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振动传感器分类方法有哪些？

基于球/圆模型的接触角测量/计算方法有圆法、θ/2法、宽高法和半角法，这些方法的假设前提是液滴的形状是球的一部分，但这与真实的液滴不符。

真实液滴的形状偏离球形状的程度取决于液滴的体积，接触角值的大小和液体的毛细管长度：随着液滴体积的增大、接触角值的增大和液体毛细管长度的减少，液滴偏离球形状的程度越来越显著。偏离的幅度越大，通过这些基于这些球/圆模型的接触角测量/计算方法得到的值与实际值的偏离幅度也越来越大。在所有常用的测量液体中，水的毛细管长度（约2.73mm）是zui大的，所以在相同条件（同液滴体积/同接触角值）下，其它液体偏离球形状的程度都要显著地大于水滴。

总之采用这些方法引起的误差可以从十分之几度，大到30-40°。

( 本文内容得到授权所有者的授权许可)。

水分活度（Water Activity，简称Aw，又称水活性）是反应产品中(食品、药品、饲料等)平衡状态下自由水分的多少，自由水会影响产品中微生物繁殖、化学特性和酶的稳定性，对于易变质的产品来说，测量其水分活度尤为重要。利用水分活度的测试，控制微生物的生长，计算食品和药品的保质期，已逐渐成为食品，医药，生物制品，粮食，饲料，肉制品等行业中检验的重要指标。

就食品检测而言，大多是依据国标《GB 5009.238-2016 食品安全国家标准 食品水分活度的测定》，此标准规定了“康卫氏皿扩散法”和“水分活度仪扩散法”测定食品中的水分活度。传统的康卫氏皿扩散法，操作步骤繁琐，至少需要24小时，耗时较长；而水分活度仪扩散法可以在很短的时间内得到结果，目前，此方法已被应用于大多数实验室。

水分活度仪扩散法就是把被测样品置于密闭的空间内，在保持恒温的条件下，使样品与周围空气的蒸汽压达到动态平衡，这时就可以以气体空间的水蒸汽压作为样品蒸汽压的数值（P），同时，在一定温度下纯水的饱和蒸汽压（Po）是一定的，从而计算出被测样品的水分活度（Aw=P/Po）。目前水分活度仪主要的测试方法有：电子湿度计法（电容或电阻传感器法）、冷却镜面露点法。

1.电子湿度计法（电容或电阻传感器法），此方法是利用电阻或电容传感器来测量相对湿度。传感器通过电容或电阻的变化，仪器将电信号和湿度信号进行转换，得出一个平衡相对湿度值，当样品温度和传感器温度达到一致时，平衡相对湿度数值上等于样品水分活度。而且，每次使用前传感器必须用标准盐溶液进行校准，水分进入传感器后，需要在传感器里达到充分平衡，此过程一般需要15分钟到1小时不等，才能使zui终数值稳定。

电子湿度计测量水分活度的优势是设计简单，容易实现小型化和集成化，但在其使用过程需要校准，检测时间长，数据稳定性差，测量精度受测量方法的局限，精度较低。而且传感器易受污染，保养维护费用高昂。

2.冷却镜面露点法，在冷却镜面露点系统里，先将待测样品放入样品杯内，再将样品杯密封在样品仓内，仓内有一个冷却镜面露点传感器和一个红外温度传感器。露点传感器测量空气的露点温度，红外传感器测量样品的温度。当样品的水分活度和空气的相对湿度达到平衡时，气体中的水蒸气随着镜面的温度逐渐降低而达到饱和时，开始析出凝析物，此时所测量到的镜面温度即为该大气压下气体的露点，通过露点温度和样品温度计算水分活度。仓内有一个风扇，帮助加速达到平衡，并控制露点传感器的边界层阻力。

冷却镜面露点方法的优势在于检测的速度和精度，该方法是基于基础热力学原则测量相对湿度的主要方法，由于测量是在温度测量的基础上，可以在五分钟之内测量精度达到（+0.0030Aw），而且这种测量方法一般无需校准。如果有问题，可以很容易地接触到镜面并对镜面进行清洁，维护非常简单。

