文档介绍：用力敏传感器测液体表面张力系数的误差分析夏思淝刘东红孙建刚袁庆华(山东大学物理与微电子学院山东济南 250061 ) 摘要:分析了采用力敏传感器测量液体表面张力系数实验误差的主要来源,给出了计算公式和测量结果,并提出了改进建议Λ关键词:表面张力系数;力敏传感器;误差分析中图分类号:O 351. 1 文献标识码:A 文章编号:10052 4642 (2003 )072 00392 03 Erroranalysisofthemeasuringsurfacetension coeff icientofl iquidswithforcesensor XIASi2 feiL IUDong2 hong SUNJ ian2 gang YUANQ ing2 hua (SchoolofPhysicsandM icroelect ron ,ShandongU niversity ,J inan ,Shangdong , 250061 ) Abstract :Themainsourcesoftheerrorofmeasuringsurfacetensioncoefficientofliquidsby forcesensorareanalyzed .Theformulas ,result sandsuggest ionsonimp rovingtheexperiment aregiven . Keywords :surfacetensioncoefficient ;forcesensor ;erroranalysis 1 测量方法及原理拉脱法测液体表面张力系数实验多是通过提拉洁净的门形金属丝框或矩形金属片,用约利弹簧秤(或扭秤)进行测量,相关的实验原理及现象在一些文献中已有分析讨论[ 1, 2]Ζ现在采用硅压阻力敏传感器测量液体与金属相接触的表面张力,用数字式电压表进行输出量显示,用一定高度的薄金属吊环替代门形金属丝框及矩形金属片Ζ改进后仪器的传感器灵敏度高,线性和稳定性好,测量结果重复性好Ζ该测量方法是将表面清洁的铝合金吊环垂直浸入液体中,降低升降台,液面下降Ζ当吊环底面与液面平齐或略高时,由于液体表面张力的作用,吊环的内、外壁会带起一部分液体Ζ如图 1所示,平衡时吊图 1 拉脱过程吊环受力分析环重力 m g、向上拉力 F与液体表面张力 f满足 F= m g+ fcosΥ在吊环临界脱离液体时,Υ≈ 0,即 cosΥ≈ 1,则平衡条件近似为 f= F- m g=Α[Π(D 1+ D 2)] 式中 D 1为吊环外径, D 2为吊环内径Ζ液体表面 93 物理实验第 23卷第 7期张力系数为Α= F- m g Π(D 1+ D 2) 实验需测出 F, m g及 D 1和 D 2Ζ利用力敏传感器测力,首先进行硅压阻力敏传感器定标,求得传感器灵敏度 B (mV? g ), 再测出吊环在即将拉脱液面时(F= m g+ f )电压表读数 U 1,记录拉脱后(F= m g )数字电压表的读数 U 2,代入(1 )式得[ 3] Α= (U 1- U 2)g BΠ(D 1+ D 2) (2 ) 2 误差分析对学生采用该方法测液体表面张力系数的实验数据分析发现,Α的测量值大都比公认值偏大,有的甚至高 20%,因此,需要对该实验方法的误差进行分析Ζ 系统误差分析实验中使用了直径为 3.