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水滴角测量仪/接触角测量仪采用Young-Laplace方程拟合时国内外软件的对比实验

 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

接触角测量仪/水滴角测量仪测试数据

  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

接触角测量仪/水滴角测量仪

0

 

6.3

接触角测量仪/水滴角测量仪

6.401

接触角测量仪/水滴角测量仪

6.2

接触角测量仪/水滴角测量仪

2

接触角测量仪/水滴角测量仪

16.11

接触角测量仪/水滴角测量仪

12.1

接触角测量仪/水滴角测量仪

13.482

接触角测量仪/水滴角测量仪

16.169

接触角测量仪/水滴角测量仪

3

接触角测量仪/水滴角测量仪

54.06

接触角测量仪/水滴角测量仪

43.1

接触角测量仪/水滴角测量仪

40.779

接触角测量仪/水滴角测量仪

39

接触角测量仪/水滴角测量仪

4

接触角测量仪/水滴角测量仪

72.65

接触角测量仪/水滴角测量仪

68.9

接触角测量仪/水滴角测量仪

68.841

接触角测量仪/水滴角测量仪

69.3

接触角测量仪/水滴角测量仪

5

接触角测量仪/水滴角测量仪

88.85

接触角测量仪/水滴角测量仪

82.5

接触角测量仪/水滴角测量仪

83.846

接触角测量仪/水滴角测量仪

 

82.2

接触角测量仪/水滴角测量仪

6

接触角测量仪/水滴角测量仪

107.14

接触角测量仪/水滴角测量仪

103.3

接触角测量仪/水滴角测量仪

99.572

接触角测量仪/水滴角测量仪

101.4

接触角测量仪/水滴角测量仪

7

接触角测量仪/水滴角测量仪

106.49

接触角测量仪/水滴角测量仪

124

接触角测量仪/水滴角测量仪

123.902

接触角测量仪/水滴角测量仪

118.5

接触角测量仪/水滴角测量仪

8

接触角测量仪/水滴角测量仪

145.01

接触角测量仪/水滴角测量仪

147.5

接触角测量仪/水滴角测量仪

142.942

接触角测量仪/水滴角测量仪

139.3

接触角测量仪/水滴角测量仪

9

接触角测量仪/水滴角测量仪

131.73

接触角测量仪/水滴角测量仪

155

接触角测量仪/水滴角测量仪

144.199

接触角测量仪/水滴角测量仪

145.1

接触角测量仪/水滴角测量仪

10

接触角测量仪/水滴角测量仪

0

接触角测量仪/水滴角测量仪

163.8

接触角测量仪/水滴角测量仪

159.259

接触角测量仪/水滴角测量仪

151.1

接触角测量仪/水滴角测量仪

11

接触角测量仪/水滴角测量仪

0

 

405.6

接触角测量仪/水滴角测量仪

169.593

接触角测量仪/水滴角测量仪

150.9

接触角测量仪/水滴角测量仪

 

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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