1. Hệ thống đo áp suất lõi

Đây là "trung tâm nhận thức" của thiết bị, chịu trách nhiệm nắm bắt chính xác sự thay đổi áp suất trong quá trình tạo bong bóng, trực tiếp xác định độ chính xác của phép đo.

Cảm biến áp suất chính xác cao: là thành phần cốt lõi của phép đo áp suất và cần phát hiện các dao động áp suất nhỏ (thường có độ chính xác lên đến 0,1Pa). Khi bong bóng hình thành và phát triển đến trạng thái quan trọng ở đầu mao mạch, cảm biến sẽ thu thập tín hiệu áp suất trong thời gian thực và chuyển đổi áp suất vật lý thành tín hiệu điện có thể được nhận dạng bởi mạch. Độ nhạy, tuyến tính và ổn định của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của tính toán căng thẳng cuối cùng.

Mô-đun xử lý tín hiệu áp suất: Sau khi nhận được tín hiệu điện ban đầu của đầu ra cảm biến, thông qua bộ lọc, khuếch đại, chuyển đổi mô đun số (chuyển đổi A/D) và xử lý khác, loại bỏ tín hiệu gây nhiễu, chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu kỹ thuật số, sau đó truyền đến đơn vị xử lý dữ liệu để tính toán.

2. Bong bóng tạo và kiểm soát các thành phần

Phần này chịu trách nhiệm tạo ra bong bóng theo cách có thể kiểm soát, đảm bảo rằng quá trình hình thành bong bóng tuân thủ các yêu cầu của nguyên tắc thử nghiệm, chẳng hạn như phương trình Lamellae hoặc mô hình Maxwell.

Mao mạch/đầu dò chính xác: là một thành phần quan trọng trong đó bong bóng tiếp xúc với chất lỏng và kích thước đường kính trong của nó (thường là vài chục đến vài trăm micron) cần được lựa chọn chính xác dựa trên phạm vi căng thẳng của chất lỏng thử nghiệm (ít căng thẳng hơn, đường kính trong mao mạch thường nhỏ hơn). Mẹo mao dẫn cần được đánh bóng để đảm bảo bề mặt nhẵn và cạnh ngay ngắn, tránh hình dạng bong bóng bất thường do khuyết tật đầu, ảnh hưởng đến đo áp suất. Một số dụng cụ được trang bị bộ mao mạch có thể thay thế để phù hợp với các nhu cầu thử nghiệm khác nhau.

Hệ thống lấy mẫu/truyền vi lượng: Điều chỉnh chính xác tốc độ tạo bong bóng (thường là chu kỳ tạo bong bóng từ vài giây đến vài chục giây) được thực hiện bằng cách kiểm soát tốc độ vận chuyển khí (ví dụ: nitơ, không khí) hoặc chất lỏng thông qua bơm tiêm có độ chính xác cao hoặc bơm nhu động. Tốc độ vận chuyển ổn định có thể đảm bảo bong bóng phát triển đồng đều, tránh rối loạn đỉnh áp suất do biến động tốc độ dòng chảy, là tiền đề để có được giá trị áp suất tối đa ổn định.

3. Thành phần môi trường thử nghiệm mẫu

Cung cấp một môi trường ổn định, được kiểm soát để kiểm tra và giảm sự can thiệp của các yếu tố bên ngoài vào trạng thái bề mặt/giao diện của chất lỏng.

Bể chứa mẫu/bình thử nghiệm: Được sử dụng để chứa các mẫu chất lỏng đang được thử nghiệm, thường được làm bằng vật liệu trơ như thủy tinh, PTFE, tránh phản ứng hóa học hoặc hấp phụ vật lý với mẫu. Một số bể mẫu có chức năng nhiệt độ không đổi (kiểm soát nhiệt độ thông qua bồn tắm nước hoặc phần tử palstic), có thể duy trì nhiệt độ thử nghiệm trong phạm vi cài đặt (độ chính xác thường là ± 0,1 ℃), vì nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến sức căng bề mặt chất lỏng, môi trường nhiệt độ không đổi là điều kiện quan trọng để đảm bảo tính lặp lại dữ liệu.

Mô-đun kiểm soát môi trường: một số dụng cụ được trang bị khoang thử nghiệm chống bụi, chống rung, hoặc có thể cô lập không khí thông qua khí trơ, tránh sự bay hơi của mẫu, oxy hóa, hoặc các tạp chất bên ngoài làm ô nhiễm bề mặt mẫu, đặc biệt thích hợp để kiểm tra chất lỏng dễ bay hơi và dễ oxy hóa (như dung môi hữu cơ, chất lỏng sinh học).

4. Hệ thống lái xe và điều khiển

Là "trung tâm điều hành và chỉ huy" của thiết bị, các thành phần được phối hợp để hoạt động theo các chương trình đặt trước, cho phép kiểm tra tự động.

Bộ điều khiển: bao gồm mạch điều khiển bơm, mạch điều khiển nhiệt độ, v.v., theo hướng dẫn của hệ thống điều khiển, bơm tiêm, thiết bị điều khiển nhiệt độ và các thành phần khác hoạt động để đảm bảo tốc độ tạo bong bóng, nhiệt độ thử nghiệm và các thông số khác hoạt động ổn định theo giá trị đặt.

Bảng mạch điều khiển chính/bộ vi xử lý: nhận các thông số do người dùng nhập thông qua giao diện hoạt động (chẳng hạn như đường kính trong mao mạch, nhiệt độ thử nghiệm, chu kỳ bong bóng), gửi hướng dẫn đến từng đơn vị lái xe theo chương trình tích hợp, đồng thời nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất đồng bộ, phối hợp thời gian của toàn bộ quá trình thử nghiệm.

5. Các thành phần xử lý và hiển thị dữ liệu

Chịu trách nhiệm về tính toán căng thẳng, lưu trữ dữ liệu và trình bày kết quả, là cốt lõi của sự tương tác giữa thiết bị và người dùng.

Đơn vị xử lý dữ liệu: Dựa trên công thức tính toán sức căng bề mặt/giao diện được đặt trước (ví dụ: γ=ΔP_max × r/2, trong đó ΔP_max là chênh lệch áp suất tối đa và r là bán kính mao dẫn), giá trị sức căng được tính toán tự động kết hợp với dữ liệu áp suất được thu thập bởi cảm biến, thông số mao dẫn do người dùng nhập, v.v. Một số thuật toán tiên tiến cũng có thể xử lý dữ liệu trơn tru, loại bỏ các giá trị bất thường, nâng cao độ tin cậy của kết quả.

Giao diện tương tác giữa người và máy: bao gồm màn hình hiển thị (chẳng hạn như màn hình cảm ứng) và thao tác phím/phần mềm, người dùng có thể thiết lập các thông số kiểm tra, thử nghiệm khởi động/dừng thông qua giao diện, xem đường cong áp suất, giá trị số căng thẳng và dữ liệu khác trong thời gian thực. Các thiết bị thường hỗ trợ lưu trữ dữ liệu (chẳng hạn như lưu dưới dạng Excel, định dạng TXT), phát lại đường cong và tạo báo cáo để tạo điều kiện phân tích dữ liệu tiếp theo.