接触角测量仪|视频接触角测量仪|接触角测量仪原理|接触角测量仪使用方法

所谓接触角是指在一固体水平平面上滴一液滴，固体表面上的固-液-气三相交界点处，其气-液界面和固-液界面两切线把液相夹在其中时所成的角。

接触角测量仪，主要用于测量液体对固体的接触角，即液体对固体的浸润性，该仪器能测量各种液体对各种材料的接触角。该仪器对石油、印染、医药、喷涂、选矿等行业的科研生产有非常重要的作用。

用接触角测量仪本身附带的注射器针头将一滴待测液体滴在基质上。液滴会贴附在基质表面上并投射出一个阴影。投影屏幕千分计会使用光学放大作用将影像投射到屏幕上以进行测量。

这个投影屏幕千分计带有一个可调式标本夹，能够在垂直方向或轴向上对准图像；通过滑动屏幕可在水平方向上调整图像。锁定旋钮可将投影液滴固定在位。若要读取液滴角度，您需要找准从图像拐角接触点到图像Zgao点之间的切线；请用专门校准的分度器标尺测量角度。

接触角测量仪原理是固体板插入液体时，只有板面与液体的夹角恰好为接触角时液面才直平伸至三相交界处，不出现弯曲。否则，液面将出现弯曲现象。因此，改变板的插入角度直至液面三相交界处附近无弯曲，这时，板面与液面的夹角即为接触角。

其实有点类似于液滴高度/宽度法测量，运用圆方程式来拟合液滴的轮廓形状，从而计算出接触角。由于此方法假定了液滴(截面)的形状为圆的一部分，所以其适用范围只限于球状或接近球状的液滴。由于重力的影响，严格地讲，液滴的形状都偏离球型：偏离的程度随液滴的体积增大而增大；在同样的体积下，液体的比重越大，表面张力越小，偏离的幅度也越大。

测定接触角的方法有多种，但可分为二类。一类是直接法、即直接测量接触角的大小；另一类是间接法、即通过其它物理量的测定以及该物理量与接触角之间的定量关系来计算出接触角的大小。常用测定物理量是长度及质量。第—类方法精度由测角器所决定；第二类则不但由测定长度或质量的仪器精度，而且还

接触角测量仪可在一小块平面、曲面或圆柱面上测量液滴的接触角，以测量表面吸湿度。Z适合应用于需要评定表面处理等级、需要测试表面活性剂和油墨附着力、需要在粘合或涂层前检查材料特性的应用领域。

接触角就是液滴在固体外表天然构成的半圆形态相关于固体平面的外切线。接触角的运用十分广泛，乃至能够说涉及到身边的每个细节，比方咱们希望轿车玻璃上不沾雨水、但反之咱们希望轿车钢板上的油漆永不掉落。其他比方农药和蔬菜叶面、涂料和表里墙面、绝缘油和绝缘资料、纳米资料外表改性等等，从教育科研、工农业出产到平常日子，不胜枚举。

接触角测量仪具体是如何应用的呢，给大家举个例子：

不同的液体接触固体后会产生不同角度，行业内会用角度的大小判断材料的亲水性和疏水性，从而用作不同的应用。

例1：隐形眼镜，是亲水性较好还是疏水性较好?

答：角度越小，亲水性越强越好。因为眼睛内部本身较湿润，隐形眼镜戴上后用于防止眼睛干涩，用眼疲劳。所以隐形眼镜在生产时需要用到接触角测量仪做这方面的测量，从而更好的服务隐形眼镜的消费者。

例2：玻璃表面是亲水性好还是疏水性好?

答：角度越大，疏水性越强越好。特别是浴室的镜子，因为浴室的水气会使镜子表面粘上水珠，雾蒙蒙的照不到身影。如果镜面做了疏水性处理，水珠沾上去之后马上掉下来，就可避免这类问题。在同等种类的浴室镜子，疏水镜较好的镜面具备很强的竞争力。

接触角测量仪主要应用于石油、化工、医药、造纸、涂料、农药、材料粘结剂、陶瓷、洗涤剂、高分子颜料、电线电缆、纺织、染料、建筑材料防水、浮法选矿、焊接、YL卫生等众多领域。

