如何選用表面張力儀（界面張力儀）

2006年09月18日 09:36

　我們一般把液相－氣相之間的張力稱為表面張力，例如我們說20℃時水的表面張力是72.75，就是指水與空氣界面上的表面張力。我們又把液相－液相之間的張力稱為界面張力，如石油行業三次采油需要測量驅油劑和原油之間的界面張力。上述分類盡管不是十分嚴謹，但符合一般用戶習慣的理解，在下文中繼續沿用。至于液固接觸角/固體表面能等性能的測試，在《如何選用接觸角測量儀》一文中闡述，這里不在重復。

　　全自動張力儀是一種用物理方法代替化學方法的簡單易行的測試儀器，用其可以迅速準確地測出各種液體的表/界面張力值。不僅是科研、教學之*儀器，還應用于絕大部分生產行業。測量方法主要有鉑金板法、鉑金環法、旋轉滴法、懸滴法、氣泡壓力法，以下分別介紹其相應的儀器型號、適用范圍和應用方向。

1、JK99系列全自動張力儀（兼容鉑金板法和鉑金環法）：

●鉑金板法：當感測浸入到被測液體后，白金板周圍就會受到表面張力的作用，液體的表面張力會將白金板盡量地往下拉。當液體表面張力及其他相關的力與平衡力達到均衡時，感測白金板就會停止向液體內部浸入。這時候，儀器的平衡感應器就會測量浸入深度，并將它轉化為液體的表面張力值。

●鉑金環法：由于被廣泛應用于du Nouy表面張力儀，這種方法又稱為du Nouy法，并因之操作簡便而被廣泛使用。白金環法這個稱法是因測試部分與液體樣品間會形成一個環形而得的。

●JK99系列全自動張力儀主要用于測量常規表/界面張力，因為其操作簡便（一鍵式全自動）、測量速度快（3秒）、重復性好、測量精度高等特點，是目前應用zui多的張力儀。缺點是不能測量超低界面張力（如驅油劑和原油之間的界面張力應該是10^-5mN/m，不能用JK99系列測量）。

●JK99系列全自動張力儀采用進口傳感器，盡管成本較國產扭力絲傳感器高出很多，但確保了測量精度。同時采用了雙控溫技術，內置電控溫加熱或外接浴控溫可供選擇。

●JK99B型必須連接電腦才能使用，JK99C型為一體兩用機，內置液晶數顯和小型打印機，可以單機獨立操作，也可連接電腦控制觀察張力曲線動態變化。兩種型號精度等其他參數*一致。

2、JJ2000系列旋轉滴全量程表/界面張力儀（采用旋轉滴法）

●旋轉滴法：旋滴法的基本原理是根據Bashforth－Adams方程從滴的形狀和尺寸求出界面張力，通過旋轉使液滴處于一定的離心力場之中，調節轉速可改變液滴的平衡形狀以便于測定。主要測量超低界面張力。

●JJ2000系列主要應用于測量超低界面張力，特別在石油行業使用zui多（例如前面提到的石油行業三次采油需要測量驅油劑和原油之間的界面張力）。值得指出的是，盡管該系列是全量程的張力儀，但是由于其方法和儀器的特性，在測量常規表/界面張力時反而不如JK99系列便捷、經濟、。

●JJ2000系列旋轉滴全量程表/界面張力儀采用連續變倍光學系統配合日產CCD攝像頭，數字圖像傳入電腦，每毫米55-315像素連續變倍可調。計算機直接設定工作溫度（電控溫）和轉速，視頻光學系統采集圖像，在計算機上測量。高速同步電機傳動，轉速范圍1000-10000r/min，控制精度：0.1% 。LED冷光源，使用壽命長，不發熱。

3、JC2000系列靜滴接觸角/界面張力測量儀（采用懸滴法）

●懸滴法：通過處理zui大的液滴的圖像來計算表面張力

●JC2000系列靜滴接觸角/界面張力測量儀主要應用于測量液固接觸角和固體表面能（詳見《如何選用接觸角測量儀》一文），但也附帶有懸滴法測量表/界面張力的功能。懸滴法測量表面張力方法經典、圖像直觀、數據可靠，但是對操作人員要求很高，測試張力也沒JK99系列快捷，可以作為科研和教學使用，不適用于生產線上批量測試數據。

