表面張力測試儀定義：

表面張力測試儀分類

根據所使用的技術不同，按測試原理可分為如下幾類：

 

1、白金環法：

又稱du Nouy Ring method，du Nouy環法,吊環法，脫環法。其原理為白金環法的測量方法為：（1）將白金環輕輕地浸入液體內；（2）將白金環慢 慢地往上提升，即液面相對而言下降，使得白金環下面形成一個液柱，并終與白金環分離。白金環法就是去感測一個高值，而這個高值形成于白金環與液體樣品將離而未離時。這個高值轉化為表面張力值的精度取決于液體的粘度。由于這個方法很早被使用，故而原有基本均采用這種方法，現有很多數據也是用這種方法測得。

☆選購本原理的時的特殊注意點：

本方法在應用于有粘度樣品以及表面活性劑的測值時會存在問題，主要體現為，其一，它會將粘度計算在內而導致無法測值；其二，它僅能測試一個時間點的表面張力值而無法實現隨時間變化表面張力值的測試。因而，現在大部客戶很長選擇以白金環法為主要測試原理的。

同時，作為選購，一定要注意白金環的設計問題，特別是白金環的粗細設計一定要看是否符合要求。目前我們掌握的信息是國產的，特別承德系和山東系的白金環大部均不符合要求。

2、白金板法：

又稱Wilhelmy板法或Wilhelmy Plate method 。但提醒您注意的是，白金板法表面張力儀與有些客戶所稱吊板法表面張力儀有明顯區別。吊板法的基本原理仍然是白金環法的原理而不是白金板法的原理。上海梭倫研制的A20系列具有經典白金板法和改進的白金板法兩種測值方法，其中經典白金板法即指吊板法或吊片法。

白金板法的原理為：當感測白金板浸入到被測液體后，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。

☆選購本原理的時的特殊注意點：

整個測值原理很清楚的告訴了我們，采用白金板法的需要注意三點：*為傳感器的精度與分辨率；第二為白金板的設計；第三為浮力修正與否。所以，選購時建議客戶也按這些各類區別。

現在好的儀器均采用了白金板法原理的，也采用了相應的浮力正式方式。而目前一些國產的，包括原來梭倫科技提供技術委托代工的BZY系列均會存在浮力修正值的問題，總會存在一個測值不準的問題。

3、大氣泡法：

又稱泡壓法,BPA 。其基本原理為A為，其中間玻璃管F下端一段直徑為0.2mm～0.5mm的毛細管，B為充滿水的抽氣瓶，C為U型壓力計，內盛比重較小的水或酒精、甲苯等，作為工作介質，以測定微壓差。 將待測表面張力的液體裝于中，使F管的端面與液面相切，液面即沿毛細管上升，打開抽氣瓶的活塞緩緩抽氣，毛細管內液面上受到一個比A瓶中液面上大的壓力，當此壓力差—附加壓力（Δp=p大氣-p系統）在毛細管端面上產生的作用力稍大于毛細管口液體的表面張力時，氣泡就從毛細管口脫出，此附加壓力與表面張力成正比，與氣泡的曲率半徑成反比，其關系式為: （7） 式中，Δp為附加壓力；σ為表面張力；R為氣泡的曲率半徑。 如果毛細管半徑很小，則形成的氣泡基本上是球形的。當氣泡開始形成時，表面幾乎是平的，這時曲率半徑大;隨著氣泡的形成，曲率半徑逐漸變小，直到形成半球形，這時曲率半徑R和毛細管半徑r相等，曲率半徑達小值，根據上式這時附加壓力達大值。氣泡進一步長大，R變大，附加壓力則變小，直到氣泡逸出。 根據上式，R=r時的大附加壓力為: （8） 實際測量時，使毛細管端剛與液面接觸，則可忽略氣泡鼓泡所需克服的靜壓力，這樣就可直接用上式進行計算。 當用密度為ρ的液體作壓力計介質時，測得與Δp大相適應的大壓力差為Δh大則: （9） 當將 合并為常數K時，則上式變為: （10） 式中的儀器常數K可用已知表面張力的標準物質測得。

☆選購本原理的時的特殊注意點：

（1）大氣泡法現在中國國內主要有兩種儀器，一種為國產的用于實驗教學用的儀器，通常設計較為簡單，價格相當便宜，但不建議客戶作為測值用。另一種是進口的大氣泡法，通常稱為BPA **的型號或稱為便攜式的，但報價通常為10萬或以上。在選購時注意，這種通常用于分析表面活性劑反應速度快的樣品的測值，如毫秒級的，另一種應用是用于現場估算用。但一定要注意毛細管內壁的清洗與否一 定會影響到測值結果的。所以，測值精度問題值得去進一步探討。