2.1.在润滑油的特性标定中，检验各中重油、润滑油的黏附及润湿关系。

2.2.在印刷行业中，检验印刷油墨、金属、纸张之间的付着、黏结润湿关系。

2.3.在建筑防水工作中，检验经硅酸树脂处理的纺织物的防水性能。

2.4.在浮选工作中，检验用沸腾

接触角测量仪，主要用于测量液体对固体的接触角，即液体对固体的浸润性，可以测量各种液体对各种材料的接触角。广泛应用于玻璃、液晶屏、触控屏、晶圆、PCB板，以及涂层、镀膜类材料等。

接触角测量仪是通常是指采用探针液体(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，测试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蒸馏水，利用蒸馏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SY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，根据产品大小，测试平台也需大小来配置。因为平台增大，对摄像头要求较高，所以成本上也会增加。加液方式有自动加液和手动加液，一般会选用手动加液，自动加液需要配置两个马达，程序上可以设定加液量。所以自动加液的加液量是比较稳定，测试出来的结果肯定信赖度较高。

激活：活动图像：激活视频显示区；

冻结：冻结图像：冻结视频显示区图像，冻结图像并同时保存“jpg”图象，图象名称为“yymmnn-hhnn.jpg”(如：2003年9月16日9时22分保存的图象名称为“030916-0922.jpg”)。冻结后可以直接进行接触角的测量与计算；

打印：打印试验报告；

保存：保存图象，图像格式“dmp”，默认的图象名称为“yymmnn-hhnn”(如：2014年4月10日9时22分保存的图象名称为“030916-0922”)。可以更改默认的图象名称；

打开：可调用历史图象，默认调用冻结的“jpg”图像，可通过点击文件类型选择“bmp”，从而调用“bmp”图像；

快照：连续快照：连续拍摄，并自动保存图片。默认为(一张图片/秒)，可选择连续快照的时间间隔(有1秒，0.5秒，0.1秒

本文介绍了接触角测量仪角度示值误差的校准方法，并进行试验得到数据，对示值误差测量结果进行不确定度评定。研究和试验结果论证了该校准方法的准确、可靠。

接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ。影像法接触角测量仪是采用光学显微镜头以及摄像机成像的原理来测量接触角的仪器，广泛应用于材料、电子、光学、石油等行业。

影像法接触角测量仪一般由样品平台、进样系统、图像采集系统、影像分析系统组成。进样系统将液滴滴于工作台面，在光源下通过图像采集系统采集液滴图形，Z后由影像分析软件计算液滴与工作面构成的接触角大小。

由于接触角是固体被液体浸润的量化指针，同时也能用于表面处理和表面洁净的品质管控，因此接触角测量仪的角度示值误差指标很重要。但目前国内还没有对接触角测量仪的完整性能评定，也没有统一的检定校准方法。

考虑到目前影像法接触角测量仪多为基于圆弧法计算接触角，本文设计了一种标准玻璃角度片测量范围为6°～150°，该标准片提供的液滴影像是利用圆切线角度与圆心角度相等的原理进行制作，可提高测量准确度，且标准器制作成本不高，溯源方便。

(1)调整工作台水平，与光轴平行；

(2)用量块或夹具将标准角度片垂直放置在工作台上；

(3)上下调节工作台，使标准片图形位于仪器视场ZY，前后调整标准片位置，使标准片液滴影像清晰地出现在屏幕上，操作仪器获取图片信息；

(4)在图片上，选择接触点、接触面等要素，通过软件测量出接触角大小；以测量角度30°为例，接触点为A(或B)，接触面可认为是AB两点连线，用接触角测量仪的测量软件计算角度θ，即为接触角度值。按照上述步骤测量六次，取平均值；

(5)在测量范围内，均匀选择不少于5个点进行测量。

按照上述方法，对一台型号为DSA100、分辨力为0.01°的接触角测

结合我们的行业经验，我们认为接触角测量仪的选购通常概括而言可以从如下几个方面总体入手。您想完成什么测试目的？您的样品尺寸及形状是怎样的？您了解的接触角测试技术有哪些？这些技术您可能通过如下陈述基本有所掌握。

现有的接触角测量仪主要分为如下3类：

本类仪器以Zxian的镜头十字形量角为基础。具体到接触角分析方法上，他们均会写明是量角仪。(具体请注意英文名称的差别)。

本类仪器通常选用CCD+软件系统。从分析方法上，他们已经不再停留在量高量角这样的简单的接触角分析阶段，而采用简单的曲线分析的基础上。这类仪器现在国外采用得非常普遍。但是，会受到界面化学理论假设的影响。

