图像分析法测量液滴接触角
接触角测试标准
接触角测试标准接触角测试是一种常见的表面性质测试方法，通过测试液体在固体表面的接触角来评估表面的亲水性或疏水性。
接触角测试广泛应用于材料科学、表面工程、涂料、油墨、纺织品、医疗器械等领域。
在进行接触角测试时，需要严格遵守相关的测试标准，以确保测试结果的准确性和可比性。
一、测试仪器和设备。
在进行接触角测试时，需要使用专业的接触角测试仪器，如旋转滴定仪、静态接触角仪等。
这些仪器通常配备有高精度的摄像头和图像分析软件，能够实时捕捉液滴在固体表面的形态，并计算出接触角的数值。
在选择测试仪器时，需要考虑样品的大小、形状、表面性质等因素，以确保测试的准确性和可重复性。
二、样品准备。
在进行接触角测试之前，需要对样品进行准备。
首先，需要确保样品表面干净、平整，没有杂质和污染物。
其次，需要根据测试要求选择合适的测试液体，常用的测试液体有水、甘油、二甲基硅油等。
在选择测试液体时，需要考虑样品的表面性质和测试的目的，以确保测试结果的准确性和可比性。
三、测试方法。
接触角测试通常包括动态接触角测试和静态接触角测试两种方法。
动态接触角测试是通过测量液滴在固体表面的滚动角速度来计算接触角，适用于表面能较低的样品。
静态接触角测试是通过测量静止液滴在固体表面的接触角来评估表面的性质，适用于表面能较高的样品。
在进行测试时，需要根据样品的特点选择合适的测试方法，并严格按照相关的测试标准进行操作。
四、数据分析。
在完成接触角测试后，需要对测试数据进行分析。
通常可以通过图像分析软件测量液滴的形态和接触角的数值，也可以通过数学模型计算表面的能量和粗糙度等参数。
在数据分析过程中，需要注意排除测试误差和干扰因素，确保测试结果的准确性和可靠性。
五、测试标准。
在进行接触角测试时，需要严格遵守相关的测试标准。
不同的行业和应用领域通常有相应的测试标准，如ASTM、ISO、GB等。
在选择测试标准时，需要考虑样品的特点和测试的目的，以确保测试结果的准确性和可比性。
接触角
原理概述1接触角定义当液滴自由地处于不受力场影响的空间时，由于界面张力的存在而呈圆球状。
但是，当液滴与固体平面接触时，其最终形状取决于液滴内部的内聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。
当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图1所示。
图1 接触角假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，即θγγγcos ///A L L S A S += （1）式中γS/A 、γL/A 、γS/L 分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ为液体与固体间的界面和液体表面的切线所夹（包含液体）的角度，称为接触角（contact angle ），θ在00-1800之间。
接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度，θ＝90o 可作为润湿与不润湿的界限，θ<90o 时可润湿，θ>90o 时不润湿。
2润 湿润湿(wetting)的热力学定义是，若固体与液体接触后体系（固体和液体）的自由能G 降低，称为润湿。
自由能降低的多少称为润湿度，用W S/L 来表示。
润湿可分为三类：粘附润湿（adhesional wetting ）、铺展润湿（spreading wetting ）和浸湿（immersional wetting ）。
可从图2看出。
图2 三类润湿（1）粘附润湿如果原有的1m2固面和1m2液面消失，形成1m2固-液界面，则此过程的W A S/L为：W A S/L＝γS/A+γL/A-γS/L （2）（2）铺展润湿当一液滴在1m2固面上铺展时，原有的1m2固面和一液滴（面积可忽略不计）均消失，形成1m2液面和1m2固－液界面，则此过程的W S S/L为：W S S/L＝γS/A-γL/A-γS/L （3）（3）浸湿当1m2固面浸入液体中时，原有的1m2固面消失，形成1m2固－液界面，则此过程的W I S/L为：W I S/L＝γS/A-γS/L （4）对上述三类润湿，γS/A和γS/L无法测定，如何求W S/L？分别讨论如下：①粘附润湿将（1）式代入（2）式，可得：W A S/L＝γL/A（1+cosθ）（5）因液体表面张力γL/A为已知，故只需测定接触角θ即可求出W A S/L。
接触角测量操作流程
