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技術文章

水滴角測量儀接觸角測量儀采用Young-Laplace方程擬合對比實驗

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接觸角測量儀/水滴角量儀只有采用了Young-Laplace方程擬合算法的測試儀器才能視為真正意義上的“接觸角”測量儀。相應的,如果是僅采用了圓擬合或橢圓擬合的儀器,僅僅為數碼量角器而與“接觸角”的界面化學測量存在一定的區(qū)別。至于量角法或量角法、5點擬合法等等算法則是非常落后的算法,基本沒有人使用。

接觸角測量儀/水滴角測量儀的Young-Laplace方程擬合法從理論上來講是可以覆蓋0-180度的接觸角測量范圍的,但是,由于接觸角測值事實上不能停留在理論上,必須經過實驗測值的檢驗。當接觸角測量儀/水滴角測量儀的概念明確為具有Young-Laplace方程擬合技術后,導致部分不良商家沒有這個功能或采用了偽Young-Laplace方程算法(如橢圓及其變化方法等),卻宣稱具有Young-Laplace方程擬合技術。為此,我們對主流的接觸角測量儀/水滴角測量儀廠家的Young-Laplace方程擬合技術進行了對比實驗。實驗的圖片為真實的液滴圖像而不是標準玻璃片。通過分析實際的液滴在固體表面形成的接觸角圖片,可以實現:分析軟件的邊緣識別能力、計算能力、算法的優(yōu)缺點等;

如下為測試數據,供參考:

序號中國產儀器
Young-Laplace方程擬合
德系Young-Laplace
方程擬合
ADSA-RealDrop橢圓擬合說明
106.36.4016.2國產接觸角儀無法計算 橢圓擬合無效,本行顯示結果為圓擬合時的結果
216.1112.113.48216.169 
354.0643.140.77939中國產接觸角儀和德國的算法均出現了明顯的擬合重合度失真
472.6568.968.84169.3擬合效果好的時候 ADSA-RealDrop與德國的Young-Laplace基本一致
588.8582.583.84682.2ADSA-RealDrop分辨出了左、右接觸角角度值有差異
6107.14103.399.572101.4德國的擬合曲線向真實液滴輪廓線內側偏差
7106.49124123.902118.5水平線位置有雜點,國產的接觸角儀無法擬合上圖像
8145.01147.5142.942139.3德國接觸角儀右側擬合出現的明顯的向真實液滴輪廓內側的偏差
9131.73155144.199145.1國產的接觸角儀擬合失效,
德國的接觸角儀Young-Laplace方程擬合明顯出現偏向真實液滴輪廓內側
100163.8159.259151.1德國接觸角儀擬合出現的明顯的向真實液滴輪廓內側的偏差
110405.6169.593150.9國產接觸角儀無法識別出邊緣

接觸角測量儀/水滴角測量儀測試數據

 中國產儀器
Young-Laplace方程擬合
德系Young-Laplace
方程擬合
ADSA-RealDrop橢圓擬合

1

接觸角測量儀/水滴角測量儀

0

 

6.3

接觸角測量儀/水滴角測量儀

6.401

接觸角測量儀/水滴角測量儀

6.2

接觸角測量儀/水滴角測量儀

2

接觸角測量儀/水滴角測量儀

16.11

接觸角測量儀/水滴角測量儀

12.1

接觸角測量儀/水滴角測量儀

13.482

接觸角測量儀/水滴角測量儀

16.169

接觸角測量儀/水滴角測量儀

3

接觸角測量儀/水滴角測量儀

54.06

接觸角測量儀/水滴角測量儀

43.1

接觸角測量儀/水滴角測量儀

40.779

接觸角測量儀/水滴角測量儀

39

接觸角測量儀/水滴角測量儀

4

接觸角測量儀/水滴角測量儀

72.65

接觸角測量儀/水滴角測量儀

68.9

接觸角測量儀/水滴角測量儀

68.841

接觸角測量儀/水滴角測量儀

69.3

接觸角測量儀/水滴角測量儀

5

接觸角測量儀/水滴角測量儀

88.85

接觸角測量儀/水滴角測量儀

82.5

接觸角測量儀/水滴角測量儀

83.846

接觸角測量儀/水滴角測量儀

 

82.2

接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

107.14

接觸角測量儀/水滴角測量儀

103.3

接觸角測量儀/水滴角測量儀

99.572

接觸角測量儀/水滴角測量儀

101.4

接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

124

接觸角測量儀/水滴角測量儀

123.902

接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

145.01

接觸角測量儀/水滴角測量儀

147.5

接觸角測量儀/水滴角測量儀

142.942

接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

155

接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

163.8

接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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接觸角測量儀/水滴角測量儀

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405.6

接觸角測量儀/水滴角測量儀

169.593

接觸角測量儀/水滴角測量儀

150.9

接觸角測量儀/水滴角測量儀

 

如上圖片可以下載后察看具體的擬合效果。

 

通過如上對比實驗可以發(fā)現:

1、國產的接觸角測量儀采用的Young-Laplace方程算法與真正的Young-Laplace方程算法的測值結果存在一定的誤差;

2、國產的接觸角測量儀采用的邊緣查找算法會挑圖片,部分圖片無法識別邊緣,部分圖片邊緣識別率低;

3、國產的接觸角測量儀有的擬合Young-Laplace方程的成功率一般,10張圖片中有2張無法擬合,2張擬合出錯;

4、德國的接觸角測量儀擬合Young-Laplace為第二代算法,只能擬合軸對稱的圖像,無法識別出圖像的左、右非軸對稱性以及接觸角滯后的化學多樣性;

5、在擬合效果理想時,德國的Young-Laplace方程擬合算法與ADSA-RealDrop(阿莎)算法基本一致;

6、德國的接觸角測量儀擬合Young-Laplace算法時很容易出現擬合線向真實輪廓線內側偏差的現象,從而導致接觸角測值偏大;

7、阿莎ADSA-RealDrop算法分析如上隨機的圖片時效率,擬合度;

8、阿莎ADSA-RealDrop算法為真正應用于3D接觸角測試的算法。

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