(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210476630.0 (22)申请日 2022.04.30 (71)申请人 苏州科技大 学 地址 215009 江苏省苏州市高新区科锐路1 号 (72)发明人 沙金巧　虞一青　范君柳　杨俊义　 (74)专利代理 机构 苏州智品专利代理事务所 (普通合伙) 32345 专利代理师 唐学青 (51)Int.Cl. G01N 13/02(2006.01) G01N 21/47(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种液体表面张力系数的非接触式测量装 置及方法 (57)摘要 本申请公开一种液体表面张力系数的非接 触式测量装置及方法。 该测量装置通过一个频率 可调的振子激发待测液体样品表 面产生表面波， 利用光源发出的光斜入射至液面， 入射光第一次 经过待测液体样品表面波时受到待测液体样品 表面波产生的相位调制， 光波携带该相位信息经 过样品槽底部的漫反射面漫反射后， 携带该相位 信息再次与待测液体样品表面波相遇， 即再次被 待测液体样品表面波相位调制， 这样光波作为一 个相位信息载体， 将一个表面波的两个相向传播 的相位叠加， 在光波的相位中形成了稳定的相位 驻波， 从而CCD或者人眼观察到明暗相间的稳定 条纹， 以此可准确地获得液体的表面张力系数。 该方式可广泛用于透明液体表面张力系数的精 确测量。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114965177 A 2022.08.30 CN 114965177 A 1.一种液体表面张力系数的非接触式测量装置， 其特 征在于， 包括： 光源、 样品槽、 振动源、 振子、 漫反射 面、 图像采集器及图像处 理器； 光源配置成发出的入射 光斜入射至样品槽； 样品槽， 其用于容纳待测液体样品， 且所述样品槽的槽底设置有漫反射面； 振子， 其与 振动源相连接， 所述振子设置 于样品槽中， 用于 激励待测液体样品且在其表面产生表面波； 图像采集器， 其对准所述样品槽， 所述图像采集器用于采集待测液体样品的表面图像 并将采集的图像传输 至图像处 理器， 所述表面图像包括明暗相间的条纹图案； 光源发出的入射光经待测液体样品表面波相位调制后携带该表面波的相位信 息， 携带 了表面波相位信息的入射光被所述漫反射面反射后再次与表面波相遇， 经表面波的第二次 相位调制后在待测液体样品的表面产生明暗相间的条纹图案 。 2.根据权利要求1所述的液体表面张力系数的非接触式测量装置， 其特 征在于， 所述振动源发出的频率高于人眼产生视 觉暂留效应所需的频率24H z。 3.根据权利要求1所述的液体表面张力系数的非接触式测量装置， 其特 征在于， 明暗相间的条纹图案中， 相邻两明条纹的间距d和待测液体样品表面波的波长λ满足λ ＝2d。 4.根据权利要求3所述的液体表面张力系数的非接触式测量装置， 其特 征在于， 基于关系式： 获得待测液体样品的表面张力系数σ， 其中： ρ 为待测液体样品密度， f为振动源的频率， ɡ为重力加速度， λ为表面波的波长 。 5.一种非接触式测量方法， 其特征在于， 使用权利要求1至4中任一项所述的非接触式 测量装置， 所述测量方法包括如下步骤： 基于振子在待测液体样品的表面产生表面波， 基于光源发出的入射光斜入射至待测液体样品的表面， 以在待测液体样品的表面产生 明暗相间的条纹图案， 基于图像采集器采集所述条纹图案并反馈 至图像处 理器， 图像处理器依据接收的条纹图案信 息并基于预设模型获得表面波的波长， 并根据表面 张力系数与表面波的色散关系得 出待测液体样品表面张力系数。 6.根据权利要求5所述的非接触式测量方法， 其特 征在于， 还 包括： 入射光经表面波第一次调制， 携带表面波相位信息的入射光被漫反射面反射， 反射后 再次与表面波相遇， 经表面波的第二次相位调制后在待测液体样品表面产生明暗相间的条 纹图案。 7.根据权利要求5所述的非接触式测量方法， 其特 征在于， 图像处理器依据接收的条纹图案信息获得相邻两明条纹的间距d， 并基于计算式： 获得表面波的波长 λ。 8.根据权利要求7所述的非接触式测量方法， 其特征在于， 基于计算式， 获得待测液体样品的表面张力系数σ， 其中： ρ 为待测液体样品密度， f为振动源的频率， ɡ为权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114965177 A 2重力加速度。 9.根据权利要求5所述的非接触式测量方法， 其特征在于， 还包括， 对图像采集器进行 定标， 以确定图像采集器的单个 像元尺寸所对应实际尺寸的大小。 10.根据权利要求5所述的非接触式测量方法， 其特 征在于， 还 包括： 调节振动源的频率 直到在待测液体样品的表面观察到明暗相间的条纹图案 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114965177 A 3