本發(fā)明涉及接觸角測量技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種接觸角測量儀。

背景技術(shù)：

目前，接觸角測量儀主要用于測量液體對各種固體材料的接觸角，它在石油、印染、醫(yī)藥、噴涂、選礦等行業(yè)的科研生產(chǎn)中發(fā)揮著非常重要的作用?，F(xiàn)有的接觸角測量儀主要由自動旋轉(zhuǎn)平臺、CCD攝像頭、高級變焦鏡頭、自動精確進樣、自動影像分析系統(tǒng)、全電動三維平臺等部分構(gòu)成。上述儀器主要適用于上下端面平行的樣品(如薄片)上液體接觸角的測量。然而，上述儀器對樣品制備的要求較嚴，樣品需要垂直晶軸切片，上下兩端面平行，并且上端面(即測試端)磨平拋光，在放大1000倍時無條紋。

在油氣田開發(fā)滲流實驗中，為了考察流動性實驗中以及實驗后儲層潤濕性的變化規(guī)律，需要選擇近方形或柱塞樣等較大的樣品(如礫巖)進行實驗。然而，此類樣品由于加工困難，很難保證兩端面平行。如果直接應(yīng)用現(xiàn)有的接觸角測量儀對其進行測量，不僅會給后期圖像分析帶來較大的困難，而且還會導致較大的誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種接觸角測量儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的接觸角測量儀的后期圖像分析困難、測量誤差大的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種接觸角測量儀，包括：安裝結(jié)構(gòu)；光源和成像裝置，間隔設(shè)置在安裝結(jié)構(gòu)上；載物結(jié)構(gòu)，沿水平方向可移動地設(shè)置在光源和成像裝置之間，載物結(jié)構(gòu)包括用于放置樣品的載物臺，載物結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在載物臺下方的角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)使載物臺能夠角度可調(diào)整地設(shè)置在光源和成像裝置之間。

進一步地，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括：支撐座，朝向載物臺的一端具有第一調(diào)節(jié)部；支撐件，設(shè)置在載物臺和支撐座之間，支撐件的第一端與載物臺固定連接，支撐件的第二端具有第二調(diào)節(jié)部，第二調(diào)節(jié)部與第一調(diào)節(jié)部相配合以使載物臺角度可調(diào)整。

進一步地，第一調(diào)節(jié)部具有球面，第二調(diào)節(jié)部具有與球面相配合的內(nèi)凹面。

進一步地，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)還包括可拆卸地設(shè)置在第一調(diào)節(jié)部的球面與第二調(diào)節(jié)部的內(nèi)凹面之間的緊固件，緊固件具有使第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部相對可運動的調(diào)節(jié)位置以及使第一調(diào)節(jié)部和第二調(diào)節(jié)部相對固定的固定位置。

進一步地，接觸角測量儀還包括設(shè)置在光源和成像裝置之間的移動結(jié)構(gòu)，移動結(jié)構(gòu)包括：固定架，具有沿垂直于成像裝置的中心軸線的方向延伸的第一導軌；第一移動架，可滑動地 設(shè)置在第一導軌上，第一移動架具有沿平行于成像裝置的中心軸線的方向延伸的第二導軌；第二移動架，可滑動地設(shè)置在第二導軌上，載物結(jié)構(gòu)設(shè)置在第二移動架上。

進一步地，接觸角測量儀還包括用于驅(qū)動第一移動架在第一導軌上滑動的第一驅(qū)動裝置，以及用于驅(qū)動第二移動架在第二導軌上滑動的第二驅(qū)動裝置。

進一步地，安裝結(jié)構(gòu)包括底座以及可擺動地設(shè)置在底座上的擺動架，固定架固定設(shè)置在擺動架上。

進一步地，成像裝置固定設(shè)置在擺動架上。

進一步地，載物結(jié)構(gòu)朝向成像裝置的一側(cè)設(shè)置有擋板，擋板的頂邊低于載物臺的測試端面。

進一步地，載物臺朝向成像裝置的一側(cè)設(shè)置有刻度。

應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，在載物臺的下方設(shè)置角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)使載物臺能夠角度可調(diào)整地設(shè)置在光源和成像裝置之間。在對樣品進行接觸角測量時，先將待測量樣品的測試端面(即上端面)磨平拋光。然后將該待測量樣品的測試端面朝上放置于載物臺上。此后，調(diào)整角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)使該測試端面與成像裝置的橫截面平行，再將液體滴在測試端面上，通過成像裝置測量液體對待測量樣品的接觸角。當使用上述接觸角測量儀對待測量樣品進行測量時，即使待測量樣品的兩端面不平行，也可以通過角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)對待測量樣品的測試端面的設(shè)置角度進行調(diào)整。這樣可以使該測試端面與成像裝置的橫截面平行，不會影響到后期圖像分析，從而可以保證測量精度，提高了實驗分析的工作效率。同時，對待測量樣品的制備要求降低，測量儀的適應(yīng)范圍更廣。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的接觸角測量儀的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了圖1的接觸角測量儀的載物結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)時的主視示意圖；

