动态气泡压力张力仪的结构主要包括以下部分:
样品容器:用于盛放被测液体,是仪器的核心基础结构,为液体提供稳定的测试环境。
特制毛细管:作为气泡生成的关键部件,其一端浸入液体中,另一端与气体供应系统相连。在测试时,气体或惰性气体通过毛细管,在端部形成气泡。毛细管的尺寸精度直接影响气泡形成的稳定性,进而影响测量结果的准确性。
压力传感器:与毛细管直接相连,用于实时检测气泡形成过程中产生的压力变化。其灵敏度决定了仪器对微小压力变化的捕捉能力,是确保测量精度的核心组件。
气体供应系统:负责向毛细管输送气体或惰性气体,通过调节气体流速控制气泡的形成频率。流速的稳定性直接影响气泡生成的重复性,是保证测试数据可靠性的关键环节。
数据处理与显示单元:将压力传感器采集的电信号转换为数字信号,通过内置算法计算出液体的动态表面张力值。现代仪器通常配备显示屏或计算机接口,可实时显示测量结果、生成张力曲线,并支持数据存储与导出功能。
工作原理:当气体通过毛细管在液体中形成气泡时,气泡半径随气体流量变化。根据杨-拉普拉斯方程,当气泡半径与毛细管半径相等时,气泡内部压力达到最大值,此时压力传感器测得的压力值与液体动态表面张力成正比。通过连续改变气体流速,可获得不同表面年龄下的张力数据,进而绘制动态张力曲线。