4、JO05在線全自動張力儀（采用氣泡壓力法）

●氣泡壓力法：毛細管與氣體接口和靈敏壓力傳感器相連，氣體通過毛細管，在毛細管端形成氣泡，并測出此氣泡的壓力，轉換成表面張力。

●JO05在線全自動張力儀由于其采用氣泡壓力法的特性，非常適用于在線連續自動檢測，例如環境部門可以使用該設備對自然水體的水質變化和工礦企業的污水排放源進行有效的檢測。

附件：全量程旋轉滴表（界）面張力儀TX-500C和JJ2000B對照表

TX500C	JJ2000B	比較
外觀：一般	外觀：美觀	JJ2000B優
噪音：較大	噪音：即使達到10000r/min仍較低	JJ2000B優
軟件：一般	軟件：人機交互友好	JJ2000B優
功能：測量表（界）面張力	功能：測量表（界）面張力、接觸角	JJ2000B優
測量范圍：表面及界面張力1?10^-5 –100mN/m	測量范圍：表面及界面張力1?10^-5 –100mN/m	相同
千分卡尺：測量范圍0-6mm，測量精度0.001mm（考慮到人為目測因素，這個精度不可能實現）	連續變倍光學系統配合日產CCD攝像頭，數字圖像傳入電腦，每毫米55-315像素連續變倍可調。	JJ2000B優
一體機結構，數字化電路，儀器臺面LED數字顯示，用計算機進行操作或單機操作	一體機結構，數字化電路，用計算機進行操作	類似
一臺計算機可控制多臺主機	可設置	類似
計算機直接設定工作溫度和轉速，視頻光學系統采集圖像，在計算機上測量	計算機直接設定工作溫度和轉速，視頻光學系統采集圖像，在計算機上測量	相同
可截取圖像計算張力（屏幕快捷窗口顯示zui近拍攝圖片12張），列表生成張力變化曲線	可設置	類似
雙控溫技術，內置加熱或外接浴控溫，溫度控制范圍0-100°C，溫度顯示精度：±0.1°C	電控溫，采用日本歐姆龍控溫器，可控加熱，室溫～100℃	JJ2000B
高速同步電機傳動，轉速范圍1000-10000r/min，控制精度：0.1%	高速同步電機傳動，轉速范圍1000-10000r/min，控制精度：0.1%	相同
*光源，使用壽命大大優于普通頻閃燈，既可頻閃又可常亮，方便觀測	LED冷光源，使用壽命長，不發熱	JJ2000B優
高純度石英玻璃樣品管內徑：2mm，6mm	6mm	類似
視頻光學系統6.5倍光學變倍，兩倍視頻軟件變倍；視頻檢測系統分辯率：768?576像素；視頻采集速率：30幀/秒；視頻傳輸速率：150兆/秒	視頻光學系統0.7～4.5倍光學連續變倍，視頻檢測系統分辯率：768?576像素；視頻采集速率：30幀/秒；視頻傳輸速率：150兆/秒	JJ2000B優
RS-232串口（測試數據）；VIDEO RCA接口（視頻采集）	RS-232串口（測試數據）；VIDEO RCA接口（視頻采集）	相同
220V / 50 Hz ±10%或110V / 60Hz ±10%	220V / 50 Hz ±10%或110V / 60Hz ±10%	相同

結論：1、上述比較已經不容置疑的顯示出JJ2000B的*性。

2、JJ2000B的生產廠家――上海中晨數字技術設備有限公司科技前瞻、實力雄厚，是膠體與界面、粉體技術、紡織纖維等測量儀器的專業開發生產商，擁有其軟、硬件的*知識產權，能夠保障用戶的售后維護、升級、服務的權利，并負責免費送貨上門安裝調試培訓。自主開發生產的八大系列數十種專業產品序列不僅做到進口替代，還大量出口。

3、由于TX500C是在它的目測型的原型機上拼湊了視頻圖像分析，設計有諸多缺陷。某些技術指標的提法也帶有嚴重的誤導成份，如使用它的千分卡尺的“測量范圍0-6mm，測量精度0.001mm”用來表征TX500C的技術指標非常不合適。

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