接触角测量仪/水滴角量仪只有采用了Young-Laplace方程拟合算法的测试仪器才能视为真正意义上的“接触角”测量仪。相应的,如果是仅采用了圆拟合或椭圆拟合的仪器,仅仅为数码量角器而与“接触角”的界面化学测量存在一定的区别。至于量角法或量角法、5点拟合法等等算法则是非常落后的算法,基本没有人使用。
接触角测量仪/水滴角测量仪的Young-Laplace方程拟合法从理论上来讲是可以覆盖0-180度的接触角测量范围的,但是,由于接触角测值事实上不能停留在理论上,必须经过实验测值的检验。当接触角测量仪/水滴角测量仪的概念明确为具有Young-Laplace方程拟合技术后,导致部分不良商家没有这个功能或采用了伪Young-Laplace方程算法(如椭圆及其变化方法等),却宣称具有Young-Laplace方程拟合技术。为此,我们对主流的接触角测量仪/水滴角测量仪厂家的Young-Laplace方程拟合技术进行了对比实验。实验的图片为真实的液滴图像而不是标准玻璃片。通过分析实际的液滴在固体表面形成的接触角图片,可以实现:分析软件的边缘识别能力、计算能力、算法的优缺点等;
如下为测试数据,供参考:
序号 |
中国产仪器
Young-Laplace方程拟合 |
德系Young-Laplace
方程拟合 |
ADSA-RealDrop |
椭圆拟合 |
说明 |
1 |
0 |
6.3 |
6.401 |
6.2 |
国产接触角仪无法计算 椭圆拟合无效,本行显示结果为圆拟合时的结果 |
2 |
16.11 |
12.1 |
13.482 |
16.169 |
|
3 |
54.06 |
43.1 |
40.779 |
39 |
中国产接触角仪和德国的算法均出现了明显的拟合重合度完全失真 |
4 |
72.65 |
68.9 |
68.841 |
69.3 |
拟合效果好的时候 ADSA-RealDrop与德国的Young-Laplace基本一致 |
5 |
88.85 |
82.5 |
83.846 |
82.2 |
ADSA-RealDrop分辨出了左、右接触角角度值有差异 |
6 |
107.14 |
103.3 |
99.572 |
101.4 |
德国的拟合曲线向真实液滴轮廓线内侧偏差 |
7 |
106.49 |
124 |
123.902 |
118.5 |
水平线位置有杂点,国产的接触角仪无法拟合上图像 |
8 |
145.01 |
147.5 |
142.942 |
139.3 |
德国接触角仪右侧拟合出现的明显的向真实液滴轮廓内侧的偏差 |
9 |
131.73 |
155 |
144.199 |
145.1 |
国产的接触角仪拟合失效,
德国的接触角仪Young-Laplace方程拟合明显出现偏向真实液滴轮廓内侧 |
10 |
0 |
163.8 |
159.259 |
151.1 |
德国接触角仪拟合出现的明显的向真实液滴轮廓内侧的偏差 |
11 |
0 |
405.6 |
169.593 |
150.9 |
国产接触角仪无法识别出边缘 |
|
中国产仪器
Young-Laplace方程拟合 |
德系Young-Laplace
方程拟合 |
ADSA-RealDrop |
椭圆拟合 |
1
|
0
|
6.3
|
6.401
|
6.2
|
2
|
16.11
|
12.1
|
13.482
|
16.169
|
3
|
54.06
|
43.1
|
40.779
|
39
|
4
|
72.65
|
68.9
|
68.841
|
69.3
|
5
|
88.85
|
82.5
|
83.846
|
82.2
|
6
|
107.14
|
103.3
|
99.572
|
101.4
|
7
|
106.49
|
124
|
123.902
|
118.5
|
8
|
145.01
|
147.5
|
142.942
|
139.3
|
9
|
131.73
|
155
|
144.199
|
145.1
|
10
|
0
|
163.8
|
159.259
|
151.1
|
11
|
0
|
405.6
|
169.593
|
150.9
|
如上图片可以下载后察看具体的拟合效果。
通过如上对比实验可以发现:
1、国产的接触角测量仪采用的Young-Laplace方程算法与真正的Young-Laplace方程算法的测值结果存在一定的误差;
2、国产的接触角测量仪采用的边缘查找算法会挑图片,部分图片无法识别边缘,部分图片边缘识别率低;
3、国产的接触角测量仪有的拟合Young-Laplace方程的成功率一般,10张图片中有2张无法拟合,2张拟合出错;
4、德国的接触角测量仪拟合Young-Laplace为第二代算法,只能拟合轴对称的图像,无法识别出图像的左、右非轴对称性以及接触角滞后的化学多样性;
5、在拟合效果理想时,德国的Young-Laplace方程拟合算法与ADSA-RealDrop(阿莎)算法基本一致;
6、德国的接触角测量仪拟合Young-Laplace算法时很容易出现拟合线向真实轮廓线内侧偏差的现象,从而导致接触角测值偏大;
7、阿莎ADSA-RealDrop算法分析如上随机的图片时效率最好,拟合度最好;
8、阿莎ADSA-RealDrop算法为真正应用于3D接触角测试的专利算法。 |