CN106468646A - 接触角测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种接触角测量仪，包括：安装结构(10)；光源(20)和成像装置(30)，间隔设置在安装结构(10)上；载物结构(40)，沿水平方向可移动地设置在光源(20)和成像装置(30)之间，载物结构(40)包括用于放置样品的载物台(41)，载物结构(40)还包括设置在载物台(41)下方的角度调节结构(42)，角度调节结构(42)使载物台(41)能够角度可调整地设置在光源(20)和成像装置(30)之间。本发明的技术方案能够有效地解决现有技术中的接触角测量仪的后期图像分析困难、测量误差大的问题。

Description

接触角测量仪

技术领域

本发明涉及接触角测量技术领域，具体而言，涉及一种接触角测量仪。

背景技术

目前，接触角测量仪主要用于测量液体对各种固体材料的接触角，它在石油、印染、医药、喷涂、选矿等行业的科研生产中发挥着非常重要的作用。现有的接触角测量仪主要由自动旋转平台、CCD摄像头、高级变焦镜头、自动精确进样、自动影像分析系统、全电动三维平台等部分构成。上述仪器主要适用于上下端面平行的样品(如薄片)上液体接触角的测量。然而，上述仪器对样品制备的要求较严，样品需要垂直晶轴切片，上下两端面平行，并且上端面(即测试端)磨平抛光，在放大1000倍时无条纹。

在油气田开发渗流实验中，为了考察流动性实验中以及实验后储层润湿性的变化规律，需要选择近方形或柱塞样等较大的样品(如砾岩)进行实验。然而，此类样品由于加工困难，很难保证两端面平行。如果直接应用现有的接触角测量仪对其进行测量，不仅会给后期图像分析带来较大的困难，而且还会导致较大的误差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种接触角测量仪，以解决现有技术中的接触角测量仪的后期图像分析困难、测量误差大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种接触角测量仪，包括：安装结构；光源和成像装置，间隔设置在安装结构上；载物结构，沿水平方向可移动地设置在光源和成像装置之间，载物结构包括用于放置样品的载物台，载物结构还包括设置在载物台下方的角度调节结构，角度调节结构使载物台能够角度可调整地设置在光源和成像装置之间。

进一步地，角度调节结构包括：支撑座，朝向载物台的一端具有第一调节部；支撑件，设置在载物台和支撑座之间，支撑件的第一端与载物台固定连接，支撑件的第二端具有第二调节部，第二调节部与第一调节部相配合以使载物台角度可调整。

进一步地，第一调节部具有球面，第二调节部具有与球面相配合的内凹面。

进一步地，角度调节结构还包括可拆卸地设置在第一调节部的球面与第二调节部的内凹面之间的紧固件，紧固件具有使第一调节部和第二调节部相对可运动的调节位置以及使第一调节部和第二调节部相对固定的固定位置。

进一步地，接触角测量仪还包括设置在光源和成像装置之间的移动结构，移动结构包括：固定架，具有沿垂直于成像装置的中心轴线的方向延伸的第一导轨；第一移动架，可滑动地设置在第一导轨上，第一移动架具有沿平行于成像装置的中心轴线的方向延伸的第二导轨；第二移动架，可滑动地设置在第二导轨上，载物结构设置在第二移动架上。

进一步地，接触角测量仪还包括用于驱动第一移动架在第一导轨上滑动的第一驱动装置，以及用于驱动第二移动架在第二导轨上滑动的第二驱动装置。

进一步地，安装结构包括底座以及可摆动地设置在底座上的摆动架，固定架固定设置在摆动架上。

进一步地，成像装置固定设置在摆动架上。

进一步地，载物结构朝向成像装置的一侧设置有挡板，挡板的顶边低于载物台的测试端面。

进一步地，载物台朝向成像装置的一侧设置有刻度。

应用本发明的技术方案，在载物台的下方设置角度调节结构，角度调节结构使载物台能够角度可调整地设置在光源和成像装置之间。在对样品进行接触角测量时，先将待测量样品的测试端面(即上端面)磨平抛光。然后将该待测量样品的测试端面朝上放置于载物台上。此后，调整角度调节结构使该测试端面与成像装置的横截面平行，再将液体滴在测试端面上，通过成像装置测量液体对待测量样品的接触角。当使用上述接触角测量仪对待测量样品进行测量时，即使待测量样品的两端面不平行，也可以通过角度调节结构对待测量样品的测试端面的设置角度进行调整。这样可以使该测试端面与成像装置的横截面平行，不会影响到后期图像分析，从而可以保证测量精度，提高了实验分析的工作效率。同时，对待测量样品的制备要求降低，测量仪的适应范围更广。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的接触角测量仪的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的接触角测量仪的载物结构的初始状态时的主视示意图；