冷却镜面露点方法是经AOAC国际认证的首要的测量水分活度的方法，并且是可以溯源到国家国际标准的方法。如eFAst-Lab 水分活度仪就是采用可溯源的冷却镜面露点方法，是美国USP和FDA推荐使用的方法，能够在5分钟内快速测量样品的水分活度。对一些用户而言，可以快速读数并进行在线监测水分活度。这种方法可以追溯到NIST以及国家标准方法，为广大食品科学研究人员和检验人员广泛应用。

两种测量方法的区别：
两种测量方法的差别性主要体现在精度、测量速度、可重复性、校准的稳定性、线性及使用的方便程度。

 
影响水分活度值的重要参数

如何准确测量水分活度值呢？除了选用合理的检测方法之外，也要注意一个非常重要的参数，即“温度”，国标中明确要求“在温度20~25℃，相对湿度50%~80%的条件下测定”。由于不同季节，不同场所，环境温度及样品温度有所差异，而温度对饱和盐溶液影响较大，因此温度对水分活度仪的测试结果影响也较大。

由此，在检测过程中，要保证环境温度在20~25℃，同时，待测样品也需要恢复到20~25℃再进行检测，这样检测出来的结果才能更准确。常规的水分活度仪，在回温的过程中，样品只能单纯的依靠环境温度的热传递，一般需要比较长的恢复时间，而且环境温度的不均匀性，可能导致实际测试条件无法达到国标要求，导致测量结果不准确。
现在市面上有一种可控温型水分活度仪，可以使盛放样品的测量仓迅速达到检测温度（如25℃），帮助客户在指定的样品环境温度下快速、准确的测定结果。另外，可以有效测定不同温度条件下样品的水分活度，帮助客户了解温度对水分活度的影响程度，为产品的储存温度和包装条件提供有效的判断依据，特别适用于高校科研机构及大型企业的研发工作。

意大利Steroglass斯特洛WaterLab水分活度仪，测量原理为“镜面冷却露点传感器”，分辨率高达0.0001aw，准确性0.003aw，满足仪器全量程测量范围。在实际检测时，只需称量3-5g菌粉样品放入样品杯内，5min左右即可快速得到准确测定结果。温度控制范围：15-50℃，它可以使仓内菌粉的温度迅速达到指定温度（如25℃），缩短检测时间，提高样品的准确性。

       在接触角测量的专业领域，大家普遍认为单纯测量静态接触角不足以表征材料表面的润湿特性，只有通过测量包括前进接触角和后退接触角值在内的动态接触角才能为表征待测体系的润湿特性提供更完整的信息。测量实际材料表面上的接触角比估算理想表面上的接触角更有意义。

      目前使用光学接触角测量仪测量动态接触角的方法有三种：

       一、斜板法，实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，利用倾斜台缓慢地倾斜样品表面，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。

       二、离心旋转台法（即滞留力天平法），实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，利用离心旋转台使液滴沿着圆周转动，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。

       三、加液-减液法，实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，把注射针插入液滴内部，缓慢的注射液体使液滴体积增大到一定数值，之后再缓慢的回吸液体使液滴体积减小到一定数值，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。

       三种方法测量动态接触角的特点总结如下：

       斜板法测量动态接触角的特点是不仅能测量前进角和后退角变化的全过程，而且能得到液滴在材料表面上的滚动角。

       滞留力天平法测量动态接触角的特点是不仅能测量到前进角和后退角变化的全过程，而且能得到液滴在材料表面上的滞留力。这个方法既适用于疏水材料也适用于亲水材料。

       加液-减液法测量动态接触角的特点是能测量到前进角和后退角变化的全过程，而且不需要额外的特殊附件，投资较低，缺点是液滴形状会受到注射针的影响而导致接触角计算的误差。

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