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接触角是指液体与固体表面接触时，液体表面与固体表面之间的夹角。
接触角的测量方法
接触角的测量方法接触角是指液体与固体表面接触时，液体表面与固体表面所形成的夹角。
接触角的大小直接影响着液体在固体表面上的传播和吸附性能，因此准确测量接触角对于研究液体在固体表面上的性质具有重要意义。
本文将介绍几种常用的接触角测量方法。
一、传统测量法。
传统的接触角测量方法主要是利用接触角计或接触角测量仪进行测量。
首先将待测液体滴在固体表面上，然后通过放大镜或摄像头观察液滴与固体表面的接触情况，根据液滴与固体表面所形成的夹角即可得到接触角的大小。
这种方法简单直观，适用于一般情况下的接触角测量。
二、动态测量法。
动态测量法是利用高速相机或慢速相机对液滴在固体表面上的扩展过程进行拍摄，然后通过图像处理软件对液滴的形态进行分析，从而得到接触角的大小。
这种方法能够更准确地反映液滴在固体表面上的扩展情况，适用于测量接触角随时间变化的情况。
三、压缩法。
压缩法是利用压力传感器或力传感器对液滴在固体表面上施加压力时的压力-位移曲线进行测量，通过分析曲线的斜率和截距来计算接触角的大小。
这种方法能够较准确地反映液滴在固体表面上的变形情况，适用于测量接触角与压力的关系。
四、光学测量法。
光学测量法是利用反射角、透射角或折射角来计算接触角的大小。
通过测量液滴在固体表面上的反射、透射或折射光线的角度，然后利用光学原理计算得到接触角的大小。
这种方法能够非常精确地测量接触角，适用于对接触角精度要求较高的情况。
总结。
以上介绍了几种常用的接触角测量方法，每种方法都有其适用的场合和优缺点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的接触角测量方法，并结合其他实验手段进行综合分析，以获得准确的接触角数据。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
光学接触角测试原理
光学接触角测试原理一、引言光学接触角测试是一种常见的表面测量技术，可以用于评估液体与固体表面之间的亲疏性。
该技术可以在不破坏样品的情况下，快速、准确地测量接触角，并提供有关样品表面特性的有用信息。
本文将介绍光学接触角测试的原理。
二、接触角定义接触角是指液滴与固体表面之间形成的夹角。
它由三个部分组成：液滴边缘与固体表面之间形成的夹角、液滴内部与水平面之间形成的夹角以及液滴内部与固体表面之间形成的夹角。
其中最重要的是第一个夹角，也称为接触角。
三、接触角测量方法1.静态法：静态法通过拍摄样品上液滴图像来测量接触角。
该方法需要在恒定温度和湿度下进行，以确保实验结果准确可靠。
2.动态法：动态法通过记录液滴在固体表面上移动的过程来计算接触角。
该方法可以用于评估具有不同粘度和流动性质的液体的表面亲疏性。
四、光学接触角测试原理光学接触角测试是一种非接触式的测量方法，它利用了固体表面和液体之间反射和折射光线的差异。
在这种测试中，使用一个高分辨率摄像机记录液滴与固体表面之间的图像，并通过计算机软件对图像进行分析，以确定接触角。
具体来说，该方法利用了菲涅尔反射和透射现象。
当光线从空气中穿过液滴并达到固体表面时，它会发生反射和透射。
反射光线将从固体表面反弹回来，并形成一个倒影。
透射光线将穿过液滴并继续向下传播，但由于它们通过了液滴和固体表面之间的界面，因此它们会发生折射。
这些反射和折射现象产生了一个明暗交替的图案，称为牛顿环。
牛顿环是一种由圆环组成的图案，在圆心处存在一个明亮的区域。
该区域对应于液滴与固体表面之间形成的夹角处。
通过测量该区域的直径和半径，可以计算出接触角。
五、光学接触角测试优点1.非接触式测量：相比传统的接触角测量方法，光学接触角测试无需将液滴放置在固体表面上，因此不会对样品造成损害。
2.高精度：该方法可以提供高精度的接触角测量结果，并且可以用于评估具有不同粘度和流动性质的液体。
3.快速：光学接触角测试可以在短时间内完成，因此适用于大批量样品的测试。
接触角测量仪测试原理分析计算方法
接触角测量仪测试原理,分析计算方法
一、接触角的测试过程：放置样品→电动注射液滴→上升样品平台接液滴→固体样品接触到液滴→下降样品平台→拍照→分析获得结果
二、接触角的分析计算
拍摄液滴图象
确定基准线（固体与液体的分界线、两个三相点的连线）
确定液滴外型轮廓选取适当的计算方法
拟合液滴外型曲线
计算接触角
三、接触角的计算方法
1、切线法：最传统的方法，用量角器测量，精度不准，误差大，未来将被淘汰。