本类仪器有光学系统中力图取得高清的影像，避免受到背景噪度的影响。

光学成像系统的好坏会直接影响到接触角软件分析。毕竟，计算机系统再先进，他与无法与人一样可以直接识别图像。因而，光学系统设计的先进性是所有的关键。

通常，我们采用放大一定倍率的镜头和CCD组成。而具体成像的效果只有看实际图片方可以清晰的了解到。但好的成像效果的标准可以为，图像背景清晰，不影响整体观察。前景有很好的成像，具体到实感，我们认为Z好具有金属感时是Z好。

接触角测量仪的主机主要体现在整体稳定性与操作简便性。这些会涉及到调焦的准确性，整体的稳定性，主机设计与软件设计的符合性等等。

但更为关键的是，主机的设计中还有一个更重要的因素，即可测试品的外形以及可测样品的体积(长、宽、高)。我们建议选购时一定要考虑到这个因素，否则有可以测试发现无法完成。

接触角测量仪的选购关键是看客户的应用。具体选购时我们建议客户考虑如下几个方面：

结合我们的行业经验，我们认为接触角测量仪的选购通

接触角测量仪主要用于测量液体对固体的接触角，即液体对固体的浸润性，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Z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。

接触角测量仪的测量原理其实有点类似于液滴高度/宽度法测量，运用圆方程式来拟合液滴的轮廓形状，从而计算出接触角。由于此方法假定了液滴(截面)的形状为圆的一部分，所以其适用范围只限于球状或接近球状的液滴。由于重力的影响，严格地讲，液滴的形状都偏离球型：偏离的程度随液滴的体积增大而增大;在同样的体积下，液体的比重越大，表面张力越小，偏离的幅度也越大。

作为润湿现象的一种研究方法，接触角的研究长期以来一直停留在某个阶段。以前，当人们需要用到接触角测量仪时，多半是从国外采购，国内的一些厂家还没有完全形成完整常规的研究。

现在，生物启发特殊润湿性能表面已经吸引了广泛的科学关注，无论是在基本理论研究方面还是在实际应用方面。它已经成为一个持续增加的热门研究课题，受动植物表面疏水性的启发，许多研究人员尝SY各种方法模似了自然界中特殊润湿性能表面，集中在荷叶效应启发的自清洁表面。

超疏水表面是指与水的接触角大于150度的表面，随着研究的不断加深，研究学者发现影响接触角稳定的因素除平衡时间和温度外，还有接触角滞后和吸附作用，前进接触角，后退接触角和接触角滞后表征出水滴在固体表面的动态行为，接触角滞后与表面粘性紧密相关，接触角滞后越小，液滴越易从表面滴落，反之亦然。

固体表面特殊的润湿性对自清洁，防辐射，微液体等领域具有潜在应用价值，液体在固体表面的润湿性能一般采用切线法，宽高法，椭圆法，杨氏议程定义法来测量，接触角可以定量描述表面的润湿性能，其测量可通过接触角测量仪直线测量。

目前的技术而言，接触角的测值通常采用称重法接触角测试和影像分析法接触角测值两种。这两种接触角测试的方法中，又以影像分析法接触角仪因其受非人为因素影响少，操作方便，测值精度相对较高，而得到更广泛的应用。

接触角测量仪由自动旋转平台、视频采集卡、CCD摄像头、高级变焦镜头、自动电控温系统、、自动精确进样、自动影像分析系统、全电动三维平台组合而成，它的测试方法有很多种，影像分析法便是其他之一。

影像法接触角测量仪一般由样品平台、进样系统、图像采集系统、影像分析系统组成。进样系统将液滴滴于工作台面，在光源下通过图像采集系统采集液滴图形，Z后由影像分析软件计算液滴与工作面构成的接触角大小。

影像分析法接触角技术，从镜头与物体间的视角来分，分为侧视和向下俯视两种。其中，侧视技术从结果来看，表现为，液滴相接触角图像在二维图像表征为一个圆冠或其他如动态接触角时的侧视图。俯视法影像分析技术，在结果上表现为，液滴成像为一个圆形，在计算时，以液滴量固定情况下这个圆的直径变化为依据。但事实上，后者在真实情况下，通常不为一个规则的圆，而是一个不规则的图形，图像的拟合技术在计算接触角值是关键。

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，丈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，其基本组成部分不过乎光源、样品台、镜头、图像采集系统、进样系统。Z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往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