（2）壓力傳感器的精度會影響到測值。

所以，除非是特殊應用，我們不建議客戶本方法儀器作為測值的。

3、懸滴法：

又稱滴體積法，滴重法，Pendant Drop。其基本原理為：當液體自管口滴落時，液體的大小與液體的密度和表面張力有關。落滴重量與管口半徑與液體表面張力有關。此方法免除了對接觸角的要求，擴大了滴外形方法的應用范圍，但此方法對防震蕩要求相當高，否則難以得到正確的懸滴外形曲線。同時，本方法對像素要求較高，其精度取決于分析圖像捕捉過程的像素多少。

☆選購本原理的時的特殊注意點：

本方法的由于測值精度問題，通常不作為選購表面張力儀的。但如果遇到如下樣品的測值時，建議客戶可以作為考慮：

（1）特殊空氣環境或壓力環境下，真空或惰性氣體條件下測試表面張力或界面張力值；
（2）高溫條件下測試物體如錫、煤、瀝清的表面張力或界面張力值；
（3）高粘度樣品的表面張力或界面張力測值。
 

4、旋轉滴法：

遠遠低于液體表面張力的低值的界面張力，我們稱為超低界面張力。而這個范圍差不多不10-3mN/m。由于這個表面張力值用以上方法表面張力儀均無法測到，所以，我們只能用旋轉滴法測試。其原理為：通過測定一種液體在不相溶的另一種液體中的停滴的赤道寬度及赤道至液體滴頂點高度，通過計算公式計算出這兩種液體的界面張力值。而要注意的是，他測得的是界面張力值，必須要求有兩相形成。

但一定要注意，采用本方法的儀器只是講理論上可以分辨到某個數量級的表面張力或界面張力值，如果非得測試值，我們現在的技術來講是有困難的。

目前，采用本方法的通常用于如下情況下：

（1）油田三次采油分析表面活性劑或三元驅或二元驅的表面張力及界面張力值時用。
（2）化妝品行業微乳的界面張力分析。

選購旋轉滴法 的用戶，建議您看一下本如下內容：

http://www.surface-science.com.cn/surface_tensiometer_12.html
 

選購思路的確定

1、測試原理熟悉

2、使用需求和精度要求

您可能有不同的測試需求，你可以向生產廠或代理商咨詢參數后進行決策，決定采購哪些型號或測試原理的。提醒您注意的是，不同設計，會導致不同的測試精度。白金環法、白金板法、懸滴法、旋轉滴法或滴體積法等由于測試原理作用，導致測值的誤差是不一樣的。而不是有些生產廠或代理商所稱的把表面張力儀的分辨率作為測試精度或故意提高測值精度的寫法。我們認為，測試精度是指兩次測值的重復性以及測試值與液體的表面張力值的一致性。舉例來說，如果您測試的是水的表面張力值，白金板法表面張力儀可以實現72.8mN/m或達因/cm的值，溫度必須控制在20攝氏度時，那么這臺是好的。而作為比較，白金環法可能無法測得這個值有時因測值精度問題可能無法測到的值。而重復測試時，是否誤差在標準范圍內。這就是考察精度的關鍵所在。
通常而言，如果是從原理上講都能夠測試的樣品，我們認為其測值精度或誤差范圍是這樣的一個關系
圖像外形分析法（如旋轉滴、懸滴法、滴體積法）＞大氣泡法＞稱重法（白金板法和白金環法）。

稱重法（白金板法和白金環法）的測值精度取決于：
（1）傳感器精度；（2）白金板設計精度；（3）如果采用白金板法的還取決于浮力修正精度。
 

3、生產廠和代理商的資格更為關鍵

現有的到底有哪些？

A 標準型： （1）進口：日本KYOWA CBVP-A3型/CBVP-Z、KSV sigma703型/702型、Kruss表面張力儀K9型/K11型、法國GBX的3S系列、韓國SEO DST系列 ； 等等（2）國產：A101/A201 型 、BZY-1/2型、 JK99C/JK99B型、 白金環法JYW200系列以及ZL200系列等;
B 型 ： （1）KSV全自動表面張力儀sigma700系列、Kruss全自動表面張力儀K100系列、Lauda TE3、德國dataphysics DCAT 11/21型 以及上海梭倫 A20系列 。
 