2、宽高法（θ/2法，圆环法）：适用于小于20度的接触角测量。
3、椭圆法：适合于不同角度的接触角测量
4、L-Y法（laplace/young法）：适用于大于120度的接触角测量。
四、接触角的测试方法
座滴法（躺滴法）
虏泡法（附着滴法）
悬滴法
薄膜法
晟鼎精密仪器座滴法测量接触角
1.静态接触角
2.动态接触角（前进角和后退角）：液滴用软件控制增大，增小，用来表征疏水材料疏水性的方法。
前进角：液体在未被润湿过的材料表面上润湿辅展。
后退角：液体在已被润湿过的材料表面上润湿辅展。
满后角：前进角与后退角的差值。
如下图：。
接触角计定义
接触角计定义：专业用于测量固体表面自由能的专业测量/测定仪器，通过白金板法、悬滴法、插板法等原理，实现精确固体表面自由能的表现之一接触角值的测量。
同时，利用软件技术，可能测得动态接触角值，如前进角/后退角、倾斜角、滚动角等以及随时间变化的接触角测试等。
接触角计测试基本原理接触角计因为测试技术不同，我们通常能够找到多种方法测试接触角。
而应用这些接触角测试技术，我们的生产厂就能够生产出各种原理的接触角计。
1、影像分析法(角测量仪Goniometry)接触角计：影像分析法是通过滴出一滴满足要求体积的液体于固体表面，通过影像分析技术，测量或计算出液体与固体表面的接触角值的简易方法。
作为影像分析法的仪器，其基本组成部分不外乎光源、样品台、镜头、图像采集系统、进样系统。
最简单的一个影像分析法可以不含图像采购系统，而通过镜头里的十字形校正线去直接相切于镜头里观察到的接触角得到。
作为动态接触角测试系统的应用，如我们测试前进角θA和后退角θR时，我们可以通过控制进样量来实现，如我们想测前进角θA，我们就可以增加液体量；如我们想测后退角θR时，我们可以减少液体量。
当然，我们也可以让样品台倾斜，直接测得倾斜角，而此时，我们必须使用高速相机进行图像采集。
标准的影像分析系统会采用CCD摄像和图像采集系统，同时，通过软件分析接触角值。
影像分析法接触角计的优点影像分析法接触角计可使用环境远高于力测量法，我们可以容易测得各种外形品的接触角值。
而力测量法接触角计对于材质的均匀度以及平整性均有较高的要求。
我们更可以用于测试高温条件下的样品的表面张力值，如融化后的聚合物。
这就是影像分析法接触角计的优点，不过影像分析法接触角计的缺点也很明显。
影像分析法接触角计的缺点(1)影像分析法接触角计的主要缺陷在于人为误差较大。
这种缺陷主要是由于：第一、接触角切线的再现能力较差，主要是因为使用者的人为判断误差所致；第二、水平线的确认较困难，而水平线的高低不同，导致的结果也会有较大误差。
接触角测量仪工作原理
接触角测量仪工作原理接触角测量仪是一种常用的实验仪器，被广泛应用于物理、化学等科学研究领域。
它的工作原理基于液体在固体表面上的接触现象，通过测量接触角来评估固体与液体之间的相互作用力以及表面性质。
接触角是指液体与固体表面成的角度，通常用θ表示。
在接触角测量仪中，首先需要将测试液滴滴到待测固体表面上，确保液滴与固体表面的接触区域较小。
然后，测量仪会对液滴进行放大成像，借助光学显微镜来观察。
接下来，接触角测量仪会使用图像处理算法对液滴的边界进行识别和跟踪。
通过测量液滴边界与固体表面之间的接触线长度，可以计算得到接触角。
这个计算过程基于Young-Laplace方程，其中考虑了液体的表面张力以及液滴的形状、半径等参数。
在测量过程中，仪器会通过一系列校准操作来确保精确度。
例如，校准液体的表面张力和稠度，以及仪器本身的刻度和像素密度。
只有在校准准确无误的情况下，才能保证测量结果的可靠性。
接触角测量仪的应用非常广泛。
在材料科学研究中，它可以用来研究材料的表面能、润湿性以及液体与固体之间的相互作用。
在化学领域，接触角的测量可以提供关于液体分子间相互作用的重要信息。
此外，接触角测量还可以用于生物医学研究，如评估人体各种液体与生物材料接触的性质，用于设计和优化医疗器械。
在使用接触角测量仪时，需要注意一些常见问题。
首先，要选择合适的测量液体和固体表面。
不同的液体和表面性质会对测量结果产生影响。
其次，确保仪器面板干净无尘，避免干扰测试结果。
此外，在测量过程中要保持稳定，避免外界因素的干扰，如风、震动等。
综上所述，接触角测量仪是一种重要的测量工具，它通过观察液滴在固体表面上的接触角来评估物体表面性质和相互作用力。
在科学研究和工程应用中，这种测量仪器发挥着不可或缺的作用，帮助人们深入了解物质的特性，推动科学技术的发展。
同时，使用接触角测量仪要注意仪器的校准和操作规范，以确保测量结果的准确性和可重复性。
接触角测量方法有哪些？
