水滴角測量儀影像分析法技術說明

更新時間：2021-01-06

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目前的技術而言，接觸角的測值通常采用稱重法接觸角測試和影像分析法接觸角測值兩種。這兩種接觸角測試的方法中，又以影像分析法接觸角儀因其受非人為因素影響少，操作方便，測值精度相對較高，而得到廣泛的應用。

接觸角測量儀由自動旋轉平臺、視頻采集卡、CCD攝像頭、高級變焦鏡頭、自動電控溫系統、、自動準確進樣、自動影像分析系統、全電動三維平臺組合而成，它的測試方法有很多種，影像分析法便是其他之一。

影像分析法工作原理
影像法接觸角測量儀一般由樣品平臺、進樣系統、圖像采集系統、影像分析系統組成。進樣系統將液滴滴于工作臺面，在光源下通過圖像采集系統采集液滴圖形，后由影像分析軟件計算液滴與工作面構成的接觸角大小

影像分析法接觸角技術，從鏡頭與物體間的視角來分，分為側視和向下俯視兩種。其中，側視技術從結果來看，表現為，液滴相接觸角圖像在二維圖像表征為一個圓冠或其他如動態接觸角時的側視圖。俯視法影像分析技術，在結果上表現為，液滴成像為一個圓形，在計算時，以液滴量固定情況下這個圓的直徑變化為依據。但事實上，后者在真實情況下，通常不為一個規則的圓，而是一個不規則的圖形，圖像的擬合技術在計算接觸角值是關鍵。

影像分析法是通過滴出一滴滿足要求體積的液體于固體表面，通過影像分析技術，丈量或計算出液體與固體表面的接觸角值的簡易方法。作為影像分析法的儀器，其基本組成部分不過乎光源、樣品臺、鏡頭、圖像采集系統、進樣系統。簡單的一個影像分析法可以不含圖像采購系統，而通過鏡頭里的十字形校正線往直接相切于鏡頭里觀察到的接觸角得到。

作為動態接觸角測試系統的應用，如我們測試前進角θA和后退角θR時，我們可以通過控制進樣量來實現，如我們想測前進角θA，我們就可以增加液體量；如我們想測后退角θR時，我們可以減少液體量。當然，我們也可以讓樣品臺傾斜，直接測得傾斜角，而此時，我們必須使用高速相機進行圖像采集。

標準的影像分析系統會采用CCD攝像和圖像采集系統，同時，通過軟件分析接觸角值。

影像分析法接觸角測量儀的特點
影像分析法接觸角測量儀可使用環境遠高于力丈量法，我們可以輕易測得各種外形品的接觸角值。而力丈量法接觸角測量儀對于材質的均勻度以及平整性均有較高的要求。我們更可以用于測試高溫條件下的樣品的表面張力值，如融化后的聚合物。這就是影像分析法接觸角測量儀的優點，不過影像分析法接觸角測量儀的缺點也很明顯。

影像分析法接觸角測量儀的缺點
1、影像分析法接觸角測量儀在前進后退角測試過程中，樣品進樣過程的重復性較差。

液滴移轉過程中，我們通常會這次進樣多，這次進樣少，而這樣的量的變化同樣會導致接觸角丈量值的變化。相對于力丈量法測試動態接觸角而言，這種缺陷是非常明顯的。

2、影像分析法接觸角測量儀的主要缺陷在于人為誤差較大。

這種缺陷主要是由于：接觸角切線的再現能力較差，主要是由于使用者的人為判定誤差所致；水平線的確認較困難，而水平線的高低不同，導致的結果也會有較大誤差。

減少接觸角測量誤差的注意事項：
⑴、液滴量：盡量控制在1～5μl之間較為合適，太多會受地球引力影響其形狀，太少是犧牲有效像素，增加測量誤差(除非測試樣品較小，需要小液滴，否則不提倡)。且控制液滴量的重復誤差，可提高接觸角測值的重復精度。

⑵、背光源明暗度：不宜調得太亮或太暗，太亮導致液滴外形變小，太暗導致液滴外形變大。

⑶、輔助基準線位置：是調節水平和找準液—固界面的關鍵，否則嚴重影響接觸角測值，這需要訓練有素的操作者人為判斷其位置。

⑷、樣品實際接觸角值與測試值誤差：儀器本身的能力和測量方法的選擇均會影響接觸角測值。特別是小接觸角，由于液—固界面難以辨清，測試誤差大。

以上缺陷作為彌補辦法，接觸角測量儀采用軟件全自動分析方法計算接觸角值。但這種方法也會受限于測試區域內是否有雜點。同時，SL系列接觸角測量儀采用高精度升降臺，控制樣品臺水平線與軟件水平線的一致，以硬件方式提升水平線的識別能力。但是，這種硬件校正水平線也會因樣品不同，有時也會存在水平線無法觀察到的現象。

3、影像分析法接觸角測量儀無法正確測試纖維接觸角和粉體接觸角值。