图3示出了图1的接触角测量仪的载物结构的测量状态时的主视示意图；

图4示出了图1的接触角测量仪的主视示意图；

图5示出了图1的接触角测量仪的俯视示意图；

图6示出了图1的接触角测量仪的侧视示意图；以及

图7示出了图1的接触角测量仪的另一角度的侧视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、安装结构；11、底座；12、摆动架；20、光源；30、成像装置；40、载物结构；41、载物台；411、刻度；42、角度调节结构；421、支撑座；4211、第一调节部；422、支撑件；4221、第二调节部；423、紧固件；43、挡板；50、移动结构；51、固定架；511、第一导轨；52、第一移动架；521、第二导轨；53、第二移动架；60、待测量样品。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1至图4所示，本实施例的接触角测量仪包括安装结构10、光源20、成像装置30以及载物结构40。其中，光源20和成像装置30间隔设置在安装结构10上；载物结构40沿水平方向可移动地设置在光源20和成像装置30之间。载物结构40包括用于放置样品的载物台41以及设置在载物台41下方的角度调节结构42。角度调节结构42使载物台41能够角度可调整地设置在光源20和成像装置30之间。

应用本实施例的接触角测量仪，在载物台41的下方设置角度调节结构42，角度调节结构42使载物台41能够角度可调整地设置在光源20和成像装置30之间。在对样品进行接触角测量时，先将待测量样品60的测试端面(即上端面)磨平抛光。然后将该待测量样品60的测试端面朝上放置于载物台41上。此后，调整角度调节结构42使该测试端面与成像装置30的横截面平行，再将液体滴在测试端面上，通过成像装置30测量液体对待测量样品60的接触角。当使用上述接触角测量仪对待测量样品60进行测量时，即使待测量样品60的两端面不平行，也可以通过角度调节结构42对待测量样品60的测试端面的设置角度进行调整。这样可以使该测试端面与成像装置30的横截面平行，不会影响到后期图像分析，从而可以保证测量精度，提高了实验分析的工作效率。同时，对待测量样品60的制备要求降低，测量仪的适应范围更广。

如图2至图4所示，在本实施例的接触角测量仪中，角度调节结构42包括支撑座421和支撑件422。其中，支撑座421朝向载物台41的一端具有第一调节部4211。支撑件422设置在载物台41和支撑座421之间。支撑件422的第一端与载物台41固定连接。支撑件422的第二端具有第二调节部4221。第二调节部4221与第一调节部4211相配合以使载物台41角度可调整。上述结构能够实现对载物台41的角度的调整。在本实施例中，上述第二调节部4221与第一调节部4211之间在空间的各个面内都可以产生相对运动，从而可以调整支撑件422与支撑座421之间的相对设置角度，进而可以调整与上述支撑件422固定连接的载物台41的设置角度，使置于该载物台41上的待测量样品60的测试端面与成像装置30的横截面平行，以便更精准地测量接触角。当然，角度调节结构42不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，角度调节结构42也可以为能够实现调整载物台41的角度的其他结构，例如，在载物台41的周向侧面上相对设置多组吊带，利用吊装结构控制该多组吊带在空间的各个面内移动，从而调整载物台41的设置角度。

在本实施例的接触角测量仪中，第一调节部4211具有球面，第二调节部4221具有与球面相配合的内凹面。上述第一调节部4211和第二调节部4221的结构简单，易于实现，并且球面与内凹面之间摩擦力小，易于产生相对运动。当然，第一调节部4211和第二调节部4221不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，第一调节部4211和第二调节部4221可以为能够实现调整载物台41的角度的其他结构，例如，第一调节部4211和第二调节部4221之间通过万向接头连接。