众所周知，纳米材料科学与工程已经成为世界性的研究热点，在研究纳米材料的表面改性时，往往要涉及润湿接触角这个概念。
现在接触角测量的方法非常多，但其主要的还是通过接触角测量仪来测量。
接触角测量仪通常采用探针液体(已知表面张力值或表面张力值分量)测试该液滴在固体表面形成的液滴轮廓，并通过界面化学的分析算法Young-Laplace方程及其分量值进行分析，得到相应的该液体在固体材料的表面的接触角值。
而水滴角测量仪采用的探针液体通常为纯净水，利用纯净水的表面张力灵敏度高的特性以及高稳定性，评估固体材料的性质，测试用分析算法同样是以界面化学的分析算法Young-Laplace方程拟合算法为主。
接触角测量仪在测量过程中有很多优势之处，例如自动化，不需要反复操作，从采样到出结果是非常简单方便的。
还有准确性，接触角测量仪相对于传统的外形图像分析方法，它得到的结果更加准确。
百欧林的接触角测量仪在市场上的人气非常高，它的专业性被很多使用者肯定过。
百欧林的Attension Theta Flex是一台装置了高压模块的光学接触角仪，测量在高压模块内进行。
该仪器由高质量的部件组成，确保了系统的易用性、功能性和安全性。
高压模块自身由耐腐蚀的不锈钢制造，可替换为哈氏合金。
高压模块包括三个窗口，提供可视化界面。
高压模块可以直立或倒置，同一根直针可以独立于各个阶段，无需使用弯针。
高压模块配置于Attension Theta Flex光学接触角测试仪上，采用全高清分辨率的照相机，可得到准确的界面图像。
Attension Theta Flex还有独特的活塞设计，可准确、方便地在测量室内进行表面活性剂和盐水研究。
在测量室的旁边有一个样品端口，用于加入样品和冲洗样品管线。
所有其他阀都集成到阀门上，可安全、方便地打开和关闭所需的压力管路。
至于百欧林光学接触角测量仪的具体操作过程其实不必费心的去学习，以为它采用全自动化设计，从采样到形成结果报告是非常简便的，而且还会形成结果报告，对你的实验结果进行详细分析。
测量亲水性的方法——接触角的测量
亲水性的测量方法——接触角的测量【一】特点若θ<90°，则固体表面是亲水性的，即液体较易润湿固体，其角越小，表示润湿性越好；若θ〉90，则固体表面是疏水性的，即液体不容易润湿固体，容易在表面上移动。
至于是否液体能进入毛细管，这个还与具体液体有关，并非所有液体在较大夹角下完全不进入毛细管。
润湿过程与体系的界面张力有关。
一滴液体落在水平固体表面上，当达到平衡时，形成的接触角与各界面张力之间符合下面的杨氏公式（Young Equation）:由它可以预测如下几种润湿情况：1）当θ=0，完全润湿；2）当θ﹤90°，部分润湿或润湿；3）当θ=90°，是润湿与否的分界线；4）当θ﹥90°，不润湿；5）当θ=180°，完全不润湿。
毛细现象中液体上升、下降高度h。
h的正负表示上升或下降。
浸润液体上升，接触角为锐角；不浸润液体下降，接触角为钝角。
上升高度h=2*表面张力系数/（液体密度*重力加速度g*液面半径R）。
上升高度h=2*表面张力系数*cos接触角/（液体密度*重力加速度g*毛细管半径r）。
润湿性问题与采矿浮选、石油开采、纺织印染、农药加工、感光胶片生产、油漆配方以及防水、洗涤等都有密切关系。
【二】测试方法编辑接触角现有测试方法通常有两种:其一为外形图像分析方法;其二为称重法.后者通常称为润湿天平或渗透法接触角仪.但目前应用最广泛,测值最直接与准确的还是外形图像分析方法. 外形图像分析法的原理为,将液滴滴于固体样品表面,通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像, 再运用数字图像处理和一些算法将图像中的液滴的接触角计算出来.计算接触角的方法通常基于一特定的数学模型如液滴可被视为球或圆椎的一部分,然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值。
Young-Laplace方程描述了一封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系，可用来准确地描述一轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出其接触角。
基于液滴润湿形态测定接触角的图像处理方法
关键词 ：接触角 ；Ｙ ｏ ｕ ｎ ｇ — Ｌ ａ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ 方 程 ；图像处理
