测量是很难的。近日由于工作需要,要测液体的表面张力。有个大前提:不花钱,办好事。我查了一定量的资料,决定采用滴体积法测量表面张力。滴体积法测液体表面张力的原理如下:自一毛细管滴头滴下液体时可以发现,液滴的大小(以体积或重量表示)和液体的表面张力有关,研究结果表明,液滴重量W与毛细管滴头半径R有如下的关系http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208010850_380936_1927842_3.jpg式中F为校正系数,Harkins和Brown等自精确的实验与数学分析方法得出校正系数F与V/R3的关系(V为液滴体积),为滴体积法提供了完全且精确的校正系数F表。F表见附表。由上述公式,如果能够尽量精确的测得液滴的重量(或体积、密度),滴管口的半径R,则可以结合F表,得到液体的表面张力数值。因此,要测表面张力,需要有一个装置,能够较自如的控制液体一滴一滴的下落,并且有体积刻度或者配合称重装置。文献中使用的装置如下图:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/08/201208010851_380937_1927842_3.jpg一看这个图,我就知道它对于我来说是不可能的(还有的文献说要配什么泵之类的)。于是另想办法,理论上能达到使用目的的实验室常用装置有两个:1,微量滴定管,2,吸量管。分别拿来试一下,认为两种管子各有优劣:微量滴定管可以方便调节液体的流速,调好后不受干扰,但是微量滴定管是别的实验室的,要用还得借,而且也怕交叉污染什么的(说表面张力很容易受污染物影响的),另外微量滴定管的最小刻度是0.02ml,而吸量管的最小刻度是0.01ml。吸量管就用1ml的,体积好控制了,1ml放完拉倒,但是需要手动控制液滴的下落,另外,手那个抖啊!抖出来的误差估计也不小。好在经过试验(心态要放平,尽量别抖),我发现这两个办法平行性都还好,用微量滴定管量25滴液体的体积,做了5次,数值分别是1.15ml,1.15ml,1.16ml,1.17ml,1.18ml;用吸量管放1ml液体,测了4次都是24滴。对于我们的实验来说,这个精度足够啦!于是,决定选用吸量管当我的武器。至此,表面张力计算公式中的V算是可以较准确得到了,ρ对于水来说就用1g/ml了,不用那么精确。其他液体浓度很低的话,也用1g/ml,如果偏离较大就测一下,这个不难。G就是9.8N/kg啦。还剩下R和F,而且F还是R与V的函数,知道了R,实验测得V,就可以查表得到F。R怎么测呢?据文献报道,R需要使用显微测量装置测量。您已经猜到了吧,这个显微测量装置对我来说是不可能的。怎么办呢?好在天无绝人之路。有高人专门就这个事发表了文章,使用的是“逼近求法”,这个办法确实是个好办法!思路如下:校正因子F是前人经过精确实验与数学分析方法建立的经验数据,以后又经过一定的改进和补充,逐步得出了现在的方便而完全的校正因子。据此,认为校正因子F是一些“真值”,并结合已知表面张力的液体(30摄氏度下的纯水)拿来反推滴管口径。据 文献报道,30摄氏度下,纯水的表面张力为70mN/m,我测的每滴水的体积是0.0417ml,将这两个数据,以及水的密度、重力加速度常数代入上文表面张力计算公式中得:R=0.5838F[/fo
[align=center][b]一种光电式皮带张力计的校准方法[/b][/align][font=微软雅黑, Helvetica, Arial, sans-serif][color=#808080]作者:姚明 金涛[/color][/font][font=微软雅黑, Helvetica, Arial, sans-serif][size=12px][color=#333333] [/color][/size][/font][font=微软雅黑, Helvetica, Arial, sans-serif][color=#808080]来源:中国计量[/color][/font][align=left][size=15px] 本文就光电式皮带张力计提出一种计量校准方法。[/size][/align][align=left][color=#d92142][b]一、工作原理[/b][/color][/align][align=left][size=15px] 光电式皮带张力计是以光学测振原理测量皮带张力的非接触式测力仪,其工作原理是通过光电传感器采集被测物体的频率信号,由微电脑软件进行数据处理,并通过公式计算得到皮带张力。[/size][/align][align=left][size=15px] 光电式皮带张力计主要由光学发射器、接收器、频率测量分析单元、控制单元、显示单元和计算软件等部分构成。[/size][size=15px]光电式皮带张力计根据测得的频率,按式(1)计算皮带张力。[/size][/align][align=left][size=15px]T[/size][size=15px]=4×[/size][i]M×W×S×f[/i]2[size=15px] (1)[/size][/align][align=left][size=15px] 式中:[/size][i]T[/i][size=15px]——皮带张力,N;[/size][i]M[/i][size=15px]——皮带单位长度单位宽度的质量,kg/m[/size]2[size=15px];[/size][i]W[/i][size=15px]——皮带宽度,m;[/size][size=15px] [/size][i]S[/i][size=15px]——两皮带轮跨距,m;[/size][i]f[/i][size=15px]——振动固有频率(基频), Hz。[/size][/align][color=#d92142][b]二、校准用标准器[/b][/color][align=left][size=15px] 转速标准装置,准确度等级0.01级,应配备相应的转盘。[/size][size=15px]标准器和转盘如图1所示。