专利名称：一种测量物体间粘附力的装置及其测试方法
一种测量物体间粘附力的装置及其测试方法
一、所属领域本发明涉及一种测量物体间粘附力的装置及测试方法，属于力学测量仪器领域。
二、现有技术目前通常采用探针原子力显微镜(AFM)、力学传感器等仪器测量物体间的粘附力。 但是，探针原子力显微镜测试对象的选择有很大的局限性，而且根据测试目的的不同，往往需要改换某些结构来实现，成本比较高；力学传感器很容易在使用过程中被损坏，同时，上述测试手段都无法观测物体间的粘附力测量过程中的待测样品状态的动态信息。
发明内容
发明目的针对上述缺陷，本发明提供了一种测量物体间粘附力的装置及其测试方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是参见图1，一种测量物体间粘附力的装置，包括待测样品安装固定装置、平衡块安装固定装置、旋转测速装置和视频处理模块。电机13的输出轴一端与电机测速传感器14连接，另一端通过联轴器12与旋转轴7连接，旋转轴7通过键8与旋转臂5连接，固定螺母6与旋转轴7末端螺纹连接，限制旋转臂 5在旋转轴7上的轴向运动，共同组成旋转测速装置；待测样品安装固定装置置于旋转臂5 的一端，包括放置固定样品I 1与样品II 2的样品夹3，通过调节样品夹紧定螺栓4可以调节样品夹3与待测样品接触或分离，从而实现待测样品的装载或卸载；平衡块安装固定装置置于旋转臂5的另一端，包括放置固定平衡块11的平衡块固定夹10，通过调节固定夹紧定螺栓9可以调节平衡块固定夹10与平衡块11接触或分离，从而实现平衡块的装载或卸载；所述样品I 1与样品Π2的质量之和与平衡块11的质量相等，且样品I 1和样品II 2 的中心与平衡块11的中心相对旋转轴7轴线对称；通过高速摄像机15将采集到的样品I 1 与样品II 2在高速旋转过程中的状态信息传输到安装有视频图像采集处理软件的计算机进行观测；上述测量物体间粘附力的装置置于恒温箱16内保持恒温环境。一种上述测量物体间粘附力的装置的测试方法，其特征在于通过如下步骤实现步骤1 采用数字天平分别测量的样品I 1的质量为M1，样品112的质量为M2，将样品I 1和样品II 2粘附在一起，并准备质量为M3的平衡块11，其中M3 = M1+M2 ；步骤2 调节调样品夹紧定螺栓4使样品夹3与待测样品紧密接触，并固定在旋转臂5上，从而实现待测样品的装载，粘附在一起的样品I 1和样品II 2的中心与旋转轴7 轴线的距离为L ；步骤3 调节固定夹紧定螺栓9使平衡块固定夹10与平衡块11紧密接触，并固定在旋转臂5上，从而实现平衡块11的装载，将平衡块11固定在与粘附在一起的样品I 1和样品112相对于旋转轴7轴线对称的位置；步骤4 将步骤2装载好的待测样品安装固定装置和平衡块安装固定装置连同旋转测速装置置于恒温箱16内保持恒温环境；
步骤5 启动电机13，并通过与电机13的输出轴一端相连的电机测速传感器14实时测量电机13的转速；步骤6 启动高速摄像机15，并缓慢调节电机13的转速，通过高速摄像机15将采集到的样品I 1与样品II 2在高速旋转过程中的状态信息传输到安装有视频图像采集处理软件的计算机进行观测处理；步骤7:当通过高速摄像机15观测到样品I 1与样品II 2在高速转动离心力的作用下分离时，记录此时通过电机测速传感器14实时测量到的电机13的转速为W ；步骤8 计算样品I 1与样品II 2的粘附力F :F = Ml XWXWX L。本发明的有益效果是粘附在一起的待测样品置于恒温箱中，在测量粘附力的过程中可保持恒温环境；通过高速摄像机可以观测到待测样品在离心力的作用下分离的动态过程。四