中国分类号：Ｔ Ｈ ８ ９ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １ — ３ ４ ７ ４（ ２ ０ １ ４） ０ ４ — ０ １ ９ ４ — ０ ４
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目前接触角的测定方法主要是哪几种？
接触角是指在气、液、固三相交点处所做的气-液界面的切线，切线在液体一方的与固-液交接线之间的夹角，是润湿程度的量度.现如今已经广泛应用于石油工业、浮选工业、医药材料、芯片产业、低表面能无毒防污材料、油墨、化妆品、农药、印染、造纸、织物整理、洗涤剂等各个领域.在这种广泛应用的情况下，接触角的测定方法的了解就显得十分有必要了.接下来将会对接触角测定方法做一个简单介绍.Biolin光学接触角测量仪(水滴角测量仪)Theta Lite目前来看，接触角的测试方法主要是有两种：一个是外形图像分析方法；一个是称重法.称重法通常还被称为润湿天平、渗透法接触角测定方法.但是目前来看停用相对广泛、测值更为直接准确的是外形图像分析法.外形图像分析法的原理主要是将液滴滴到固体表面，通过显微镜头与相机获得液滴的外形图像.再运用数字图像处理和一些算法将图像中的液滴的接触角计算出来.其中涉及到的计算方法主要是基于某数学模型如液滴可视为球或圆锥的一部分，通过测定相关参数直接拟合计算接触角值.Young-Laplace方程描述了封闭界面的内外压力差与界面曲率和张力的关系，可以用来准确描述轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出接触角.了解了接触角的测定方法，在测定中就基本没问题了吗？也不是，大家再一起来了解一下影响接触角测试结果的几个因素：平衡时间、温度.一、平衡时间当体系未达平衡时候，接触角会发生变化，此时的接触角称为动接触角.动接触角研究对于一些粘度较大的液体在固体平面上的流动或铺展有重要意义.二、温度对于温度变化较大的体系，由于表面张力的变化，接触角也会发生变化.以上两种，平衡时间的影响一般是单方向的，但温度的变化可能会造成升高或者降低.接触角的测定方法是接触角测量过程中要明确的内容，不管你是处在哪个行业的，只要涉及到接触角测量，就会用到接触角测定仪，也就需要接触角测定方法的理解.本文对这些内容做了简单的介绍，希望能给大家提供一些方便.。
动态接触角数据处理流程
动态接触角数据处理流程动态接触角是一种测量液体在固体表面上扩展或收缩的能力的实验方法。
该方法可提供有关液体在固体表面上的润湿性和液滴形状的重要信息。
为了获得准确可靠的动态接触角数据，需要进行一系列的数据处理步骤。
下面是一个常见的动态接触角数据处理流程：1. 视频录制：首先，在一块固体表面上放置一滴待测液滴，并使用高速摄像机记录液滴变形的过程。
摄像机的帧率应足够高，以捕捉到液滴的快速变形。
2. 图像提取：从视频中提取关键帧，通常选择液滴形状变化最大的帧。
根据实验需要，可以选择一系列关键帧进行分析。
3. 图像处理：使用图像处理软件对提取的关键帧进行处理。
首先，通过增强图像对比度和锐度来提高图像质量。
然后，通过二值化操作将图像转换为黑白图像，这样只有液滴的边缘可见。
4. 边缘检测：利用图像处理算法，检测液滴边缘的轮廓。
常用的边缘检测算法包括Canny边缘检测和Sobel算子。
5. 边缘追踪：根据液滴边缘轮廓的连续性，进行边缘追踪算法，以获取液滴边缘的连续线条。
6. 动态接触角计算：根据液滴边缘的几何形状，使用合适的数学模型计算动态接触角。
常见的数学模型包括Young-Laplace方程和DropSnake模型。
7. 数据分析：根据实验需要，可以将动态接触角数据进行统计分析、趋势分析和比较分析。
此外，还可以进行图表绘制和曲线拟合，以便更直观地展示数据结果。
总结而言，动态接触角数据处理流程涵盖了视频录制、图像提取、图像处理、边缘检测、边缘追踪、动态接触角计算和数据分析等步骤。
通过该流程，可以获得准确的动态接触角数据，进而对液体的润湿性和液滴形状进行研究和分析。
图像分析法测量液滴接触角
图像分析法测量液滴接触角
熊艳;贾志海;蔡小舒
【期刊名称】《计测技术》
【年(卷),期】2010(030)002
【摘要】接触角是表征液体对固体润湿程度的重要参数,本文采用基于Matlab计算软件的图像分析法测量液滴接触角.首先使用图像增强、去噪、锐化手法对CCD 采集到的液滴图像进行预处理;再运用Canny多阶段优化算子提取液滴轮廓线;最后以多项式为拟合框架,获得了接触角稳定状态下液滴轮廓区间和接触角测量结果.本文为接触角测量技术提供了一种有效实用的方法.
