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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(cè)試液體表面張力及液液界面張力的專(zhuān)業(yè)分析儀器，已經(jīng)經(jīng)過(guò)了近100年的發(fā)展歷程，特別是近20年來(lái)，隨著進(jìn)口表面張力儀將鉑金板法測(cè)量技術(shù)引進(jìn)到中國(guó)后，表面張力儀的技術(shù)應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。無(wú)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(gè)研究單位以及學(xué)校、公司大部分均已經(jīng)采購(gòu)了表面張力儀。
20世紀(jì)80-90年代，中國(guó)的表面張力儀以國(guó)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(cè)量精度和操作要求非常高，加上國(guó)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(wú)法達(dá)到很高的水平，因而，表面張力測(cè)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(guó)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(méi)有這樣的動(dòng)作。
通常，作為研究所用，我們建議采購(gòu)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(rùn)濕速度用以分析潤(rùn)濕接觸角以及潤(rùn)濕高度，因而，對(duì)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(méi)有修正接觸角值和浮力值，且測(cè)試表面張力為靜態(tài)表面張力值，因而，對(duì)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(mǎn)足要求。
2、阿莎算法要求升降系統(tǒng)的獨(dú)值速度非?？烨夷軌?qū)崿F(xiàn)零回程間隙，零回差，精度要求更高，通常要求um級(jí)，因而，阿莎算法的表面張力儀通常會(huì)采用激光控制所用的光學(xué)平移臺(tái)，通常的控制絲桿螺距要求為0.5mm以?xún)?nèi)。
而德系的表面張力儀在設(shè)計(jì)升降系統(tǒng)時(shí)通常要求不高。雖然經(jīng)典鉑金板法對(duì)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(duì)于一個(gè)靜態(tài)的測(cè)值結(jié)果而言，誤差也是能夠接受的。這是因?yàn)?，?jīng)典的鉑金板法的浸入樣品的動(dòng)作已經(jīng)使得潤(rùn)濕高度過(guò)度而導(dǎo)致測(cè)值偏大，在無(wú)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(shí)是無(wú)法進(jìn)行評(píng)估的。
*，皮帶輪和減速直流電機(jī)均會(huì)帶來(lái)非常大的回程間隙。這個(gè)回程間隙在電機(jī)升起（正轉(zhuǎn)）以及降下（反轉(zhuǎn)）的過(guò)程中，會(huì)帶來(lái)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(guò)程中，測(cè)值結(jié)果的影響不是很大，正說(shuō)明其測(cè)值原理上以及分析天平的靈敏度均沒(méi)有達(dá)到很好的標(biāo)準(zhǔn)。