Способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости Советский патент 1988 года по МПК G01N13/02 

со

05

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, к способам определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Цель - повышение чувствительности и упрощение способа за счет исключения необходимости независимого измерения объема капли. Способ основывается на явлении вибрации капель, свободно падающих в потоке воздуха. Вибрирующая капля рассеивает падающее на нее излучение, которое рег11стрируется приемником излучения. По величине средней мощности, рассеченной в некотором фиксированном направлении, определякэт объем падающей капли, а по положению максимумов в спектре регистрируе.мого сигнала - собственные частоты колебаний капли. Исходя из объема капли и частоты ее собственных колебаний определяют коэффициент поверхностного натяжения жидкости. Достоинствами метода являются дистанционный характер измерений и малое количество исследуемой жидкости. 1 з.п. ф-лы, I ил. с « (Л

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно физико-химическому анализу свойств жидкостей, в частности к способам определения коэффициента поверхностного натяжения (КПН), и может быть использовано для измерения КПН в дождях.

Цель изобретения - упрощение способа путем исключения необходимости независимого измерения объема капли и повышения чувствительности определения.

На чертеже приведена схема устройства для проведения измерений.

Устройство для определения КПН состоит из коллимированного источника 1 света, подключенного к источнику 2 постоянного тока, фотоприемника 3, наведенного на определенную область, которая выделяется в пространстве при пересечении диаграмм направленности подсвечивающего источника 1 света и фотоприемника 3, которую пересекают падающие капли 4. Выход фотоприемника 3 соединен через усилитель 5 со спектро- анализатором 6, который анализирует сигнал фотоприемника в диапазоне частот О- 200 Гц. Угол рассеяния «i выбирают исходя из оптических свойств жидкости.

Как показали исследования оптических свойств вибрирующих капель, колебания капель приводят к аномально-высокой модуляции рассеянно1 о излучения при углах рассеяния, соответствующих максимальной изменчивости индикатриссы рассеяния капли по углам, т.е. в тех направлениях рассеянияoi , при которых .достигается .максимум производной . где 1{о) - индикатрисса рас- а сС

сеяния капли (интенсивность рассеяния света).

Пример. Измеряют КПП свободно падаю- П1ИХ капель дождя.

Для о |ределения углов рассеяния, соответствующих максимальной изменчивости ин дикатриссы рассеяния капли по углам, проводится измерение индикатрнссы рассеяния lid.) капли воды, и по форме кривой 1 (ol)

dj:(oi

получают, что максимум производной

dot

соответствует углам рассеяния 136,5... 137,5° (разброс обусловлен дисперсией света). Поэтому для водянь х капель угол рассеяния yL выбран 0,5°.

Измерительная установка с фиксированной геометрией градуирована в относитель- единицах по рассеянию сферической каплей воды диаметра ,5 мм, помещенной в выделенную диаграммой область. Поскольку индикатрисса сферических капель в приближении геометрической оптики не зависит от диаметра капель , то интенсивность, рассеянная в любом направлении.

при фиксированной гео.метрии измерений пропорциональна Ц.. Спектральную плотность постоянной составляющей спектра S

можно выразить соотнощением 5 5,

OL/o

где S - спектральная плотность постоянной составляющей сигнала, рассеянного гра- дуировочной каплей, диа.метр которой Ц,. Отсюда определяют диаметр, а следовательно,

и объем измеряемой капли () .

По частоте f, на которой наблюдался первый локальный .макси.мум спектральной плотности, и величине V определяют КПН жидкости (Г исходя из формулы Рэлея

/ТЖГГ7 /5Г i

0

5

0

5

0

5

0

5

где Л - частота колебаний капли, с ;

(5 - КПП жидкости, Н- м ;

f - плотность жидкости, кг-м - ;

у - объем капли, м . Способ используют для измерения КПН капель дождя, сферический диаметр Ц. которых 2,5 мм -f 0,3 мм. Это связано с тем, что капли больщих размеров во время падения искажают свою форму, и собственные частоты вычисляются более сложным образом. Капли меньших размеров трудно измерить, так как их добротность меньще и в них хуже возбуждаются собственные колебания. Для капли, из.меренный объем которой оказался равным V 8,3 10 ® м, первый локальный максимум в спектре наблюдается на частоте 87,5 Гц, откуда получено значение б 7510- Н-М-.

Формула изобретения

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, рассеянный свет регистрируют в диапазоне ур- лов рассеяния, соответствующих максимальной изменчивости индикатриссы рассеяния капли по углам.