接觸角測(cè)量?jī)x圖像分析方法的優(yōu)缺點(diǎn)

就當(dāng)前技術(shù)而言，接觸角的測(cè)量通常采用兩種方法：通過(guò)稱(chēng)重法進(jìn)行的接觸角測(cè)量和通過(guò)圖像分析法進(jìn)行的接觸角測(cè)量。在兩種接觸角測(cè)試方法中，具有圖像分析方法的接觸角儀受非人為因素的影響較小，操作簡(jiǎn)便，測(cè)量精度較高，因此得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

接觸角測(cè)量?jī)x由自動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，視頻采集卡，CCD相機(jī)，高級(jí)變焦鏡頭，自動(dòng)電子溫度控制系統(tǒng)，自動(dòng)精確采樣，自動(dòng)圖像分析系統(tǒng)和全電動(dòng)三維平臺(tái)。測(cè)試方法很多，圖像分析是其中一種。

圖像分析方法的工作原理

成像方法接觸角測(cè)量?jī)x通常由樣品平臺(tái)，采樣系統(tǒng)，圖像采集系統(tǒng)和圖像分析系統(tǒng)組成。采樣系統(tǒng)將液滴滴到工作表面上，通過(guò)光源下的圖像采集系統(tǒng)收集液滴圖形，最后通過(guò)圖像分析軟件計(jì)算液滴與工作表面之間的接觸角。

圖像分析方法的接觸角技術(shù)分為鏡片和物體之間的視角，分為視角和下視兩種。其中，側(cè)視圖技術(shù)從結(jié)果表明，液滴相接觸角圖像的特征在于圓冠或二維圖像中的諸如動(dòng)態(tài)接觸角之類(lèi)的其他側(cè)視圖。頂視圖法圖像分析技術(shù)表明，液滴被成像為圓形，并且基于液滴體積固定時(shí)圓形直徑的變化進(jìn)行計(jì)算。但實(shí)際上，后者在實(shí)際情況下通常不是規(guī)則的圓圈，而是不規(guī)則的圖形。圖像擬合技術(shù)是計(jì)算接觸角值的關(guān)鍵。

圖像分析方法是一種通過(guò)圖像分析技術(shù)在固體表面上滴一滴滿(mǎn)足所需體積的液體來(lái)測(cè)量或計(jì)算液體與固體表面之間的接觸角的簡(jiǎn)單方法。作為圖像分析儀器，其基本組件不過(guò)是光源，樣品臺(tái)，鏡頭，圖像采集系統(tǒng)和樣品注入系統(tǒng)。無(wú)需圖像獲取系統(tǒng)即可獲得最簡(jiǎn)單的圖像分析方法，但是可以通過(guò)與透鏡中觀察到的接觸角直接相切的十字形校正線來(lái)獲得。

例如，作為動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用，當(dāng)我們測(cè)試前進(jìn)角θA和后退角θR時(shí)，我們可以通過(guò)控制噴射量來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果要測(cè)量前進(jìn)角θA，可以增加液體量；當(dāng)我們想要測(cè)量后退角θR時(shí)，我們可以減少液體量。當(dāng)然，我們也可以?xún)A斜樣品臺(tái)并直接測(cè)量?jī)A斜角度。此時(shí)，我們必須使用高速相機(jī)進(jìn)行圖像采集。

標(biāo)準(zhǔn)圖像分析系統(tǒng)將使用CCD攝像機(jī)和圖像采集系統(tǒng)。同時(shí)，將通過(guò)軟件分析接觸角值。

圖像分析方法接觸角測(cè)量?jī)x可以在比力測(cè)量方法更高的環(huán)境中使用。我們可以輕松地測(cè)量各種形狀的接觸角值。力測(cè)量法接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)材料的均勻性和平坦度有更高的要求。我們還可以用來(lái)測(cè)試高溫條件下樣品（例如熔融的聚合物）的表面張力值。這是圖像分析方法接觸角測(cè)量?jī)x的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也很明顯。

采用圖像分析方法的接觸角測(cè)量?jī)x的缺點(diǎn)

1、在接觸角測(cè)量?jī)x采用圖像分析方法進(jìn)行正向和反向角度測(cè)試時(shí)，樣品注入過(guò)程的可重復(fù)性很差。

在液滴轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，我們通常這次注入更多的樣品，而這次注入的樣品更少，這種數(shù)量的變化也會(huì)引起接觸角測(cè)量值的變化。與用力測(cè)量法測(cè)試動(dòng)態(tài)接觸角相比，該缺陷非常明顯。

2、圖像分析方法接觸角測(cè)量?jī)x的主要缺陷是人為誤差大。

這種缺陷主要是由于接觸角切線的可復(fù)制性差，這主要是由于用戶(hù)的人為判斷錯(cuò)誤造成的；確定水平線更加困難，并且水平線的水平不同影像測(cè)量?jī)x，因此結(jié)果更高。大錯(cuò)誤。

減少接觸角測(cè)量誤差的注意事項(xiàng)：

⑴。液滴體積：嘗試將其控制在1?5μl之間，過(guò)多會(huì)受到地球重力的影響，過(guò)少會(huì)犧牲有效像素并增加測(cè)量誤差（除非測(cè)試樣品很小并且需要小的液滴），否則不會(huì)推薦的）。并控制液滴體積的重復(fù)誤差，可以提高接觸角測(cè)量的重復(fù)精度。

⑵。背光亮度：不應(yīng)將其調(diào)節(jié)得太亮或太暗。太亮?xí)?dǎo)致液滴形狀變小，而太暗會(huì)導(dǎo)致液滴形狀變大。

3。輔助基準(zhǔn)線位置：調(diào)整液位和定位液固界面是關(guān)鍵，否則會(huì)嚴(yán)重影響接觸角的測(cè)量值影像測(cè)量?jī)x，需要訓(xùn)練有素的操作人員人工判斷其位置。

⑷，樣品的實(shí)際接觸角值和測(cè)試值誤差：儀器本身的能力和測(cè)量方法的選擇都會(huì)影響接觸角的測(cè)量值。尤其是接觸角小，由于液固界面難以分辨，測(cè)試誤差較大。

作為上述缺陷的一種補(bǔ)救方法，接觸角測(cè)量?jī)x使用軟件自動(dòng)分析方法來(lái)計(jì)算接觸角值。但是，該方法還受測(cè)試區(qū)域中是否存在噪聲點(diǎn)的限制。同時(shí)，SL系列接觸角測(cè)量?jī)x采用高精度升降平臺(tái)，控制樣品平臺(tái)水平線與軟件水平線的一致性，并通過(guò)硬件提高水平線的識(shí)別能力。但是，這種硬件校準(zhǔn)水平會(huì)因樣品而異，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法觀察到水平線的現(xiàn)象。

3、圖像分析方法接觸角測(cè)量?jī)x無(wú)法正確測(cè)試?yán)w維接觸角和粉末接觸角。