落球法液体粘滞系数测定仪的改进(3)
时间:2017-05-11 23:11 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1995年教育部教学仪器TYDG-I多光电门可调温式液体粘滞系数测试仪是落球法测液体粘滞系数仪的更新换代产品。主机采用光电技术设置6~10个距离可调的光电门，使该仪器可实现光电计时。智能数字计时仪由于采用了智能化技术具有同时测量多组时间及存储,调出每组数据的功能可测得任意光电门之间的时间。该机采用了电子控温,调温装置，可使待测液体温度变化范围在5℃~80℃之间[4]。 1998年，蔡达峰、黎昌金指出“落球法测液体粘滞系数”实验中，小球的运动是一个“暂态过程”，讨论了影响小球趋于极限速度快慢的“弛豫时间”，计算了几种液体的“弛豫时间”值，从而为判断小球是否达到平衡提供了理论依据[5]。 2003年郑勇林、杨晓莉、杨敏用实验和图解方法研究了落球法测粘度实验中落球半径对粘度测量的影响 ,给出了落球速度、运动距离与半径的关系 ,讨论了有限边界对速度的影响[6]。 2003年陈用、郑仲森的“液体粘滞系数测量方法的改进”指出了落球法是测量液体粘滞系数的最简单直接的方法,但小球的下落时间难以精确测定并提出了用光电法来测定小球的下落时间,可以较大幅度地提高测量结果的精度[7]。 2005年，冯朝岭,贾芳的“流体粘滞系数测量方法的改进” 提出了一种测量流体粘滞系数的新方法。根据粘滞流体在垂直毛细管内的流动规律,利用现代电子技术进行数据处理,结果既可以数字显示也可以从打印机终端输出[8]。 2007年陈继开论述了一套独立设计的基于DSP+CPLD技术的超声波零切粘度测量系统,该系统在光电落球式粘度计的基础上大胆创新,利用超声波多普勒频差测速法取代了传统的光电测速法,并对频差测量部分的电路设计和测量方法作了改进。该粘度测量系统与光电落球式粘度计相比具有结构简单、测量速度快、准确度高、安装调试方便及易实现二次开发等优点,在国内粘度测量领域具较高的应用价值[9]。 2010年，全红娟针对现有测量液体粘滞系数方法存在的问题，主要从落球法入手，根据“测量不确定度”理论，推导出该测量方法合成不确定度的评定公式，使测量结果误差更加符合实际，更好地反映测量效果[10]。 2. “落球法液体粘滞系数测定仪”的误差分析 用落球法测量液体粘滞系数是大学基础物理实验。在该实验中小球的收尾速度同过多次重复测量小球下落通过两条红线之间的时间来求出，所以下落时间的测量精度对实验结果有很大的影响。但是传统的测速方法是采用秒表计时,所以主要存在三个缺点: (1) 需要多次重复测量，耗时较长，在这个过程中液体温度会产生一定变化，而待测液体粘滞系数受液体温度的影响较大，导致最终结果误差较大。 (2)人工秒表计时,有视差和反应误差,金属小球下落时间测量不准确。 (3)无法直观的观测到小球的速度具体变化情况，只能大概测出小球的收尾速度。 3. 实验的改进 用落球法测量液体粘滞系数是理工科大学的基础物理实验，它有着许多自身的优点，比如说：操作简便易行，测量数据较为准确。但是在实验过程中由于需要重复多次测量，因此耗时较长，在测量过程中液体温度变化较大，所以液体粘滞系数存在较大变化，使最终结果存在误差。另外用秒表计时，其计时精度不够准确，即按秒表时动作与落球初始及结束时刻难以同步，因此时常造成人为误差。实验中，确定小球何时进入匀速状态一般是经验估算，目测确定，且耗时长，实验结果误差大，实验内容单一，技术含量低，学生受益较小。本文通过对“落球法液体粘滞系数测定仪”进行适当的改进，以提高测量精度，减小实验误差，从而提高实验装置的精确度。 (责任编辑：qin) |