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TECHNICAL ARTICLES界面水滴角檢測儀
接觸角測定儀,用于測量固體、液體和氣體三相之間的接觸角。通過測量接觸角,計算、測定液體對固體的附著力,固體表面張力及固體表面能等指標。該儀器用于石油、化工、造紙、染料及各種新材料研究制造領(lǐng)域。應(yīng)用微控技術(shù)將攝入的圖象轉(zhuǎn)入計算機內(nèi)進行保存、分析、打印。速度快捷,數(shù)據(jù)準確,操作方便。
測試方法:
1、靜滴法。
在固體表面滴一滴液體,待固-液-氣三相界面平衡后對平衡體系進行拍照,通過軟件提供的接觸角測量方法對接觸角進行測量。也可以在測試過程中對平衡過程進行定時拍照或錄像,然后對體系變化過程進行分析。
2、增減液滴法。
由于固體表面的不均勻性的存在,有時候需要測量動態(tài)接觸角,以分析接觸角的滯后現(xiàn)象,本儀器可以通過連續(xù)增加液滴量測量前進角或連續(xù)減少液滴量測量后退角。
硬件特性:
1、視頻采集:采用工業(yè)相機,圖像分辨率1280*960像素,高精度、高清晰度、低噪聲。USB2.0輸出,計算機控制增益、亮度、曝光時間。USB供電,不需單獨電源。信噪比>52dB,曝光時間17uS~2.3S。
2、鏡頭特性:
變焦顯微鏡頭。
變倍比:0.7~4.5X
放大倍數(shù):30~130倍
拍攝距離:95mm
筒長:165mm
3、載物臺移動特性:
移動方式:手動,平滑光學部件
X方向(橫向):80mm,精度0.1mm
Y方向(縱向):30mm,精度0.1mm
Z方向(上下):50mm
4、鏡頭調(diào)節(jié)支架特性:
采用F型鏡頭支架
調(diào)節(jié)范圍:60mm
6、單色半導(dǎo)體照明光源,亮度連續(xù)可調(diào)。
7、外形尺寸:600x310x450 mm
軟件特性:
小窗口預(yù)覽,大窗口拍照和分析。
視頻錄制與分析功能
單張拍照功能。
連續(xù)定時拍照功能,定時時間任意可調(diào)。
切線法測量方式,直接顯示接觸角值,精度0.1°。
弦高法測量方式,接觸角值顯示精度0.1°。
橢圓擬合法測量方式,接觸角值顯示精度0.1°。
量角法測量方式,接觸角值顯示精度0.1°。
測量范圍:0~180°
幀頻 :25幀/秒
圖形任意旋轉(zhuǎn)與移動,圖形確定可立即自動計算角度并顯示。
完整的測試結(jié)果與圖像整體保存功能。
表面能計算方法:Fowkes方法、Owens方法、Wu S.J方法、LW-AB方法、ZHU方法。
如上圖、接觸角測量儀主要由光源、注射單元、采集系統(tǒng)、分析軟件四大部分組成,設(shè)備采用光學成像的原理。
光源采用密集LED冷光設(shè)計,發(fā)光均勻,圖像清洗,壽命長;
注射單元采用手動旋鈕式準確滴液,滴液穩(wěn)定,精度高;
采集系統(tǒng)采用微型工業(yè)級顯微鏡,CCD相機,拍攝穩(wěn)定,圖像清晰,真實可靠,鏡頭采用工業(yè)級配置,成像無畸形失真;
分析軟件功能強大,具備一鍵式全自動擬合能力,滿足各種液滴形態(tài)的準確擬合;
一概述(Summary)
接觸角(Contact angle)是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線,此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ,接觸角測量是表面性能檢測的主要方法。
高溫高真空型接觸角測量儀是采用光學成像的原理,通過圖像輪廓分析方式測量高溫狀態(tài)下樣品表面接觸角、潤濕性能、表界面張力、表面能等性能,設(shè)備通常用于檢測金屬材料表面性能,設(shè)備性價比高、加熱穩(wěn)定、真空度高、功能全面、可滿足各種金屬材料科研需要。