如图1至图4所示，在本实施例的接触角测量仪中，角度调节结构42还包括可拆卸地设置在第一调节部4211的球面与第二调节部4221的内凹面之间的紧固件423，紧固件423具有使第一调节部4211和第二调节部4221相对可运动的调节位置以及使第一调节部4211和第二调节部4221相对固定的固定位置。上述结构可以保证在对待测量样品60测量过程中载物台41不会松动，进而保证测量精度。具体地，在本实施例中，紧固件423穿设在第二调节部4221上，该紧固件423的端部插入到第一调节部4211的球面与第二调节部4221的内凹面之间，当调节角度调节结构42时，紧固件423处于调节位置，紧固件423的端部与第一调节部4211的球面不接触，当调节完毕之后，调整紧固件423至固定位置，使其端部与第一调节部4211的球面抵接，从而固定住第二调节部4221，防止载物台41松动。需要说明的是，紧固件423不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，紧固件423可以为其他形式的紧固结构。

如图1、图4以及图5所示，在本实施例的接触角测量仪中，接触角测量仪还包括设置在光源20和成像装置30之间的移动结构50，移动结构50包括固定架51、第一移动架52以及第二移动架53。其中，固定架51具有沿垂直于成像装置30的中心轴线的方向延伸的第一导轨511，第一移动架52可滑动地设置在第一导轨511上。第一移动架52具有沿平行于成像装置30的中心轴线的方向延伸的第二导轨521。第二移动架53可滑动地设置在第二导轨521上，载物结构40设置在第二移动架53上。调整上述移动结构50能够调整载物台41的位置，使待测量样品60以及其上的液滴清晰地出现在成像装置30的中心，以便测量。具体地，在本实施例中，固定架51沿垂直于成像装置30的中心轴线的方向设置，第一移动架52沿平行于成像装置30的中心轴线的方向设置。当对载物台41的位置进行调整时，先使第一移动架52沿第一导轨511移动，再使第二移动架53沿第二导轨521移动，从而调整第二移动架53的位置，即调整载物台41的位置。

在本实施例的接触角测量仪中，接触角测量仪还包括用于驱动第一移动架52在第一导轨511上滑动的第一驱动装置，以及用于驱动第二移动架53在第二导轨521上滑动的第二驱动装置。在本实施例中，第一驱动装置设置在固定架51上，第二驱动装置设置在第一移动架52上。第一驱动装置包括第一调节旋钮以及与第一调节旋钮连接的第一调节螺纹杆，该第一调节螺纹杆与第一移动架52的底部相配合，当转动第一调节旋钮时，第一调节螺纹杆随之转动，从而带动第一移动架52移动。同理，第二驱动装置包括第二调节旋钮以及与第二调节旋钮连接的第二调节螺纹杆，该第二调节螺纹杆与第二移动架53的底部相配合，当转动第二调节旋钮时，第二调节螺纹杆随之转动，从而带动第二移动架53移动。

在现有技术中，应用接触角测量仪并且采用倾斜板法测量动态接触角时，测试样品的图像容易偏离摄像机中心，给后期图像分析带来很大困难。

如图1以及图4至图7所示，在本实施例的接触角测量仪中，安装结构10包括底座11以及可摆动地设置在底座11上的摆动架12，固定架51固定设置在摆动架12上。成像装置30和光源20均固定设置在摆动架12上。当采用倾斜板法测量动态接触角时，可以将成像装置30、光源20以及载物结构40一同随摆动架12摆动，这样可以使载物结构40的载物台41上的待测量样品60始终处于成像装置30的中心位置，保证了后期图像的质量，便于实验分析。

如图1以及图4至图6所示，在本实施例的接触角测量仪中，载物结构40朝向成像装置30的一侧设置有挡板43，挡板43的顶边低于载物台41的测试端面。上述结构可以遮挡载物台41下方的光线，使测试端面上的待测量样品60能够更清晰地出现在成像装置30中，保证了后期图像的质量。

如图1至图3以及图6所示，在本实施例的接触角测量仪中，载物台41朝向成像装置30的一侧设置有刻度411。上述刻度411便于确定待测量样品60的位置，同时便于后期图像分析处理。