[/size][/align][align=left][img]http://www.chinajl.com.cn/Uploads/image/20220210/20220210093522_83798.jpg[/img][/align][size=15px][color=#797baa] 图1 标准器和反光转盘[/color][/size][color=#d92142][b]三、校准项目及方法[/b][/color][align=left][size=15px]1.频率示值误差[/size][/align][align=left][size=15px] 光电式皮带张力计的工作频率主要集中在10Hz~600Hz,对应大多数光电式皮带张力计的固有频率范围。[/size][size=15px]校准方法为:[/size][/align][align=left][size=15px](1)转速标准装置需经预热并稳定运行。[/size][/align][align=left][size=15px](2)将光电式皮带张力计的光学探测头垂直[/size][size=15px]靠近转盘并对准贴在其上面的反光纸面,与转盘的距离应与使用说明书的要求保持一致,测量过程中探测头避免与转盘面发生接触或碰撞。[/size][/align][align=left][size=15px] (3)调取[/size][size=15px]光电式皮带张力计频率测量界面,在其工作频率范围内,均匀地选取不少于6个频率点进行测量,推荐如下频率点:10Hz、30Hz、50Hz、70Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz和600Hz(对应转速分别为600r/min、1800r/min、3000r/min、4200r/min、6000r/min、12000r/min、18000r/min、24000r/min、30000r/min、36000r/min)。[/size][size=15px]在每一频率点上重复测量3次,记录各校准点的频率示值。[/size][size=15px]同时,在10Hz、50Hz、100Hz和500Hz频率点处,记录张力测量值显示界面的张力显示值。[/size][/align][align=left][size=15px](4)按式(2)计算频率示值误差,每一频率点3次测量结果中的示值误差绝对值最大值点对应的示值误差即为该点频率示值误差。[/size][/align][align=left][size=15px] 示值误差计算公式:[/size][/align][align=left][size=15px]δ[/size]m[size=15px]=[/size][i]f[/i]m[size=15px]-[/size][i]f[/i]2[size=15px] (2)[/size][/align][align=left][size=15px] 式中:[/size][i]δ[/i]m[size=15px]——光电式皮带张力计的频率示值误差,Hz;[/size][i]f[/i]m[size=15px]——光电式皮带张力计的测量值,Hz;[/size][i]f[/i]2[size=15px]——转速标准装置的转动频率标准值,Hz。[/size][/align][align=left][size=15px]2.张力测量值与张力理论值的相对误差[/size][/align][align=left][size=15px] 在10Hz、5[/size][size=15px]0Hz、100Hz和500Hz频率点处,由式(1)计算得到张力理论值和上述频率示值误差测量过程中记录的张力测量值,根据式(3)计算各频率点处张力测量值与张力理论值的相对误差(根据皮带常用种类和安装状态,建议设置光电式皮带张力计的参数为:[/size][i]M[/i][size=15px]=5kg/m[/size]2[size=15px],[/size][i]W[/i][size=15px]=10mm,[/size][i]S[/i][size=15px]=1000mm)。[/size][/align][align=left][img]http://www.chinajl.com.cn/Uploads/image/20220210/20220210093522_79344.jpg[/img][/align][align=left][size=15px] 式中:[/size][i]δ[/i]T[size=15px]——张力测量值与张力理论值的相对误差,%;[/size][i]T[/i]m[size=15px]——张力测量值,N;[/size][i]T[/i]s[size=15px]——张力理论值,N。[/size][/align][align=left][color=#d92142][b]四、总结[/b][/color][/align][align=left][size=15px] 光电式[/size][size=15px]皮带张力计以其在测量皮带张紧力方面具有较多优势的特点,目前应用企业和领域较广。[/size][size=15px]由于光电式皮带张力计还没有相应的国家计量检定规程或者校[/size][size=15px]准规范作为量值溯源与传递的工作指导,本文仅根据笔者多年重复的实验操作以及大量实验数据的分析统计整理,同时参考了JJF1216-2009《音波式皮带张力计校准规范》等相关校准规范内容。[/size][/align][align=left][color=#888888]本文刊发于《中国计量》杂志2019年第5期[/color][/align][align=left][color=#888888]作者:江苏省苏州市计量测试院 姚明 金涛[/color][/align]
在纺织纤维力学性能测试中,标准中一般都对预加张力的大小有规定,不知道各位朋友,你们做试验的时候是怎么加上预加张力的呢? 我现在是实在不知道怎么给试样加上预加张力了,是用张力砝码夹还是用带预加张力的夹持器?夹持器怎么标出预加张力的数值呢?如果您能上传一下你们使用的能带预加张力的夹持器的话,非常感谢! 看了论坛置顶的夹具图片,都没有这方面的图片,所以请教一下各位