圖3示出了圖1的接觸角測量儀的載物結(jié)構(gòu)的測量狀態(tài)時的主視示意圖；

圖4示出了圖1的接觸角測量儀的主視示意圖；

圖5示出了圖1的接觸角測量儀的俯視示意圖；

圖6示出了圖1的接觸角測量儀的側(cè)視示意圖；以及

圖7示出了圖1的接觸角測量儀的另一角度的側(cè)視示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、安裝結(jié)構(gòu)；11、底座；12、擺動架；20、光源；30、成像裝置；40、載物結(jié)構(gòu)；41、載物臺；411、刻度；42、角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)；421、支撐座；4211、第一調(diào)節(jié)部；422、支撐件；4221、第二調(diào)節(jié)部；423、緊固件；43、擋板；50、移動結(jié)構(gòu)；51、固定架；511、第一導軌；52、第一移動架；521、第二導軌；53、第二移動架；60、待測量樣品。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

應(yīng)該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施方式例如能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位，并且對這里所使用的空間相對描述作出相應(yīng)解釋。

如圖1至圖4所示，本實施例的接觸角測量儀包括安裝結(jié)構(gòu)10、光源20、成像裝置30以及載物結(jié)構(gòu)40。其中，光源20和成像裝置30間隔設(shè)置在安裝結(jié)構(gòu)10上；載物結(jié)構(gòu)40沿水平方向可移動地設(shè)置在光源20和成像裝置30之間。載物結(jié)構(gòu)40包括用于放置樣品的載物臺41以及設(shè)置在載物臺41下方的角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42。角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42使載物臺41能夠角度可調(diào)整地設(shè)置在光源20和成像裝置30之間。

應(yīng)用本實施例的接觸角測量儀，在載物臺41的下方設(shè)置角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42使載物臺41能夠角度可調(diào)整地設(shè)置在光源20和成像裝置30之間。在對樣品進行接觸角測量時，先將待測量樣品60的測試端面(即上端面)磨平拋光。然后將該待測量樣品60的測試端面朝上放置于載物臺41上。此后，調(diào)整角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42使該測試端面與成像裝置30的橫截面平行，再將液體滴在測試端面上，通過成像裝置30測量液體對待測量樣品60的接觸角。當使用上述接觸角測量儀對待測量樣品60進行測量時，即使待測量樣品60的兩端面不平行，也可以通過角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42對待測量樣品60的測試端面的設(shè)置角度進行調(diào)整。這樣可以使該測試端面與成像裝置30的橫截面平行，不會影響到后期圖像分析，從而可以保證測量精度，提高了實驗分析的工作效率。同時，對待測量樣品60的制備要求降低，測量儀的適應(yīng)范圍更廣。

如圖2至圖4所示，在本實施例的接觸角測量儀中，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42包括支撐座421和支撐件422。其中，支撐座421朝向載物臺41的一端具有第一調(diào)節(jié)部4211。支撐件422設(shè)置在載物臺41和支撐座421之間。支撐件422的第一端與載物臺41固定連接。支撐件422的第二端具有第二調(diào)節(jié)部4221。第二調(diào)節(jié)部4221與第一調(diào)節(jié)部4211相配合以使載物臺41角度可調(diào)整。上述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對載物臺41的角度的調(diào)整。在本實施例中，上述第二調(diào)節(jié)部4221與第一調(diào)節(jié)部4211之間在空間的各個面內(nèi)都可以產(chǎn)生相對運動，從而可以調(diào)整支撐件422與支撐座421之間的相對設(shè)置角度，進而可以調(diào)整與上述支撐件422固定連接的載物臺41的設(shè)置角度，使置于該載物臺41上的待測量樣品60的測試端面與成像裝置30的橫截面平行，以便更精準地測量接觸角。當然，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42不限于此，在圖中未示出的其他實施方式中，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42也可以為能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整載物臺41的角度的其他結(jié)構(gòu)，例如，在載物臺41的周向側(cè)面上相對設(shè)置多組吊帶，利用吊裝結(jié)構(gòu)控制該多組吊帶在空間的各個面內(nèi)移動，從而調(diào)整載物臺41的設(shè)置角度。

