本发明公开了一种接触角测量装置及测量方法，属于界面化学分析仪器领域。接触角测量装置包括真空箱、设置在真空箱内的调节基座、设置在调节基座上的加热板、设置在真空箱上并位于加热板上方的高频熔炼炉和超声波激震组以及设置在真空箱上的测量组，测量方法包括利用加热板或高频熔炼炉将待测熔样完全熔化；利用超声波激震组对待测熔样与待测基体的润湿界面施加超声波；工业CCD摄像机实时采集待测熔样润湿时的轮廓图像数据并输入计算机，再利用接触角分析模块进行图像处理，得到待测熔样与待测基体的接触角大小。本发明便于操作又提高了接触角测量的精确性,提高了适用性和灵活性，并具有结构紧凑、测量方便的优点。
1.一种接触角测量装置，其特征在于，包括：真空箱(1)、设置在真空箱(1)内的调节基座(2)、设置在调节基座(2)上的加热板(21)、设置在真空箱(1)上并位于加热板(21)上方的高频熔炼炉(3)和超声波激震组(4)以及设置在真空箱(1)上的测量组(5)，所述真空箱(1)外侧设有与真空箱(1)连通的真空泵(6)；
所述测量组(5)包括设置在真空箱(1)上的观察口(51)、设置在观察口(51)上的工业CCD摄像机(52)以及与工业CCD摄像机(52)连接的计算机(53)，所述计算机(53)内设有接触角分析模块(54)。
2.根据权利要求1所述的接触角测量装置，其特征在于，所述超声波激震组(4)包括设置在真空箱(1)上的变幅杆(41)、设置在变幅杆(41)上的水冷装置(42)、设置在水冷装置(42)上的换能器(43)、设置在换能器(43)上的冷却风扇(44)以及与换能器(43)连接的超声波电源(45)。
3.根据权利要求1所述的接触角测量装置，其特征在于，所述真空箱(1)远离观察口(51)的一侧设有采光口(7)，所述采光口(7)上设有采光灯(71)，所述采光灯(71)上设有与采光灯(71)连接的光源控制器(72)。
4.根据权利要求1所述的接触角测量装置，其特征在于，所述真空箱(1)上设有进气口(8)，所述进气口(8)上设有与进气口(8)连通的气瓶(81)。
5.根据权利要求4所述的接触角测量装置，其特征在于，所述真空箱(1)上设有排气口(9)。
6.根据权利要求2所述的接触角测量装置，其特征在于，所述变幅杆(41)采用的材料为耐高温的铌合金。
7.一种接触角测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)：将待测熔样(11)和待测基体(10)放置在真空箱(1)内，打开真空泵(6)并将真空箱(1)内部抽成真空环境，利用加热板(21)对待测基体(10)进行预热，同时采用座滴法或悬滴法对待测熔样(11)进行加热，直至熔样完全熔化；
(S2)：利用超声波激震组(4)对待测熔样(11)与待测基体(10)的润湿界面施加超声波；
(S3)：开启采光灯(71)为工业CCD摄像机(52)提供背景光源，工业CCD摄像机(52)实时采集待测熔样(11)润湿时的轮廓图像数据并输入计算机(53)，再利用接触角分析模块(54)进行图像处理，测得接触角大小。
8.根据权利要求7所述的接触角测量方法，其特征在于，步骤(S1)中所述座滴法为将待测基体(10)放置于真空箱(1)内的加热板(21)上，再将待测熔样(11)放置于待测基体上，并通过加热板(21)熔化待测熔样(11)。
9.根据权利要求7所述的接触角测量方法，其特征在于，步骤(S1)中所述悬滴法为将待测熔样(11)放置于高频熔炼炉(3)内，通过高频熔炼炉(3)将待测熔样(11)熔化，同时利用加热板(21)对待测基体(10)进行预热。
10.根据权利要求7所述的接触角测量方法，其特征在于，步骤(S1)中真空泵(6)将真空箱(1)内部抽成真空环境后，操作人员可打开气瓶(81)阀门并往真空箱(1)内充填惰性气体。
一种接触角测试装置及测试方法
技术领域
[0001] 本发明涉及界面化学分析仪器领域，具体涉及一种接触角测试装置及测试方法。
背景技术
[0002] 固-液接触角是表征物质物理化学性质的重要参数。在界面化学分析领域中，接触角测试是分析固-液界面物理化学性质的主要手段。但是在高温环境下，由于材料物理化学变化和高温下温度梯度等原因，测量高温下液体与固体的接触角十分困难。目前，接触角测量方法主要采用座滴法和悬滴法，在设计接触角测试仪时，通常只能实现一种方法测量。传统接触角测试仪采用管式炉结构，存在放样空间狭小、操作不便、测量精度不高等缺点，并且只能采用座滴法测量，
发明内容
[0003] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种接触角测试装置及测试方法，具体技术方案如下：