二應(yīng)用
1、冶金行業(yè):分析熔液(melt)如鋼液、鋁液、銅液高溫條件下的表面張 力值;在基于分析接觸角及表面張力的基礎(chǔ)上,控制合理潤濕范圍,查找有效的去除 冶煉過程中爐垢的辦法
2、焊接行業(yè):分析焊料與焊接體的接觸角值以及焊料熔液的表面張力,從 而有效地提升焊接強度
3、合金行業(yè):分析材料組份的表面張力值,提高合金材料間的互相結(jié)合程度
4、制陶及玻璃行業(yè):分析加熱過程中的燒結(jié)、軟化、熔化到液 化全過程的輪廓變化進行監(jiān)測,分析陶瓷或玻璃的表面張力值
5、瓷釉:釉面表面潤濕性分析,提升釉面的表面強度
6、煤炭及電力行業(yè):分析煤炭的表面張力值,控制合理的潤 濕性,有效去除爐垢
7、其他高溫要求的測試(Other):分析熔液的表面張力值以及熔液與固體材料之間的 接觸角值,分析不同溫度或隨時間變化的表面張力和接觸角值。
三.設(shè)備原理
如上圖、接觸角測量儀主要由光源、高溫系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、分析軟件六大部分組成,設(shè)備采用光學成像的原理。
光源采用密集LED冷光設(shè)計,發(fā)光均勻,圖像清晰銳利,壽命長;
高溫系統(tǒng)標配采用高溫爐(可定制溫爐),30編程高溫加熱設(shè)施加熱穩(wěn)定,密封性強,受熱均勻;
真空系統(tǒng)采用真空分子泵,極限真空度高,抽真空穩(wěn)定,配備真空計量程廣;
采集系統(tǒng)采用黑白口CCD相機,拍攝穩(wěn)定,圖像清晰,真實可靠,采用工業(yè)級超遠焦距變倍變焦鏡頭,0.7-4.5倍放大可調(diào),成像無畸形失真;
冷卻系統(tǒng)采用雙循環(huán)水冷裝置,工作時間長,溫度可調(diào),能更好的達到降溫效果避免監(jiān)控部分過熱帶來的隱患;
分析軟件功能大,具備一鍵式全自動擬合能力,滿足各種液滴形態(tài)的準確擬合;
六?產(chǎn)品特點
1. 主機采用高強度航空鋁合金結(jié)構(gòu)搭配模塊化設(shè)計理念,集成芯片電路控制,采納接觸角設(shè)備的設(shè)計精華與配置,保證儀器具有*的穩(wěn)定性;
2. 加熱系統(tǒng)高溫爐廠家采用硅鉬棒加熱元件,有效加熱恒溫區(qū)長度φ50mm*120mm,智能化30段可編程溫度控制,升溫速率≤10℃/min,控溫精度,1000℃以下,±0.1℃,1000℃以上,±1℃;
3. 雙溫度監(jiān)控系統(tǒng),外置與內(nèi)置同時具備,測溫熱電偶,材質(zhì)為鎢錸合金,測量精度±0.1℃,可實時監(jiān)測加熱爐內(nèi)溫度;
4. 接觸角測試的同軸雙視窗法蘭裝置,內(nèi)置熱電偶測溫位置,內(nèi)置真空系統(tǒng)及保護氣體管路,內(nèi)置雙水冷裝置。觀察視窗直徑不低于20mm。視窗材質(zhì)采用石英材質(zhì)并可拆卸更換;
5. 設(shè)計光學系統(tǒng)調(diào)節(jié)機構(gòu),光學成像傾斜度,-10~10°連續(xù)可調(diào),精度±0.1°;左右前后±25mm可調(diào),高度±10mm;光學系統(tǒng)可實現(xiàn)配合樣品放置快速位置切換,行程不低于150mm,并具備鎖止機構(gòu);快速準確可調(diào)的光學系統(tǒng),確保樣品放置及視野調(diào)節(jié)準確便捷;
6. 采用工業(yè)級密集可調(diào)LED冷光源系統(tǒng)(壽命25000H以上),保證成像更清晰,同時避免額外熱度所導(dǎo)致的小液滴揮發(fā);
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