在本實施例的接觸角測量儀中，第一調(diào)節(jié)部4211具有球面，第二調(diào)節(jié)部4221具有與球面相配合的內(nèi)凹面。上述第一調(diào)節(jié)部4211和第二調(diào)節(jié)部4221的結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，并且球面與內(nèi)凹面之間摩擦力小，易于產(chǎn)生相對運動。當然，第一調(diào)節(jié)部4211和第二調(diào)節(jié)部4221不限于此，在圖中未示出的其他實施方式中，第一調(diào)節(jié)部4211和第二調(diào)節(jié)部4221可以為能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整載物臺41的角度的其他結(jié)構(gòu)，例如，第一調(diào)節(jié)部4211和第二調(diào)節(jié)部4221之間通過萬向接頭連接。

如圖1至圖4所示，在本實施例的接觸角測量儀中，角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42還包括可拆卸地設(shè)置在第一調(diào)節(jié)部4211的球面與第二調(diào)節(jié)部4221的內(nèi)凹面之間的緊固件423，緊固件423具有使第一調(diào)節(jié)部4211和第二調(diào)節(jié)部4221相對可運動的調(diào)節(jié)位置以及使第一調(diào)節(jié)部4211和第二調(diào)節(jié)部4221相對固定的固定位置。上述結(jié)構(gòu)可以保證在對待測量樣品60測量過程中載物臺41不會松動，進而保證測量精度。具體地，在本實施例中，緊固件423穿設(shè)在第二調(diào)節(jié)部4221上，該緊固件423的端部插入到第一調(diào)節(jié)部4211的球面與第二調(diào)節(jié)部4221的內(nèi)凹面之間，當調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42時，緊固件423處于調(diào)節(jié)位置，緊固件423的端部與第一調(diào)節(jié)部4211的球面不接觸，當調(diào)節(jié)完畢之后，調(diào)整緊固件423至固定位置，使其端部與第一調(diào)節(jié)部4211 的球面抵接，從而固定住第二調(diào)節(jié)部4221，防止載物臺41松動。需要說明的是，緊固件423不限于此，在圖中未示出的其他實施方式中，緊固件423可以為其他形式的緊固結(jié)構(gòu)。

如圖1、圖4以及圖5所示，在本實施例的接觸角測量儀中，接觸角測量儀還包括設(shè)置在光源20和成像裝置30之間的移動結(jié)構(gòu)50，移動結(jié)構(gòu)50包括固定架51、第一移動架52以及第二移動架53。其中，固定架51具有沿垂直于成像裝置30的中心軸線的方向延伸的第一導軌511，第一移動架52可滑動地設(shè)置在第一導軌511上。第一移動架52具有沿平行于成像裝置30的中心軸線的方向延伸的第二導軌521。第二移動架53可滑動地設(shè)置在第二導軌521上，載物結(jié)構(gòu)40設(shè)置在第二移動架53上。調(diào)整上述移動結(jié)構(gòu)50能夠調(diào)整載物臺41的位置，使待測量樣品60以及其上的液滴清晰地出現(xiàn)在成像裝置30的中心，以便測量。具體地，在本實施例中，固定架51沿垂直于成像裝置30的中心軸線的方向設(shè)置，第一移動架52沿平行于成像裝置30的中心軸線的方向設(shè)置。當對載物臺41的位置進行調(diào)整時，先使第一移動架52沿第一導軌511移動，再使第二移動架53沿第二導軌521移動，從而調(diào)整第二移動架53的位置，即調(diào)整載物臺41的位置。