如图1至图5所示，在本实施例中，成像装置30为摄像机，光源20为LED背景灯。应用本实施例的接触角测量仪对待测量样品60的静接触角进行测量的步骤如下：

1、将待测量样品60的测试端面磨平抛光；

2、将待测量样品60的测试端面朝上放置于载物台41上；

3、调整角度调节结构42使测试端面与成像装置30的横截面平行；

4、将液滴滴在测试端面上；

5、调整移动结构50使液滴清晰地出现在成像装置30的中心；

6、通过成像装置30获得液滴和测试端面的图像，并进行分析计算得出静接触角。

应用本实施例的接触角测量仪对待测量样品60的动接触角进行测量(采用加液/减液法)的步骤如下：

1、将待测量样品60的测试端面磨平抛光；

2、将待测量样品60的测试端面朝上放置于载物台41上；

3、调整角度调节结构42使测试端面与成像装置30的横截面平行；

4、将液滴滴在测试端面上；

5、调整移动结构50使液滴清晰地出现在成像装置30的中心；

6、往液滴中连续添加或减少液体，在此过程中通过成像装置30实时获得液滴和测试端面的图像，并进行分析计算得出动接触角。

如图1至图7所示，应用本实施例的接触角测量仪对待测量样品60的动接触角进行测量(采用倾斜板法)的步骤如下：

1、将待测量样品60的测试端面磨平抛光；

2、将待测量样品60的测试端面朝上放置于载物台41上；

3、调整角度调节结构42使测试端面与成像装置30的横截面平行；

4、将液滴滴在测试端面上；

5、调整移动结构50使液滴清晰地出现在成像装置30的中心；

6、使摆动架12相对于底座11摆动；

7、在摆动架12摆动过程中，通过成像装置30实时获得液滴和测试端面的图像，并进行分析计算得出动接触角。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接触角测量仪，包括：

安装结构(10)；

光源(20)和成像装置(30)，间隔设置在所述安装结构(10)上；

载物结构(40)，沿水平方向可移动地设置在所述光源(20)和所述成像装置(30)之间，所述载物结构(40)包括用于放置样品的载物台(41)，

其特征在于，

所述载物结构(40)还包括设置在所述载物台(41)下方的角度调节结构(42)，所述角度调节结构(42)使所述载物台(41)能够角度可调整地设置在所述光源(20)和所述成像装置(30)之间。

2.根据权利要求1所述的接触角测量仪，其特征在于，所述角度调节结构(42)包括：

支撑座(421)，朝向所述载物台(41)的一端具有第一调节部(4211)；

支撑件(422)，设置在所述载物台(41)和所述支撑座(421)之间，所述支撑件(422)的第一端与所述载物台(41)固定连接，所述支撑件(422)的第二端具有第二调节部(4221)，所述第二调节部(4221)与所述第一调节部(4211)相配合以使所述载物台(41)角度可调整。

3.根据权利要求2所述的接触角测量仪，其特征在于，所述第一调节部(4211)具有球面，所述第二调节部(4221)具有与所述球面相配合的内凹面。

4.根据权利要求3所述的接触角测量仪，其特征在于，所述角度调节结构(42)还包括可拆卸地设置在所述第一调节部(4211)的球面与所述第二调节部(4221)的内凹面之间的紧固件(423)，所述紧固件(423)具有使所述第一调节部(4211)和所述第二调节部(4221)相对可运动的调节位置以及使所述第一调节部(4211)和所述第二调节部(4221)相对固定的固定位置。

5.根据权利要求1所述的接触角测量仪，其特征在于，所述接触角测量仪还包括设置在所述光源(20)和所述成像装置(30)之间的移动结构(50)，所述移动结构(50)包括：

固定架(51)，具有沿垂直于所述成像装置(30)的中心轴线的方向延伸的第一导轨(511)；

第一移动架(52)，可滑动地设置在所述第一导轨(511)上，所述第一移动架(52)具有沿平行于所述成像装置(30)的中心轴线的方向延伸的第二导轨(521)；

第二移动架(53)，可滑动地设置在所述第二导轨(521)上，所述载物结构(40)设置在所述第二移动架(53)上。

6.根据权利要求5所述的接触角测量仪，其特征在于，所述接触角测量仪还包括用于驱动所述第一移动架(52)在所述第一导轨(511)上滑动的第一驱动装置，以及用于驱动所述第二移动架(53)在所述第二导轨(521)上滑动的第二驱动装置。

7.根据权利要求5所述的接触角测量仪，其特征在于，所述安装结构(10)包括底座(11)以及可摆动地设置在所述底座(11)上的摆动架(12)，所述固定架(51)固定设置在所述摆动架(12)上。

8.根据权利要求7所述的接触角测量仪，其特征在于，所述成像装置(30)固定设置在所述摆动架(12)上。

9.根据权利要求1所述的接触角测量仪，其特征在于，所述载物结构(40)朝向所述成像装置(30)的一侧设置有挡板(43)，所述挡板(43)的顶边低于所述载物台(41)的测试端面。

10.根据权利要求1所述的接触角测量仪，其特征在于，所述载物台(41)朝向所述成像装置(30)的一侧设置有刻度(411)。