表面張力儀機(jī)械升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求以及加工精度

　　表面張力儀作為測試液體表面張力及液液界面張力的專業(yè)分析儀器，已經(jīng)經(jīng)過了近100年的發(fā)展歷程，特別是近20年來，隨著進(jìn)口表面張力儀將鉑金板法測量技術(shù)引進(jìn)到中國后，表面張力儀的技術(shù)應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。無論在電鍍行業(yè)、墨水行業(yè)、油墨行業(yè)、油漆涂料行業(yè)還是化妝品、農(nóng)藥等行業(yè)，各個研究單位以及學(xué)校、公司大部分均已經(jīng)采購了表面張力儀。

　　20世紀(jì)80-90年代，中國的表面張力儀以國產(chǎn)的鉑金環(huán)法表面張力儀為主。但是*的原因，鉑金環(huán)法的表面張力儀的測量精度和操作要求非常高，加上國產(chǎn)的鉑金環(huán)法表面張力儀在設(shè)計(jì)環(huán)的參數(shù)以及整機(jī)的機(jī)械加工方面均無法達(dá)到很高的水平，因而，表面張力測值結(jié)果的精度一直達(dá)不到科研要求，只能作為教學(xué)演示原理所用。事實(shí)上，國外的表面張力儀通常采用了兩種原理：一種為基于阿莎算法的鉑金板法，以A.W.Neumann教授為代表；另一種為經(jīng)典的吊板法，以德系表面張力儀為主。兩者的區(qū)別在于：后者需要將鉑金板浸入樣品一定高度后再拉升回，而前者沒有這樣的動作。

　　通常，作為研究所用，我們建議采購鉑金板法原理的表面張力儀。由于存在兩種*不同的鉑金板法原理，因而，在硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面事實(shí)上，德系的表面張力儀的設(shè)計(jì)加工精度要求比較低，而阿莎算法的表面張力儀要求非常高。這些要求主要為：

　　1、阿莎算法由于采用潤濕速度用以分析潤濕接觸角以及潤濕高度，因而，對于分析天平的速度有非常高的要求。而德系的表面張力儀沒有修正接觸角值和浮力值，且測試表面張力為靜態(tài)表面張力值，因而，對于分析天平本身的要求比較低，普通的賽多利斯的分析天平也能夠滿足要求。

　　2、阿莎算法要求升降系統(tǒng)的獨(dú)值速度非常快且能夠?qū)崿F(xiàn)零回程間隙，零回差，精度要求更高，通常要求um級，因而，阿莎算法的表面張力儀通常會采用激光控制所用的光學(xué)平移臺，通常的控制絲桿螺距要求為0.5mm以內(nèi)。

　　而德系的表面張力儀在設(shè)計(jì)升降系統(tǒng)時通常要求不高。雖然經(jīng)典鉑金板法對于升降系統(tǒng)從機(jī)械加工精度和結(jié)構(gòu)方面均有要求，但如果這些表面張力儀忽略這些要求，采用皮帶輪以及減速直流電機(jī)的方式 ，對于一個靜態(tài)的測值結(jié)果而言，誤差也是能夠接受的。這是因?yàn)椋?jīng)典的鉑金板法的浸入樣品的動作已經(jīng)使得潤濕高度過度而導(dǎo)致測值偏大，在無法證明其偏大多少值的情況下，采用蒸餾水進(jìn)行判斷的方式有時是無法進(jìn)行評估的。

　　*，皮帶輪和減速直流電機(jī)均會帶來非常大的回程間隙。這個回程間隙在電機(jī)升起（正轉(zhuǎn)）以及降下（反轉(zhuǎn)）的過程中，會帶來明顯的位移偏差。而事實(shí)上，在德系的儀器采用了這樣的結(jié)構(gòu)過程中，測值結(jié)果的影響不是很大，正說明其測值原理上以及分析天平的靈敏度均沒有達(dá)到很好的標(biāo)準(zhǔn)。