专利名称：一种在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在线测量装置，更具体地说，本发明涉及一种在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置。
背景技术：
在表面科学中，研究熔体表面张力和界面张力以及对表面张力和界面张力测定方法的探讨，从理论和实践上看，都有很重要的意义。但在高温条件下测量观察熔体表面现象的试验测试比较困难，也不易测准，至今为止，高温表面性质数据还十分缺乏。
静滴法是研究表面现象的一种方法，它在水平基板上自然形成液滴，而液滴的形状是与液体表面张力和密度有着直接的关系，液滴的稳定平衡形状如图1所示。使用传统的静滴法研究金属及其化合物、无机材料或它们的混合物等各种熔体的高温特性时，一般使用普通相机获取研究对象在高温熔融状态下的稳定平衡形状照片，然后测量所需数据，再通过Bashforth和Adams计算表处理数据，最后获得表面张力、密度和接触角等高温特性，但是这种方法获得的照片容易失真，测试过程人为因素较多，数据的准确度很大程度上依赖于观测者的个人技巧；改进的方法中有在获得稳定平衡形状照片后，通过扫描仪输入到计算机，通过软件分析得到熔体的高温物性，这种方法工序复杂，每次测量所需时间长。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺点，提高仪器摄像精度和观测的自动化程度，从而提供一种在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置。
本发明的技术方案为一种在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，包括一高温熔化装置、照相机8和计算机9；所述照相机8为数码相机，并通过数据线与计算机9连接；所述照相机8的镜头为长焦距CCD镜头7，该高温熔化装置安置在CCD镜头7前方。
所述高温熔化装置包括高温炉管1、石英密封套管2、样品底片4、样品5、测温热电偶6；石英密封套管2置于高温炉管1内，样品5置于样品底片4上表面并一起放置于石英密封套管2内部，石英密封套管2设有测温热电偶6。所述石英密封套管2内还包括一送入样品石英管3，样品底片4置于送入样品石英管3上方。
所述CCD镜头的分辨率大于等于300万像素，可调焦距大于等于1.1m；所述CCD镜头7与照相机8主体之间用皮老虎连接；所述CCD镜头7加载了滤光片和滤波片。
使用本发明提供的在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，可以通过其高精度的长焦镜头在线摄得样品在高温熔融状态下的清晰轮廓图像。本系统自动化程度高，操作简便可靠，具有很高的测试精度，试验测试可重复性大，获得的图像可通过计算机进行熔体表面张力、密度和接触角等物性的计算。
图1是熔体在稳定平衡状态下的轮廓形状示意图；图2是本发明的在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置的示意图；图面说明高温炉管1石英密封套管2送入样品石英管3样品底片4样品5测温热电偶6 CCD镜头7照相机8计算机9具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述。
如图2所示，观测部分由照相机8和计算机9组成，照相机8为NikonD100单反数码相机，其原装镜头的可调焦距在24-85mm之间。为了适应对高温熔体的观测，在本系统中将照相机8的镜头更换为型号为180mmf/2.8ED的CCD镜头7，该镜头的分辨率为610万像素，可调焦距在50-1500mm之间。CCD镜头7与照相机8之间用皮老虎连接，而且CCD镜头7加载了滤光片和滤波片。照相机8和和计算机9之间通过USB端口连接。
高温熔化装置部分包括一碳管高温炉管1和石英密封套管2，石英密封套管2置于高温炉管1内并与其接触。柱状样品5的直径为5mm，高度为8mm，其组分构成为30％的CaCl2和70％的MgCl2。样品底片4置于送入样品石英管3的一端，将样品5置于样品底片4上，然后由送入样品石英管3将样品5送入到石英密封套管2中。通过调节送入样品石英管3，使得样品底片4保持水平，以获得样品5对称的图像，最后将石英密封套管2密封。
由高温炉管1对样品5加热，加热温度由石英密封套管2内的测温热电偶6测量和控制。样品5熔化后，调节CCD镜头7聚焦到样品5，照相机8可获得清晰的图像，每隔2分钟拍一张照片并存入计算机9。整个样品5轮廓图像发生变化的过程可直接在计算机9显示屏在线观测。根据所得的轮廓图像启动软件进行图像处理计算，得到每个时刻熔体的表面张力值、密度接触角等物性值。
权利要求
1.一种在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，包括一高温熔化装置、照相机(8)和计算机(9)；其特征在于，所述照相机(8)为数码相机，并通过数据线与计算机(9)连接；所述照相机(8)的镜头为长焦距CCD镜头(7)，该高温熔化装置安置在CCD镜头(7)前方。
2.根据权利要求1所述的在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，其特征在于，所述高温熔化装置包括高温炉管(1)、石英密封套管(2)、样品底片(4)、样品(5)、测温热电偶(6)；石英密封套管(2)置于高温炉管(1)内，样品(5)置于样品底片(4)上表面并一起放置于石英密封套管(2)内部，石英密封套管(2)设有测温热电偶(6)。
3.根据权利要求2所述的在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，其特征在于，所述石英密封套管(2)内还包括一送入样品石英管(3)，样品底片(4)置于送入样品石英管(3)上方。
4.根据权利要求1所述的在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，其特征在于，所述CCD镜头的分辨率大于等于300万像素。
5.根据权利要求1所述的在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，其特征在于，所述CCD镜头的可调焦距的最大值大于等于1.1m。
6.根据权利要求1所述的在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，其特征在于，所述CCD镜头(7)与照相机(8)主体之间用皮老虎连接。
7.根据权利要求1所述的在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，其特征在于，所述CCD镜头(7)加载了滤光片和滤波片。
全文摘要
本发明公开了一种在线测量高温熔体表面张力、接触角和密度的装置，包括一高温熔化装置、照相机和计算机；照相机为数码相机，并通过数据线与计算机连接；照相机的镜头为长焦距CCD镜头，该高温熔化装置安置在CCD镜头前方。使用本发明提供的用于高温熔体观测的在线观测系统，可以通过其高精度的镜头在线摄得样品在高温熔融状态下的清晰轮廓图像。本系统自动化程度高，操作简便可靠，具有很高的测试精度，试验测试可重复性大，获得的轮廓图像可通过计算机进行熔体表面张力、密度和接触角等物性的计算。
文档编号G01N13/00GK1591016SQ03121050
公开日2005年3月9日 申请日期2003年3月21日 优先权日2003年3月21日
发明者袁章福, 范建峰, 黄文来, 徐聪 申请人:中国科学院过程工程研究所