(附图在文字中的引用说明)图1用本发明提出的测量物体间粘附力的装置结构示意图；图中，1-样品I，2-样品II，3-样品夹，4-样品夹紧定螺栓，5-旋转臂，6-固定螺母，7-旋转轴，8-键，9-固定夹紧定螺栓，10-平衡块固定夹，11-平衡块，12-联轴器，13-电机，14-电机测速传感器，15-高速摄像机，16-恒温箱。
五具体实施例方式本实施例提供了一种测量物体间粘附力的装置，参见图1，包括待测样品安装固定装置、平衡块安装固定装置、旋转测速装置和视频处理模块；电机13的输出轴一端与电机测速传感器14连接，另一端通过联轴器12与旋转轴7连接，旋转轴7通过键8与旋转臂5 连接，固定螺母6与旋转轴7末端螺纹连接，限制旋转臂5在旋转轴7上的轴向运动，共同组成旋转测速装置；待测样品安装固定装置置于旋转臂5的一端，包括放置固定样品I 1与样品II 2的样品夹3，通过调节样品夹紧定螺栓4可以调节样品夹3与待测样品接触或分离，从而实现待测样品的装载或卸载；平衡块安装固定装置置于旋转臂5的另一端，包括放置固定平衡块11的平衡块固定夹10，通过调节固定夹紧定螺栓9可以调节平衡块固定夹 10与平衡块11接触或分离，从而实现平衡块的装载或卸载；所述样品I 1与样品II 2的质量之和与平衡块11的质量均为0. lKg，且样品I 1和样品II 2的中心与平衡块11的中心相对旋转轴7轴线对称；通过高速摄像机15将采集到的样品I 1与样品II 2在高速旋转过程中的状态信息传输到安装有视频图像采集处理软件的计算机进行观测；上述测量物体间粘附力的装置置于恒温箱16内保持恒温环境。使用本实施例中测量物体间粘附力的装置的测试方法，包括如下步骤步骤1 采用数字天平分别测量的样品I 1的质量Ml为0. 02Kg，样品II 2的质量 M2为0. 08Kg，将样品I 1和样品II 2粘附在一起，并准备质量M3为0. IKg的平衡块11 ；步骤2 调节调样品夹紧定螺栓4使样品夹3与待测样品紧密接触，并固定在旋转臂5上，从而实现待测样品的装载，粘附在一起的样品I 1和样品II 2的中心与旋转轴7 轴线的距离L为20cm;步骤3 调节固定夹紧定螺栓9使平衡块固定夹10与平衡块11紧密接触，并固定在旋转臂5上，从而实现平衡块的装载，将平衡块11固定在与粘附在一起的样品I 1和样品II 2相对于旋转轴7轴线对称的位置；步骤4 将步骤2装载好的待测样品安装固定装置和平衡块安装固定装置连同旋转测速装置置于恒温箱16内保持恒温环境；步骤5 启动电机13，并通过与电机13的输出轴一端相连的电机测速传感器14实时测量电机13的转速；步骤6 启动高速摄像机15，并缓慢调节电机13的转速，通过高速摄像机15将采集到的样品I 1与样品II 2在高速旋转过程中的状态信息传输到安装有视频图像采集处理软件的计算机进行观测；步骤7:当通过高速摄像机15观测到样品I 1与样品II 2在高速转动离心力的作用下分离时，记录此时通过电机测速传感器14实时测量到的电机13的转速W为1200转 /分钟；步骤8:计算样品I 1与样品II 2的粘附力F等于样品I 1与样品II 2在高速转动离心力的作用下分离时的离心力F，F = MlXffXffXL = 0. 02X (1200X2X π /60) X (1200Χ2Χ π /60) Χ0. 2 = 63. 2N。
权利要求
