[发明专利]一种水滴角测量试验台及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及水滴角测量技术领域，尤其涉及一种曲线拟合微分法测量水滴角的实验装置。

背景技术

水滴角是指在固、液、气三相交界面处，气-液相界面与固-液相界面之间的夹角。水滴角是显示固体表面湿度的尺度，利用大部分固着物液滴进行滴定。水滴角测量仪的作用主要是用来测试物体表面的接触角度，通过角度值来分析判定物体表面的附着力、粘接性、疏水性、洁净度等重要指标，主要用在手机玻璃镀膜疏水性测试、相机镜头防指纹镀膜喷涂、LED电子元件绑定前洁净度分析、防水防腐材料研发生产等行业中。现阶段已有的水滴角测试仪的测试方法有座滴法、悬滴法、薄膜法、视觉测量法等，其测量精度只有±0.1，在某些研究材料表面特性的科研机构和高校中，现阶段已有的测试仪的测量精度远远不够。

因此，设计一种结构紧凑、操作简单且能提高测量精度的测量装置是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构紧凑、操作方便，且能提高测量精度的水滴角测量装置。

本发明采用的测量方法是曲线拟合微分法：用工业相机拍摄液滴在测量物上的图片，再用计算机软件提取液滴表面轮廓，再拟合出液滴表面曲线函数，再微分求出切线斜率，最后计算出角度。根据数值分析理论知识可设曲线函数为：

其导函数为：

某点的导数为：

该点的切线斜率为即所求接触角θ＝arctan(a₁+2x₀a₂+…+ma_mx₀^m-1)

所述a₀、a₁、a₂…a_m为拟合出的曲线函数常量，x₀为液滴轮廓曲线与测试物的交点横坐标，x₀可由软件算出。

所述a₀、a₁、a₂…a_m为拟合出的曲线函数常量，x₀为液滴轮廓曲线与测试物的交点横坐标，x₀可由软件算出。

本发明所采用的装置，包括：

支撑装置，包括底座支脚、水平工作台、垂直于水平工作台的立柱；

垂直移动装置，包括齿轮、连与齿轮的旋钮、固定齿轮的支架、齿条、固定齿条的滑轮、固定滑轮的支架、保护齿轮齿条的保护壳、连接在齿条中部的水平横杆、针管滴定管套筒、针管滴定管；

水平移动装置，包括第一直线滑道、第一直线滑道平台、支撑第一直线滑道平台的滑轮、第二直线滑道、第二直线滑道平台、支撑第二直线滑道的滑轮、载物平台；

拍摄装置，包括光源、摄像机支架、摄像机。

优选地，在上述水滴角测量装置中，所述旋钮与齿轮支架相连，齿轮支架用于固定齿轮，旋钮可通过旋转方向控制齿轮转向；

优选地，在上述水滴角测量装置中，所述齿条啮合与齿轮，齿条另一侧开有滑道，用于齿条的移动，所述滑道有滑轮，滑轮可固定齿条的水平位置，滑轮安装在滑轮支架上，滑轮支架连接在立柱上；

优选地，在上述水滴角测量装置中，所述齿轮及齿条的外部装有保护壳，齿条的另一侧中部连接有水平横杆，水平横杆上装有可水平移动的针管滴定管套筒，针管滴定管套筒装有针管滴定管；

优选地，在上述水滴角测量装置中，所述第二直线滑道位于第一直线滑道平台上，第一直线滑道与第二直线滑道平行于水平工作台，且第一直线滑道与第二直线滑道相互垂直。

优选地，在上述水滴角测量装置中，所述光源位于载物台的左侧，光源的安装高度应该高于载物台2-5cm，摄像机支架位于载物台的右侧，摄像机安装与摄像机支架上，摄像机应与载物台同高。

使用本发明提供的水滴角测量装置进行测量时，先用第一直线滑道和第二直线滑道移动载物台，使载物台上的测试物与光源、摄像机位于同一水平面且同一直线上，往针管滴定管装入测试液体，转动旋钮使齿轮带动齿条及水平横杆向下移动，当针管滴定管接近测试物且位于其正上方时滴入测试液体，然后反转旋钮使针管滴定管离开测试物，再用摄像机拍摄下此时液体在测试物表面的接触图片，根据拍摄到的图片，利用计算机算出接触角。