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申请/专利权人：南通大学

摘要：本发明公开一种液体表面张力系数智能测量装置，包括：按键控制平台匀速升降系统、陶瓷棒加热控升温制系统、半导体制冷降温控制系统、摄像仪监测与上位机处理程序系统和实验测量平台。本发明便于使用者严格控制金属圆环水平，仪器可自动匀速升降，且可在较大范围内精确控制温度和快速处理实验数据的测量液体表面张力系数的仪器，以解决人工操作带来的误差和液体温度难以自由控制等问题，利用摄像仪和计算机应用程序获取、处理实验数据，以减小误差，满足现代教学需求。

主权项：1.一种液体表面张力系数智能测量装置，其特征在于，包括：按键控制平台匀速升降系统，由STM32单片机、步进电机与电机驱动器、同步齿轮与传送皮带组合、金属圆环与水平仪组合、含转动滚轮的升降平台、水槽组成；两个同步齿轮分别安装在升降平台的转动滚轮和步进电机转轴上，两个同步齿轮通过传送皮带相连；步进电机与电机驱动器相连，并且电机驱动器连接至单片机，由单片机控制平台升降；水槽放置在升降平台上，其正上方悬挂一只由水平仪和金属圆环的组合圆环；单片机通过程序能够以额定的速度发送脉冲给步进电机驱动器，同时记录下脉冲发送的个数；步进电机驱动器能够将发送的脉冲转换为步进电机的转动量，并且一个脉冲能够驱动步进电机转动的量恒定，实现以恒定的速度使电机带动平台匀速升降；水平仪安装在金属圆环上，以控制圆环水平；陶瓷棒加热控升温制系统，由陶瓷加热棒、温感探头、温控器、降压稳压电源和柱体水槽组成；陶瓷加热棒固定在柱体水槽内侧下沿，温控器的温感探头固定在柱体水槽内侧，降压稳压电源通过导线连接至陶瓷加热棒两端；利用陶瓷加热棒在不同电压下的功率不同，将水槽中的水在室温的基础上加热到指定温度，并保持在相应温度；降压稳压电源可直接通过调整其电位器改变陶瓷加热棒的输入电压，利用温控器监测当前水温；半导体制冷降温控制系统，由半导体制冷片、温感探头、温控器、散热风扇、橡胶软管和长方体水槽组成；半导体制冷片的进、出水口分别连接一根橡胶软管，将两根橡胶软管固定在长方体水槽的内侧下沿，温控器的温感探头同样固定在长方体水槽内侧，在半导体制冷片下方安装散热风扇对其进行散热降温；半导体制冷片利用水循环吸收热量，从而达到给待测液体降温的目的；半导体制冷片连接直流电源，电流流过连接两片不同半导体材料的热电偶时，热量从一端移动到另一端，形成冷热端；半导体自身存在的电阻会产生热量，两个极板间的热量会进行相反方向的热传递；冷热端两个热传递量相等时，正反热传递相互抵消，此时冷热端的温度不会进一步变化；温感探头直接接触待测液体，并连接温度控制器，调节温控器至设定温度，测量温度达到设定温度时，将自动断开半导体制冷片的电路；摄像仪监测与上位机处理程序系统，由摄像仪、数字电压表、上位机、计算机软件FreeStdio和实验数据处理模块组成；摄像仪的一端连接至上位机，并固定在数字电压表前，计算机软件和数据处理模块由上位机安装好；上位机显示温度，实验过程中拍摄电压变化视频并保存在指定文件夹中，利用计算机软件FreeStdio将视频转换为图片，以每秒10帧截取视频中的电压值，将实验所需的那两个跳变的电压值准确记录下来；运行实验数据处理模块，使用者只需在界面输入相关参数，计算液体表面张力系数、相对误差和不确定度，最终输出运算结果至用户界面；实验测量平台，包括柱形金属杆、力敏传感器、金属底座；力敏传感器固定在柱形金属杆上，金属圆环悬挂在力敏传感器挂钩上，整体和升降平台一起固定在底部的金属底座上，底部有三个旋钮用以调节测量平台水平；陶瓷棒加热升温控制系统中，温感探头和陶瓷加热棒固定在圆柱形水槽底部侧面；半导体制冷降温控制系统中，温感探头固定在长方体形水槽底部侧面，塑胶水管和水泵固定在远离金属圆环区域，防止因水流过大导致水面不平稳。

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