论文基于传感器的液体表面张力系数实时测量，该文是关于传感器类毕业论文怎么写和张力和传感器和系数类毕业论文怎么写.
摘 要:利用硅压阻力敏传感器,对酒精水混合物的表面张力系数进行了计算机实时采集测量,结果表明样品的测量值与标准值相符,实验方案可行,且测量时吊环受力的整个过程得以完整的展现,值得推广.
关键词:硅压阻力敏传感器;表面张力;实时采集
中图分类号:TB 文献标识码:A doi:１０．１９３１１/j．cnki．１６７２Ｇ３１９８．２０１８．２１．０９０
０ 引言
液体表面张力系数是液体性质的重要参数,在科研及工程上都有极高的研究价值.测定液体表面张力系数的常用方法有:拉脱法,液滴测重法和毛细管升高法等.本文中在传统的拉脱法基础上,使用了硅压阻力敏传感器测量实验中的拉力,并将该传感器的输出电压量与计算机的采集器直接连接,实现计算机实时测量,过程简单、快捷、清晰.
１ 实验原理
如图１所示测定仪前端由金属环,挂钩,弹性梁及固定端组成,硅压阻力敏传感器贴装弹性梁上测量实验中的拉力.
实验中将金属环放置于液体中,用升降台将金属环匀速缓慢拉起,当金属环从液面拉脱瞬间与即将拉断水柱时挂钩所受拉力的变化值即为液体表面张力:
公式(１)中:D１ 、D２ 分别为圆环外、内径,又为液体表面张力系数,由公式推导所得,液体表面张力系数为:
２ 实时采集实验介绍
计算机实时采集系统是在前端传统设备基础上,增加了数据采集到计算机,通过对数据进行处理,得出整个实验过程传感器电压变化的过程,由于电压与拉力T成线性关系,从而得到拉力变化的曲线.从曲线中还可以直接读出即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉断时数字电压表的读数,结合定标得出的传感器灵敏度,就可以得到液体表面张力系数.仪器装备及实验流程图如图２所示.
采用计算机实时采集,可以完整地观测其拉脱受力的变化,能够让学生更清楚的了解拉脱法测量表面张力系数的原理.
３ 实验过程及结果分析
３．１ 硅压阻力敏传感器定标
利用仪器配置的高精度砝码,对硅压阻力敏传感器进行定标,用不同质量的砝码改变挂钩拉力大小,得出相应的传感器电压读数,如表１所示.
３．２ 不同浓度的酒精表面张力系数的计算机实时测量
(１)用游标卡尺测量金属圆环:外径D１ ＝３.５００cm,内径D２＝３．３３４cm.
(２)将待测液体倒入方形器皿后,将器皿放入实验圆筒内.
(３)把仪器数据采集口与计算机的USB接口连接好,把实验软件打开.
(４)调节金属环的高度,观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象.
(５)在环开始上升时点开始采集按钮,可以通过软件实时采集传感器输出电压值的变化过程,通过鼠标移动测量拉脱瞬间的电压值以及拉断后的电压值,计算测量液体的表面张力.以９９．７％的酒精为待测液体,图３为从金属环开始上升为起点的采集图.
图中有两次电压跳变,１→２为吊环的底盘脱离液面时的拉力跳变引起的传感器输出电压变化,３→４为吊环脱离液面时的拉力跳变引起的传感器输出电压变化,因此３的电压为U１＝２７．８mV ,４的电压为U２＝１０．０mV,ɑ＝２５．４×１０－３N/m,有效采集可以从２与３之间开始.
图４是从底盘已经脱落液面后对酒精:水为１∶１的液体表面张力采集图,根据图采集到的数据得到U１＝２７．７mV,U２＝６．２mV,ɑ＝３０．７×１０－３N/m,同样方法测得不同浓度下的酒精水混合物的表面张力系数如表２.
抽出酒精∶水为１０∶１的样本与标准值ɑ＝２４．３×１０－３N/m 做对比,误差为４．５％,由于酒精的杂质会略有不同,会有一点不同,因此我们可以认为实验方案可行.
４ 结束语
与传统的测量方法对比,力敏传感器大大提高了测量精度和稳定度,而计算机实测的引入,使测量时吊环受力的整个过程得以完整的展现,不管是在液体表面张力系数在工程应用的拓宽还是实验教学上都会有很好的应用.
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参考文献：
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