[0004] 一种接触角测量装置，包括：真空箱、设置在真空箱内的调节基座、设置在调节基座上的加热板、设置在真空箱上并位于加热板上方的高频熔炼炉和超声波激震组以及设置在真空箱上的测量组，真空箱外侧设有与真空箱连通的真空泵；测量组包括设置在真空箱上的观察口、设置在观察口上的工业CCD摄像机以及与工业CCD摄像机连接的计算机，计算机内设有接触角分析模块。
[0005] 本发明中操作人员将待测熔样和待测基体放置在真空箱内，打开真空泵并将真空箱内部抽成真空环境，利用加热板对待测基体进行预热，同时将待测熔样置于待测基体上，或者将待测熔样置于高频熔炼炉中，加热直至熔样完全熔化。当待测熔样完全熔化、让待测熔样与待测基体接触后，利用超声波激震组对待测熔样与待测基体的润湿界面施加超声，然后工业CCD摄像机实时采集待测熔样润湿时的轮廓图像数据并输入计算机，再利用接触角分析模块进行图像处理，便可得到待测熔样与待测基体的接触角，本发明既可以通过加热板对待测熔样和待测基体一起进行加热并使待测熔样熔化，也可以将待测熔样置于高频熔炼炉中加热，同时利用加热板对待测基体进行预热，其目的是防止过热的待测熔样滴落在待测基体上，造成热震损伤。
[0006] 作为优选，超声波激震组包括设置在真空箱上的变幅杆、设置在变幅杆上的水冷装置、设置在水冷装置上的换能器、设置在换能器上的冷却风扇以及与换能器连接的超声波电源，超声波电源可产生振幅和频率均可调的超声波信号。
[0007] 本发明中超声波电源产生电信号，经换能器转换成声信号，再经变幅杆调节振幅后作用于待测基体表面，水冷装置和冷却风扇防止真空箱内的热量顺着变幅杆传递到换能器里，将换能器烧坏。
[0008] 作为优选，真空箱远离观察口的一侧设有采光口，采光口上设有采光灯，采光灯上设有与采光灯连接的光源控制器。
[0009] 本发明中采光灯为拍摄润湿图像提供背景光源，通过光源控制器调节采光灯的光源强度。
[0010] 作为优选，真空箱上设有进气口，进气口上设有与进气口连通的气瓶。
[0011] 本发明中真空泵将真空箱内部抽成真空环境后，操作人员可打开气瓶阀门并往真空箱内充填惰性气体。
[0012] 作为优选，真空箱上设有排气口。
[0013] 本发明通过设置在真空箱内的排气口，便于真空箱进行排气，散热等操作。
[0014] 作为优选，变幅杆采用的材料为耐高温的铌合金。
[0015] 一种接触角测量方法，包括以下步骤：
[0016] (S1)：将待测熔样和待测基体放置在真空箱内，打开真空泵并将真空箱内部抽成真空环境，利用加热板对待测基体进行预热，同时采用座滴法或悬滴法对待测熔样进行加热，直至熔样完全熔化；
[0017] (S2)：利用超声波激震组对待测熔样与待测基体的润湿界面施加超声波；
[0018] (S3)：开启采光灯为工业CCD摄像机提供背景光源，工业CCD摄像机实时采集待测熔样润湿时的轮廓图像数据并输入计算机，再利用接触角分析模块进行图像处理，测得接触角大小。
[0019] 作为优选，步骤(S1)中座滴法为将待测熔样放置于真空箱内的待测基体上，并通过加热板熔化待测熔样；悬滴法为将待测熔样放置于高频熔炼炉内，并通过高频熔炼炉熔化待测熔样，同时利用加热板对待测基体进行预热。
[0020] 本发明通过加热板对待测基体进行预热防止过热的待测熔样滴落在待测基体上，造成热震损伤。
[0021] 作为优选，步骤(S1)中真空泵将真空箱内部抽成真空环境后，操作人员可打开气瓶阀门并往真空箱内充填惰性气体，
[0022] 本发明通过将真空箱内抽成真空环境并充填惰性气体，可防止金属类的待测熔样在高温下发生氧化。
[0023] 本发明具有以下有益效果：
[0024] 本发明通过将待测熔样放置在真空箱内，利用高频熔炼炉或者加热板对待测熔样进行加热直至熔样完全熔化。当待测熔样完全熔化后利用超声波激震组对待测熔样与待测基体的润湿界面施加超声，然后工业CCD摄像机实时采集待测熔样润湿时的轮廓图像数据并输入计算机，再利用接触角分析模块进行图像处理得到待测熔样与待测基体的接触角。本发明将调节基座、加热板、待测熔样、待测基体直接置于真空箱内，相比传统的管式炉结构，既简化了接触角测试装置，便于操作，又提高了接触角测量的精确性；同时本发明可采用座滴法和悬滴法进行接触角测试，并可在真空和惰性保护气体两种不同工况下进行，提高了适用性和灵活性，并具有结构紧凑、测量方便的优点。
附图说明
[0025] 图1为本发明的结构示意图。
[0026] 图中：1-真空箱；2-调节基座；3-高频熔炼炉；4-超声波激震组；5-测量组；6-真空泵；51-观察口；52-工业CCD摄像机；53-计算机；54-接触角分析模块；41-变幅杆；42-水冷装置；43-换能器；44-冷却风扇；45-超声波电源；21-加热板；7-采光口；71-采光灯；72-光源控制器；8-进气口；81-气瓶；9-排气口；10-待测基体；11-待测熔样。
具体实施方式