在本實施例的接觸角測量儀中，接觸角測量儀還包括用于驅(qū)動第一移動架52在第一導軌511上滑動的第一驅(qū)動裝置，以及用于驅(qū)動第二移動架53在第二導軌521上滑動的第二驅(qū)動裝置。在本實施例中，第一驅(qū)動裝置設(shè)置在固定架51上，第二驅(qū)動裝置設(shè)置在第一移動架52上。第一驅(qū)動裝置包括第一調(diào)節(jié)旋鈕以及與第一調(diào)節(jié)旋鈕連接的第一調(diào)節(jié)螺紋桿，該第一調(diào)節(jié)螺紋桿與第一移動架52的底部相配合，當轉(zhuǎn)動第一調(diào)節(jié)旋鈕時，第一調(diào)節(jié)螺紋桿隨之轉(zhuǎn)動，從而帶動第一移動架52移動。同理，第二驅(qū)動裝置包括第二調(diào)節(jié)旋鈕以及與第二調(diào)節(jié)旋鈕連接的第二調(diào)節(jié)螺紋桿，該第二調(diào)節(jié)螺紋桿與第二移動架53的底部相配合，當轉(zhuǎn)動第二調(diào)節(jié)旋鈕時，第二調(diào)節(jié)螺紋桿隨之轉(zhuǎn)動，從而帶動第二移動架53移動。

在現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)用接觸角測量儀并且采用傾斜板法測量動態(tài)接觸角時，測試樣品的圖像容易偏離攝像機中心，給后期圖像分析帶來很大困難。

如圖1以及圖4至圖7所示，在本實施例的接觸角測量儀中，安裝結(jié)構(gòu)10包括底座11以及可擺動地設(shè)置在底座11上的擺動架12，固定架51固定設(shè)置在擺動架12上。成像裝置30和光源20均固定設(shè)置在擺動架12上。當采用傾斜板法測量動態(tài)接觸角時，可以將成像裝置30、光源20以及載物結(jié)構(gòu)40一同隨擺動架12擺動，這樣可以使載物結(jié)構(gòu)40的載物臺41上的待測量樣品60始終處于成像裝置30的中心位置，保證了后期圖像的質(zhì)量，便于實驗分析。

如圖1以及圖4至圖6所示，在本實施例的接觸角測量儀中，載物結(jié)構(gòu)40朝向成像裝置30的一側(cè)設(shè)置有擋板43，擋板43的頂邊低于載物臺41的測試端面。上述結(jié)構(gòu)可以遮擋載物臺41下方的光線，使測試端面上的待測量樣品60能夠更清晰地出現(xiàn)在成像裝置30中，保證了后期圖像的質(zhì)量。

如圖1至圖3以及圖6所示，在本實施例的接觸角測量儀中，載物臺41朝向成像裝置30的一側(cè)設(shè)置有刻度411。上述刻度411便于確定待測量樣品60的位置，同時便于后期圖像分析處理。

如圖1至圖5所示，在本實施例中，成像裝置30為攝像機，光源20為LED背景燈。應(yīng)用本實施例的接觸角測量儀對待測量樣品60的靜接觸角進行測量的步驟如下：

1、將待測量樣品60的測試端面磨平拋光；

2、將待測量樣品60的測試端面朝上放置于載物臺41上；

3、調(diào)整角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42使測試端面與成像裝置30的橫截面平行；

4、將液滴滴在測試端面上；

5、調(diào)整移動結(jié)構(gòu)50使液滴清晰地出現(xiàn)在成像裝置30的中心；

6、通過成像裝置30獲得液滴和測試端面的圖像，并進行分析計算得出靜接觸角。

應(yīng)用本實施例的接觸角測量儀對待測量樣品60的動接觸角進行測量(采用加液/減液法)的步驟如下：

1、將待測量樣品60的測試端面磨平拋光；

2、將待測量樣品60的測試端面朝上放置于載物臺41上；

3、調(diào)整角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42使測試端面與成像裝置30的橫截面平行；

4、將液滴滴在測試端面上；

5、調(diào)整移動結(jié)構(gòu)50使液滴清晰地出現(xiàn)在成像裝置30的中心；

6、往液滴中連續(xù)添加或減少液體，在此過程中通過成像裝置30實時獲得液滴和測試端面的圖像，并進行分析計算得出動接觸角。

如圖1至圖7所示，應(yīng)用本實施例的接觸角測量儀對待測量樣品60的動接觸角進行測量(采用傾斜板法)的步驟如下：

1、將待測量樣品60的測試端面磨平拋光；

2、將待測量樣品60的測試端面朝上放置于載物臺41上；

3、調(diào)整角度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)42使測試端面與成像裝置30的橫截面平行；

4、將液滴滴在測試端面上；

5、調(diào)整移動結(jié)構(gòu)50使液滴清晰地出現(xiàn)在成像裝置30的中心；

6、使擺動架12相對于底座11擺動；

7、在擺動架12擺動過程中，通過成像裝置30實時獲得液滴和測試端面的圖像，并進行分析計算得出動接觸角。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。