【总页数】3页(P9-11)
【作者】熊艳;贾志海;蔡小舒
【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院颗粒与两相流测量技术研究所,上海,200093;上海理工大学能源与动力工程学院颗粒与两相流测量技术研究所,上海,200093;上海理工大学能源与动力工程学院颗粒与两相流测量技术研究所,上海,200093
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.73
【相关文献】
1.图像法求液滴表面张力和接触角 [J], 宁乔;朱志强;吕旭涛;于强;袁章福
2.基于液滴润湿形态测定接触角的图像处理方法 [J], 刘哲;贾建援;柴伟;付宏志;王
世堉
3.躺滴法测量干湿循环条件下土壤固-液接触角的滞后特性 [J], 杨松;马泽慧;王磊;罗茂泉
4.液滴图片数字化引起的超疏表面接触角测量误差模拟研究 [J], 李健;纪敬虎;何鹏
5.基于液滴局部轮廓的接触角测量方法 [J], 李健;费潇;王腊梅;赵珂;金卫凤
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接触角的测量
影响润湿作用和接触角的因素:固体和液体的性质、固体表面的粗糙程度、不均匀性的影响，表面污染等。
在平整的固体表面上滴一滴小液滴，直接测量接触角的大小，可用低倍显微镜中装有的量角器测量，也可将液滴图像投影到屏幕上或拍摄图像再用量角器测量。
(一) 接触角的测定(1) 开机，调焦（将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到0.7倍（测小液滴接触角时通常调到2倍～2.5倍），然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。
(2) 加样。
一般用0.6μL～1.0μL。
(3) 接样。
旋转载物台底座的旋钮使得载物台慢慢上升，触碰悬挂在进样器下端的液滴后下降，使液滴留在固体平面上。
(4) 冻结图象。
点击界面右上角的冻结图象按钮将画面固定，再点击File菜单中的Save as将图象保存在文件夹中。
接样后要在20s（最好10 s）内冻结图像。
(6) 量角法。
点击量角法按钮，进入量角法主界面，按开始键，打开之前保存的图象。
这时图象上出现一个由两直线交叉45度组成的测量尺，利用键盘上的Z、X、Q、A键即左、右、上、下键调节测量尺的位置：首先使测量尺与液滴边缘相切，然后下移测量尺使交叉点到液滴顶端，再利用键盘上< 和> 键即左旋和右旋键旋转测量尺，使其与液滴左端相交，即得到接触角的数值。
另外，也可以使测量尺与液滴右端相交，此时应用180°减去所见的数值方为正确的接触角数据，最后求两者的平均值。
(7) 量高法。
点击量高法按钮，进入量高法主界面，按开始键，打开之前保存的图象。
然后用鼠标左键顺次点击液滴的顶端和液滴的左、右两端与固体表面的交点。
如果点击错误，可以点击鼠标右键，取消选定。
(二) 表面张力的测定(1)开机。
将仪器插上电源，打开电脑，双击桌面上的JC2000C1应用程序进入主界面。
点击界面右上角的活动图象按钮，这时可以看到摄像头拍摄的载物台上的图象。
(2)调焦。
将进样器或微量注射器固定在载物台上方，调整摄像头焦距到0.7倍，然后旋转摄像头底座后面的旋钮调节摄像头到载物台的距离，使得图象最清晰。
基于数字图像处理的接触角测量
基于数字图像处理的接触角测量1.中航华东光电有限公司，芜湖，241002；2.2.国家企业技术中心，芜湖，241002；3.3.国家新型平板显示创新中心，芜湖，241002摘要液滴接触角可以有效表征材料表面的浸润特性，在材料表征方面有广泛应用。
本文搭建了测试设备，编写了GUI界面的测试软件，用于液滴接触角的测试。
测试设备通过CCD相机采集样品表面的液滴图像，使用MATLAB对图像进行灰度拉伸、阈值分割、中值滤波、重心坐标获取等操作，来消除背景噪声，提取液滴边缘，使用弦高法计算液滴的接触角。
使用该测试设备实现了玻璃、液晶屏等材料表面的接触角测试。
关键词数字图像处理；接触角；表面浸润性；弦高法中图分类号TP751 文献标志码 AThe Detection for the Contact Angle Basing on Digital ImageProcessing MethodsWang Ying1,2,3, Chen Zhaoquan1,2,3, Peng Ji1,2,3, Zhao Song1,2,3, Lu Yeneng1,2,3, Shen Jian1,2,3, Yuan Ye1,2,3, Zhang Wei1,2,3,*1AVIC Huadong Photo-electronics Co.,Ltd, Wuhu, 2410022National Enterprise Technology Center, Wuhu, 2410023National Innovation Center for New Flat Panel Display, Wuhu,241002Abstract The measurement of droplet