動態氣泡壓力張力儀的結構主要包括以下部分:
樣品容器:用于盛放被測液體,是儀器的核心基礎結構,為液體提供穩定的測試環境。
特制毛細管:作為氣泡生成的關鍵部件,其一端浸入液體中,另一端與氣體供應系統相連。在測試時,氣體或惰性氣體通過毛細管,在端部形成氣泡。毛細管的尺寸精度直接影響氣泡形成的穩定性,進而影響測量結果的準確性。
壓力傳感器:與毛細管直接相連,用于實時檢測氣泡形成過程中產生的壓力變化。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。
氣體供應系統:負責向毛細管輸送氣體或惰性氣體,通過調節氣體流速控制氣泡的形成頻率。流速的穩定性直接影響氣泡生成的重復性,是保證測試數據可靠性的關鍵環節。
數據處理與顯示單元:將壓力傳感器采集的電信號轉換為數字信號,通過內置算法計算出液體的動態表面張力值。現代儀器通常配備顯示屏或計算機接口,可實時顯示測量結果、生成張力曲線,并支持數據存儲與導出功能。
工作原理:當氣體通過毛細管在液體中形成氣泡時,氣泡半徑隨氣體流量變化。根據楊-拉普拉斯方程,當氣泡半徑與毛細管半徑相等時,氣泡內部壓力達到最大值,此時壓力傳感器測得的壓力值與液體動態表面張力成正比。通過連續改變氣體流速,可獲得不同表面年齡下的張力數據,進而繪制動態張力曲線。