通過如上列舉，您可能無法選出一個理想的 或無法入手選購 。那么我們可以試著從如下分類入手，可能會提高你的認識：
一、按傳感器類型分類：
（1）電子分析天平傳感器：芬蘭KSV公司、法國GBX、德國KRUSS、德國dataphysics、韓國SEO公司、上海梭倫A20系列、BZY-1、BZY-2系列；
（2）扭力絲傳感器：國產原承德系如金建公司、哈科公司，日本KYOWA公司等
（3）應變電阻稱重傳感器：這個應用得非常少。因為精度實在太差，受影響影響太多。具體哪家國產的應用了，我們不細談。可。
從目前技術來講，我們認為如上傳感器精度比較如下：
電子天平分析傳感器的精度＞扭力絲＞應變電阻式稱重傳感器

當然，這里還要注意一個事情，原上海梭倫國內研制的BZY系列采用的是國內的電子天平傳感器，其精度遠差于進口傳感器，精度上是否與其他的相提并論還有待與國內外同行討論。但我們現在已經基本確認不再進一步采用這個傳感器，且升級于國外傳感器。

二、按測試原理分：
分為白金板法和白金環法表面張力儀兩種，目前國內的JYW200系列以及山東系的表面張力儀大部分屬于白金環法的。測值精度問題有待進一步商榷。而國外的儀器以及A20系列是真正兼容白金板法與白金環法的
。這里值得說明的是，BZY系列是在兼容性白金環法上是無法真正實現的，其測值稱重的返回計算存在一定的問題。
 

三、按價格分層：
目前國外的儀器的價格明顯高于國內的同類產品。標準型的通常為10萬元左右，型的通常為25元左右。而A20系列中的A201的報價遠低于這個，基本維持在4-5萬左右，功能上與國外的相同。功能上，A101型的與國外標準型的相同，報價在3萬元左右，是液晶觸摸屏的，這個設計技術非常。
 

★☆白金板法關系技術略談

一、液面水平線自動尋找技術

本技術是用于找得液面水平線后，判斷浮力修正值以及位移判斷的依據。沒有采用本技術的儀器通常不具有浮力修正的功能，更談不上測值。水平線自動查找必須依賴于稱重傳感器的高精度與高反應速度，以及位移控制部件的定位和反應速度。目前通常國內的如BZY系列和JK99系列根本無法做到。

二、浮力修正模式

浮力修正模式是指修正掉浸入液體內浮力對表面張力測值的影響，這是白金板法核心技術，如果僅僅談稱得重量后乘以重力系數再除以白金板周長，那么這不符合白金板的原理。浮力修正因采用的技術不同而略有差別。上海梭倫經美國哈佛材料學院授權技術的基于彈性系數的修正模式提升了測值精度，是目前的測值技術。

三、預潤濕功能

在測試液體的表面張力或界面張力時，通常潤濕不會非常好，這就需要有一個預濕潤過程。這是一個非常人性化的技術，其優點不言而喻。

四、表面活性劑測值全過程考察模式

大部分的客戶在測試表面活性劑或有粘度樣品時有一個大的困惑，到底取哪個時間點的表面張力或界面張力值能表述我們的樣品性質。這就需要有兩個技術，其一就是全過程考察技術，另一個技術就是特征值二次表述技術。

而全過程考察技術是A20的技術，它記錄下來了整個曲線上的數據，并保存到數據庫文件中。結合特征值考察技術，你可以考察任意時間點以及歷史測值的數據，你更可以導出數據（包括了所有過程值），以便進行進一步的分析，使得數據真正為您服務。

五、特征值二次表述功能

在基于歷史數據可查詢的功能上，你可以查看其他操作人員的數據，并與之充分討論，并可以隨時決定是否對特征值進行二次表述。如果是，那么你可以人工調整原值即可了。

六、自校準功能

這是一個非常核心的升級技術。原有的設計基本上均是基于稱重傳感器的校準，通俗的講，大部分僅僅是校準了傳感器，而對于白金片自身的參數大部分儀器不具有校準功能，僅僅是輸入一個長寬值（BZY系列這個是無法輸入的，因生產工藝問題，這個值是無法的）。自校準功能是基于傳感器校準的基礎上的二次校準功能，這是真正測值精度的有效技術。

七、傳感器的伺服控制功能及其精度

通常而言，扭力絲和應變電阻式稱重傳感器不是伺服系統，其精度差。而作為BZY系列的，因其天平采用了差技術的國內傳感器，精度控制，特別是溫度補償、零位漂移上均有很大問題。特別一個明顯的表現為BZY-2型的數字變化非常大，以及BZY-1型經常因運輸振動而現出ERROR錯誤以及P2錯誤。這些均是由于傳感器設計的問題造成的。當然這也是一分錢一分貨的因素啊。
 

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