contact angle can effectively characterize the wettability of the material surface. In this paper, a test equipment for the droplet contact angle is built, and a test software for the GUI interface is written. The test equipment collects the droplet image on the sample surface through a CCD camera, uses MATLAB to perform operations such as gray-scale stretching, threshold segmentation, median filtering, and center of gravity coordinate acquisition on the image to eliminate background noise, extract the edge of the droplet, and use the chord height method to calculate the contact angle of the droplet. The contact angle test of the surface of glass, liquid crystal screen and other materials can be realized with this test equipment.Key words contact angle, digital image processing, surface wettability, chord height algorithmOCIS codes 100.2000; 100.3005; 100.29601 引言在液晶显示模块的科研与生产中，需要使用胶水对组件进行粘接。
Biolin接触角——液滴图像记录员
光学接触角测量仪可以记录液滴图像并且自动分析液滴的形状。
液滴形状是液体表面张力、重力和不同液体样品的密度差和湿度差及环境介质的函数。
在固体表面上，液滴形状和接触角也依赖于固体的特性（例如表面自由能和形貌）。
使用液滴轮廓拟合方法对获得的图像进行分析，测定接触角和表面张力。
使用几种已知表面张力的液体进行接触角测试可以计算得到材料的表面自由能。
作为光学方法，光学接触角测量仪的测量精度取决于图片质量和分析软件。
Biolin Attension光学接触角测量仪使用一个高质量的单色冷LED光源以使样品蒸发量降到很低。
高分辨率数码镜头、高质量的光学器件和精确的液体拟合方法确保了图片质量。
光学接触角测量仪可以测量:静态接触角、动态接触角、表面自由能（SFE）、表面张力、界面张力、批处理接触角、粗糙度修正接触角、界面流变(粘弹性)。
Attension光学接触角测量仪器（亦称水滴角测量仪）被广泛用于表界面研究的科研、开发和质量控制。
可以帮助您轻松准确地表征您所需了解的表面情况，从而节省您宝贵的时间和经费。
如果您的工厂需要这样的仪器，请及时与上海大昌洋行联系。
大昌洋行的产品种类特别丰富，大昌洋行科学仪器部专业提供分析仪器及设备，独家代理众多欧美先进仪器，产品范围包括：颗粒，物理，化学，生化，通用实验室的各类分析仪器以及流程仪表设备，在中国的石化，化工，制药，食品，饮料，农业科技等诸多领域拥有大量用户，具有良好的市场声誉。
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Ｏ 引 言 接触角，是指 固 一 一 液 气三相点交点处气 一液界
面的切线与固 一液交 界线 之间的夹 角，它是表征液体 对 固体 润 湿 程 度 的 重 要 参 数 。通 过 对 接 触 角 的 研 究 ， 可以获得固、液、气分子互相作用 的诸多信息 ，如表 面润湿性 、表 面粗糙度 、固液界面张力 等¨ 。 目前 Ｊ 接触角测量技术主要 以实验研究为主 ，主要分为角度 测量法、力测量法 、长度测量法 和透过法 ，然而 以上 方法都存在测量装置复杂 、人为操作 因素影响较大等 缺点 ，因此 ，研究者们一直在努力探究较好的接触角 测量 技 术 。近 年 来 ，随 着 图 像 处 理 技 术 的 迅 速 发 展 ， 国 内外研 究 者将 图像 法 与接 触 角 测 量 技 术 相 结 合 ，发
