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
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101.4
|
7
|
106.49
|
124
|
123.902
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118.5
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8
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145.01
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147.5
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142.942
|
139.3
|
9
|
131.73
|
155
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144.199
|
145.1
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10
|
0
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163.8
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159.259
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151.1
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11
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0
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405.6
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169.593
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150.9
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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。
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