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专利摘要

本发明提供了一种微力测量装置及其测量方法，涉及微力测量技术领域。所述底座为平放的“L”结构，其长边为水平设置，短边为垂直设置，所述长边上表面设有带凸台的移动滑板，垂直设置的短边下部设有直线步进电机，直线步进电机的端头与移动滑板的后端的垂直面接触；所述短边中上部设有通孔，滴管水平固定在该通孔中，所述滴管的尾端位于所述短边的左侧，该滴管端口的液滴下表面与基底接触，所述短边内侧中下部设有弹簧座，弹簧的一端与弹簧座固定，另一端与螺钉固定；移动滑板的右端设有竖板，待测细丝的一端与微球固定，另一端与所述竖板内侧固定；所述微球边缘切入所述液滴的表面，微球的周围设有无影灯装置，正对微球的上方设有摄像机。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN201610009689.3
申请日期:
2016-01-08
专利申请人:
西南交通大学
分类号:
G01N13/02
发明/设计人:
崔树勋，杜店坤
权利要求: 1.一种微力测量装置，包括底座(5)和摄像机(1)，其特征在于：所述底座(5)为平放的“L”结构，其长边为水平设置，短边为垂直设置，所述长边上表面设有带凸台的移动滑板(4)，所述凸台上表面设有基底(8)，凸台左侧下方的平台上设有螺钉(10)；垂直设置的短边下部设有直线步进电机(12)，直线步进电机(12)的端头与移动滑板(4)的后端的垂直面接触；所述短边中上部设有通孔，滴管(9)水平固定在该通孔中，所述滴管(9)的尾端位于所述短边的左侧，该滴管(9)的前端位于所述基底(8)正上方，其端口的液滴(7)下表面与基底(8)接触，所述短边内侧中下部设有弹簧座，弹簧(11)的一端与弹簧座固定，另一端与螺钉(10)固定；移动滑板(4)的右端设有竖板，待测细丝(3)的一端与微球(6)固定，另一端与所述竖板内侧固定；所述微球(6)带有深色，其边缘切入所述液滴(7)的表面，微球(6)的周围设有无影灯装置(2)，正对微球(6)的上方设有摄像机(1)。2.根据权利要求1所述的一种微力测量装置，其特征在于：所述液滴(7)与基底(8)形成颜色反差。3.根据权利要求1所述的一种微力测量装置，其特征在于：所述微球(6)的密度为0.1g/cm3-1.0g/cm3，并且与基底形成颜色反差。4.根据权利要求1所述的一种微力测量装置，其特征在于：所述基底(8)为超疏水表面或超双疏表面。5.一种基于权利要求1所述的微力测量装置的微力测量方法，其步骤如下：步骤一、在水平放置的基底(8)上滴加体积大于微球(6)的液滴(7)，并用液滴固定装置固定；步骤二、将连接有待测细丝(3)的微球(6)放入液滴(7)中，直线步进电机(12)推动移动滑块(4)在底座(5)上平移，进而带动待测细丝(3)的另一端，使待测细丝(3)发生形变，整个过程被摄像机(1)追踪拍摄；步骤三、利用摄像机(1)追踪拍摄的图片，根据图形图像处理技术获取液-气界面与微球作用位置的角度δ和微球与液体的接触角α，以及微球(6)球心的移动距离L，R为微球的半径，液/气界面张力常数γ可由手册查到，再根据力计算公式：F＝2Rγsinδsin(α-δ)，得出液滴(7)对微球(6)的界面张力F，再由移动滑块的位移S，由公式：ΔL＝S-L，得出待测微细丝(3)的形变ΔL；绘制出待测细丝(3)的应力-应变曲线图，根据胡克定律，液滴对微球的界面张力F与待测细丝的形变ΔL呈线性关系，最终计算得到待测细丝(3)的弹性系数。6.根据权利要求5所述的微力测量方法，其特征在于：所述微球(6)的半径为0.5μm-2mm。7.根据权利要求5所述的微力测量方法，其特征在于：所述液滴固定装置是滴管(9)或相似的装置。