[0027] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0028] 实施例1
[0029] 参见图1，本发明中一种接触角测量装置包括真空箱1以及设置在真空箱1内并用于放置待测基体10的调节基座2和加热板21，真空箱1采用的材料为高强度材料。本发明既可通过加热板21对待测基体10进行加热使待测基体10上的待测熔样11熔化，也可将待测熔样11置于高频熔炼炉3中进行加热，使其熔化。真空箱1上并位于加热板21上方设有用于加热待测熔样11的高频熔炼炉3。当测量人员使用座滴法时，将待测熔样11放置于真空箱1内的待测基体10上，并通过加热板21熔化待测熔样11；当测量人员使用悬滴法时，将待测熔样11放置于高频熔炼炉3内，通过高频熔炼炉3熔化待测熔样11，同时利用加热板21对待测基体10进行预热。
[0030] 真空箱1上并位于加热板21上方还设有超声波激震组4，真空箱1的一侧设有用于测量待测熔样11的测量组5，测量组5包括设置在真空箱1上的观察口51、设置在观察口51上的工业CCD摄像机52以及与工业CCD摄像机52连接的计算机53，计算机53内设有接触角分析模块54。操作人员将待测熔样11放置在真空箱1内，打开真空泵6并将真空箱1内部抽成真空环境，对待测熔样11进行加热直至熔样完全熔化。当待测熔样11完全熔化后利用超声波激震组4对待测熔样11与待测基体10的润湿界面施加超声，然后工业CCD摄像机52实时采集待测熔样11润湿时的轮廓图像数据并输入计算机53，再利用接触角分析模块54进行图像处理，便可得到待测熔样11与待测基体10的接触角。
[0031] 超声波激震组4包括设置在真空箱1上的变幅杆41、设置在变幅杆41顶端的的水冷装置42、设置在水冷装置42顶端的换能器43、设置在换能器43顶端的冷却风扇44以及与换能器43连接的超声波电源45，变幅杆41采用的材料为耐高温的铌合金。本发明中超声波电源45产生电信号，经换能器43转换成声信号，再经变幅杆41调节振幅后作用于待测基体10表面，水冷装置42和冷却风扇44防止真空箱1内的热量顺着变幅杆41传递到换能器43里，将换能器43烧坏。真空箱1远离观察口51的一侧设有采光口7，采光口7上设有采光灯71，采光灯71上设有与采光灯71连接的光源控制器72。采光灯71为拍摄润湿图像提供背景光源，通过光源控制器72调节采光灯71的光源强度。真空箱1上设有进气口8，进气口8上设有与进气口8连通的气瓶81，气瓶81内的容置气体为惰性气体，真空泵6将真空箱1内部抽成真空环境后，操作人员可打开气瓶81阀门并往真空箱1内充填惰性气体，为待测熔样11提供保护。真空箱1上设有便于真空箱1进行排气，散热等操作的排气口9。
[0032] 本发明中一种接触角测量方法，包括以下步骤：
[0033] (S1)：将待测熔样11和待测基体10放置在真空箱内，采用座滴法将待测基体10放置在加热板上，并将待测熔样11放置在待测基体10上，打开真空泵并将真空箱内部抽成真空环境，利用加热板对待测基体10和待测熔样11进行加热，直至熔样完全熔化；
[0034] (S2)：利用超声波激震组对待测熔样11与待测基体10的润湿界面施加超声波；
[0035] (S3)：开启采光灯为工业CCD摄像机提供背景光源，工业CCD摄像机实时采集待测熔样11润湿时的轮廓图像数据并输入计算机，再利用接触角分析模块进行图像处理，得到待测熔样11与待测基体10的接触角大小。
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例的接触角测量方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤(S1)中采用悬滴法将待测熔样11放置于高频熔炼炉3内，打开真空泵6并将真空箱1内部抽成真空环境，通过高频熔炼炉3熔化待测熔样11，同时利用加热板对待测基体10进行预热，待熔样完全熔化后，让其滴落在待测基体10表面进行润湿；
[0038] 实施例3
[0039] 本实施例的接触角测量方法与实施例1基本相同，区别在于，步骤(S1)中真空泵6将真空箱1内部抽成真空环境后，操作人员打开气瓶81阀门并往真空箱1内充填惰性气体。
[0040] 本发明将调节基座、加热板、待测基体10、待测熔样11直接置于真空箱1内，相比传统的管式炉结构，既简化了接触角测试装置，便于操作，又提高了接触角测量的精确性；同时本发明可采用座滴法和悬滴法进行接触角测试，并可在真空和惰性保护气体两种不同工况下进行，提高了适用性和灵活性，并具有结构紧凑、测量方便的优点。
[0041] 以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