ｉ ｇ ｎ ｌｚｎ ｉｈ ｕ ｅ ｔ ｓｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ Ｆ ｒｔ ｍａ ｅ ａ ａｙ ｉ ｇ ｗｈｃ ｓ ｄ Ｍａｌ ｉ ｎｒ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ． ｉ ｌ ｂ ａ ｏ ｓ ｙ，ｏｉ ｉ ａ ｇ ｓ ａ ｅａ ｑ ｉ ｄ ｗ ｔ Ｄ ｃ ｍｅ ａ ａ ｄ ｐ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｄ ｂ ｒｇｎ ｉ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｉｈ ＣＣ ａ ｒ ｎ ｒ — ｒ ｃ ｓ ｅ ｙ ｉ ｌ ｍａ ｅ ｍ— ａ ｅ ｅ ｈ ｃ ｍｅ ｔ ｍａ ｅ ｄ — ｏｓｎ ｄ ｉ ｇ ｅ ｓ ａ ｐ ｎ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｓ ｅ ｏ ｄ ｙ ｈ ｅＣａ ｎ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｏ ｅ ａ ｏ ｓａ ｐ ｉｄ ｔ ｘ ｒ ｃ ｅ ｄ ｐ ｇ ｎ ａ ｅ ｎ ，ｉ ｇ ｅ ｎ ｉｉ ｇ ａ ｍａ ｈ ｒ ｅ ｉ ｇｔ ｃ ｎ ｌ ｇｅ ．Ｓ ｃ ｎ ｌ ，ｔ ｎ ｙ ｏ ｔ ｎ ｎ ｍｉ ｉ ｐ ｒ ｔ ｒ ｐ ｌ ｏ ｅ ｔ ｔｔ ｒ — ａｏ ｉ ｅ ａ ｈ ｏ
Ａ ｓｒｃ： ｏｔ ｔ ｎｌ ｉ ｏｅｏ ｅｉ ｐｒ ｔ 哪 ｍｅ ｒ ｉ ｄｉｇ ｈ ｖｌ ｆ ｅ ｉ ｂｌｙｏ ｑ ｉ ｔ ｌ ．Ａ ｍ ｔｏ ａ ｅ ｒｐ ｔ ｂｔ ｔ ａ Ｃ ｎａ ｇ ｎ ｔ ｏｔ ｃａ ｅｓ ｆｈ ｍ ｎ ａ ｐ ｔ ｓｎｊ ｇ ｅｌ ｅ ｏ ｔｎ ａ ｉｔ ｆｉ ｄ ｏｓ ｉ ｅ ｕ ｎ ｔ ｅ ｗ ｔｇ ｉ ｌ ｕ ｏ ｄ ｅｈｄｃｌｄｄｏｌ ｌ ｅ
计 测 技 术
理 论 与 实 践
・９ ・
图像分析法测量液 滴接触角
熊ห้องสมุดไป่ตู้ ，贾志海 ，蔡 小舒
（ 海理 工大 学能源 与动力 工程 学院颗 粒 与两相 流测量 技术 研究所 ，上 海 ２０９ ） 上 ００３
摘
要 ： 接 触 角 是 表 征 液 体 对 固体 润 湿 程 度 的 重 要 参 数 ， 本 文 采 用 基 于 Ｍａｌｂ计 算 软 件 的 图 像 分 析 法 测 量 液 ｔ ａ
ｌ ’Ｓ ｏｔｕ．Ｆｎｌ ． ｈ ｏｔｃ ａｇｅｗ ｃｕ ｅ ｙｃｎｅｆｔ ｇＡ ｎ ｖｌ ｔｏ ａ ｒｖ ｅ ｒ ａｕｅ ｅｔ ｏ ｏｔ ｔ ｇ ． ｅ ｎｏｒ ｉａ ｙ ｔｅｃｎａｔ ｎ ａ ａｑ ｉ ｄｂ ｕ ｒｉ ｉ ． ｏｅ ｍｅ ｄｗ ｓ ｏｉ ｄｆ ｓｒｍ ｎｓ ｆ ｎａ ｌ ｔ ｃ ｌ ｌ ｓ ｒ ｔｎ ｈ ｐ ｄ ｏ ｍｅ ｃ ｃａ ｅ ｎ Ｋｅ ｏ ｄ ： ｏｔｃ ａｇｅ ｉ ａｅｐｏｅｓ ｇ ｃ ｒ ｔｎ ｙｗ ｒｓ ｃｎａｔ ｌ ； ｍ ｒ ｓｉ ； ｕｖ ｆｔ ｇ ｎ ｇ ｃ ｎ ｅｉ ｉ
文为 接触 角测量 技术 提供 了一种有 效实 用 的方法 。 关 键 词 ：接 触 角 ；图像 处 理 ；曲 线 拟 合 中 图 分 类 号 ：Ｔ １ ． ３ Ｎ９ １ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ ６ ４—５ ９ （ ０ ０） ０ ７５ ２ １ ２—０ ０ ０ ９—０ ３
Ｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｏ ｏ ｌｔ Ｃｏ ｔ ｃ ｇ ｅ ｗｉ ｍ ａ ｅ Ａｎ ｌ ｚ ｎ ｅ ｈ ｄ ａ ｕ ｅ ｎ ｆＤｒ ｐ ｅ ｎ ａ ｔＡｎ ｌ ｔ Ｉ ｇ ａ ｙ ｉ ｇ Ｍ ｔ ｏ ｈ
ＸＩ ＯＮＧ ｎ，ｊ Ａ ｉ ａ 。ＣＡＩＸｉｏ ｈ Ｙａ Ｉ Ｚｈ ｈ ｉ ａ ｓｕ （ｎｔｕｅｏ ａｔ ｌ Ｔ ｏｐ ａｅＦｏ ａｕｅ ｅｔ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｈ ｎｈｉｏ ｃｅｃ Ｔ ｃｎ ｌ ｙ Ｓ ａｇ ａ ２０ ９ ，Ｃ ｉ ） Ｉｓｔ ｆ ｒｃ ｉ ｔ Ｐ ｉ ｅ＆ ｗ －ｈ ｓ ｌ Ｍｅｓｒｍ ｎ ， ｎ ｅｓｙ ｆ ａｇａ ｆｒ ｉｎｅ＆ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈｎｈ ｉ ０ ０３ ｈｎ ｗ ｖ ｉ Ｓ Ｓ ｏ ａ
ｌ 实验装 置系统
接触 角测 量 装 置 如 图 １所示 。采 用 疏 水 试 剂 均 匀
涂覆载玻 片制备疏水平 面，实验设备包括 ：Ｚｏ ６０ ｏｍ ００ 成像 Ｃ Ｄ相机 、Ｌ Ｄ光源 、表 面均 匀涂 覆 疏水 剂 的载 Ｃ Ｅ 玻片 、滴管等。实验在室温为 ３ ￣ ０ Ｃ、湿度 为 ７ ％的条 ５
现与传 统接触 角测 量 方法 相 比 ， 图像 法 以其 重 现 性更 好 、灵 活性 更 大 、精 度 更 高 、装 置更 简 易 ，成 为 接 触
滴从背景中提取出来 ，运用多项式 拟合其轮廓 ，计算 接触角 ；探讨 了 图像处 理和接触 角算法遇 到的难点 ， 并总结此类固液系统图像法测量接触角的经验和规律。
滴 接 触 角 。 首 先 使 用 图像 增 强 、 去 噪 、 锐 化 手 法 对 ＣＣ 采 集 到 的 液 滴 图像 进 行 预 处 理 ； 再 运 用 Ｃ ｎ ｙ多 阶 段 优 化 Ｄ ａｎ
算 子 提 取 液 滴 轮 廓 线 ； 最 后 以 多 项 式 为 拟 合 框 架 ，获 得 了 接 触 角 稳 定 状 态 下 液 滴 轮 廓 区 间 和 接 触 角 测 量 结 果 。 本