1.一种测量物体间粘附力的装置，包括待测样品安装固定装置、平衡块安装固定装置、 旋转测速装置和视频处理模块；电机(π)的输出轴一端与电机测速传感器(14)连接，另一端通过联轴器(1 与旋转轴(7)连接，旋转轴(7)通过键(8)与旋转臂( 连接，固定螺母(6)与旋转轴(7)末端螺纹连接，限制旋转臂(5)在旋转轴(7)上的轴向运动，共同组成旋转测速装置；待测样品安装固定装置置于旋转臂(5)的一端，包括放置固定样品I(I)与样品11( 的样品夹(3)，通过调节样品夹紧定螺栓(4)可以调节样品夹(3)与待测样品接触或分离，从而实现待测样品的装载或卸载；平衡块安装固定装置置于旋转臂(5)的另一端，包括放置固定平衡块(11)的平衡块固定夹(10)，通过调节固定夹紧定螺栓(9)可以调节平衡块固定夹(10)与平衡块(11)接触或分离，从而实现平衡块的装载或卸载；所述样品I(I)与样品11(2)的质量之和与平衡块(11)的质量相等，且样品I(I)和样品11(2)的中心与平衡块(11)的中心相对旋转轴(7)轴线对称；通过高速摄像机(1 将采集到的样品I(I)与样品11(2)在高速旋转过程中的状态信息传输到安装有视频图像采集处理软件的计算机进行观测；上述测量物体间粘附力的装置置于恒温箱(16)内保持恒温环境。
2.一种使用如权利要求1所述装置进行物体间粘附力测试的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1:采用数字天平分别测量的样品I(I)的质量为M1，样品11(2)的质量为M2，将样品I(I)和样品11(2)粘附在一起，并准备质量为M3的平衡块(11)，其中M3 = M1+M2 ；步骤2 调节调样品夹紧定螺栓(4)使样品夹C3)与待测样品紧密接触，并固定在旋转臂(5)上，从而实现待测样品的装载，粘附在一起的样品I(I)和样品IK2)的中心与旋转轴(7)轴线的距离为L ；步骤3 调节固定夹紧定螺栓(9)使平衡块固定夹(10)与平衡块(11)紧密接触，并固定在旋转臂( 上，从而实现平衡块(11)的装载，将平衡块(11)固定在与粘附在一起的样品I(I)和样品11(2)相对于旋转轴(7)轴线对称的位置；步骤4 将步骤2装载好的待测样品安装固定装置和平衡块安装固定装置连同旋转测速装置置于恒温箱(16)内保持恒温环境；步骤5 启动电机(13)，并通过与电机(13)的输出轴一端相连的电机测速传感器(14) 实时测量电机(13)的转速；步骤6 启动高速摄像机(15)，并缓慢调节电机(13)的转速，通过高速摄像机(15)将采集到的样品I(I)与样品11(2)在高速旋转过程中的状态信息传输到安装有视频图像采集处理软件的计算机进行观测处理；步骤7 当通过高速摄像机(15)观测到样品I(I)与样品11(2)在高速转动离心力的作用下分离时，记录此时通过电机测速传感器(14)实时测量到的电机(13)的转速为W; 步骤8:计算样品I(I)与样品11(2)的粘附力F :F = MlXW Xff XL。
全文摘要
本发明公开了一种测量物体间粘附力的装置及测试方法，属于力学测量仪器领域。本发明包括待测样品安装固定装置、平衡块安装固定装置、旋转测速装置和视频处理模块，待测样品间的粘附力等于其在高速转动离心力的作用下分离时的离心力。粘附在一起的待测样品置于恒温箱中，在测量粘附力的过程中可保持恒温环境；通过高速摄像机可以观测到待测样品在离心力的作用下摆脱粘附力进行分离的动态过程。
文档编号G01N19/04GK102252960SQ20111010052
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者何洋, 姜澄宇, 张峰, 曹小宝, 田梦君, 胡培军, 苑伟政, 陈俊 申请人:西北工业大学