SurfaceMeter™ 軟件
在接觸角測量和表面張力/界面張力測量領(lǐng)域，儀器的設(shè)計(jì)理念、選擇的零部件質(zhì)量和加工/制造工藝保證了測量儀器的外部條件，并為進(jìn)行（準(zhǔn)確可靠+操作簡便）的測量奠定了物質(zhì)（硬體）基礎(chǔ)。但實(shí)驗(yàn)測量數(shù)據(jù)需要通過軟件的介入才能獲得，軟件是整個(gè)測量系統(tǒng)的靈魂和大腦，其功能和性能最終決定了在現(xiàn)有的硬體基礎(chǔ)上通過測量能夠獲得的信息量，以及它們的精度和準(zhǔn)確性（而這二者尤為重要）。再者軟件在很大程度上也決定了測量的速度和舒適性（人性化）。
SurfaceMeter™軟件建立在以完成準(zhǔn)確測量為中心的基礎(chǔ)上，所有的一切都是以輔助完成的測量任務(wù)為目的。同時(shí)，SurfaceMeter™軟件也始終不忘它源自科學(xué)研究的歷史，深知科研領(lǐng)域涉及的樣品以及需要完成的測量任務(wù)與生產(chǎn)領(lǐng)域之間的區(qū)別和差異：在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域通常進(jìn)行一些重復(fù)性的測量，在這里標(biāo)準(zhǔn)操作程序（SOP）非常受到重視；但在科學(xué)研究中更常遇到的是各種各樣的樣品，希望對其進(jìn)行各類測量，而不止局限于尋常的靜態(tài)接觸角或表面自由能的簡單測量，而且把獲得新的認(rèn)識放在。所以這就要求軟件需要二者兼顧。
SurfaceMeter™軟件在這一領(lǐng)域，開創(chuàng)了許多性，主要表現(xiàn)在以下幾方面（但不包括全部）。
準(zhǔn)確、自動檢測液滴與固體表面三相交界線（基線 / baseline）的能力: 無需任何輔助線，甚至在表面上放置液滴前就能夠?qū)崿F(xiàn)，不管接觸角多大；
準(zhǔn)確檢測液滴輪廓的能力：采用亞像素（sub-pixel）精度檢測液滴輪廓坐標(biāo)，相當(dāng)于把相機(jī)的分辨率成倍提高；能夠自動排除不屬于液滴輪廓的背景點(diǎn)（不需要任何輔助線的幫助）；
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準(zhǔn)確、可靠的Laplace-Young擬合方法，通過對上面檢測到的液滴全輪廓進(jìn)行分析、計(jì)算，可以準(zhǔn)確測量任何角度的軸對稱液滴的接觸角。對于比較理想的液滴（比如對多數(shù)接觸角較大的液滴）還可以同時(shí)計(jì)算出液滴當(dāng)時(shí)的表面張力或界面張力。
圖1：無論角度多大，如果液滴基本上符合軸對稱性，都可以通過Laplace-Young方程擬合法得到準(zhǔn)確、可靠的接觸角值。 -
準(zhǔn)確、可靠、的TrueDrop™計(jì)算方法：一種單一的測量計(jì)算法，適用于幾乎所有形狀的液滴，也是目前的可以準(zhǔn)確分析計(jì)算當(dāng)液滴在增大/縮小過程中（動態(tài)接觸角的測量），或處于傾斜狀態(tài)下（傾斜臺法，接觸角和三相接觸點(diǎn)位置），以及處于離心力作用下（旋轉(zhuǎn)液滴法），呈現(xiàn)明顯非對稱形狀時(shí)的方法。這一方法當(dāng)然也對軸對稱性液滴適用。
圖2：采用TrueDrop™計(jì)算方法測量非對稱液滴的接觸角值 -
真正接近于零度的接觸角值的準(zhǔn)確測量方法：甚至可以對不少生產(chǎn)、制造領(lǐng)域中的平面（如顯示板，玻璃等）進(jìn)行全自動測量。
圖3：超低接觸角準(zhǔn)確測量法 -
出色的基于俯視測量法原理的接觸角/潤濕性和相關(guān)現(xiàn)象的表征技術(shù)。在強(qiáng)大的液滴圖像檢測技術(shù)和準(zhǔn)確、可靠的加液技術(shù)（包括非接觸加液技術(shù)）的輔助下，基于Laplace-Young液滴模型的高速俯視測量法適合于全范圍、所有液體的接觸角值的準(zhǔn)確測量，尤其對于超低接觸角值樣品、大面積樣品、復(fù)雜形貌樣品、樣品表面的高（位置）分辨率接觸角/表面能分布測繪以及實(shí)時(shí)/在線測量等，這一方法的優(yōu)勢更是顯而易見。
對于下圖這樣不規(guī)則的液滴（而這樣的液滴在許多實(shí)際樣品表面上，當(dāng)接觸角值低于約50°，時(shí)?？梢杂^察到）顯然通過俯視法測量得到的平均或有效接觸角值，比通過側(cè)面法獲得的單個(gè)截面的值，更有代表性和說服力。
圖4：俯視法測量樣品表面明顯不對稱液滴的平均接觸角值下圖顯示的是對大面積樣品表面的高密度接觸角分布測繪模板，液滴之間的間距分別為10（垂直方向）/ 9.8（水平方向） mm。圖中的紅點(diǎn)表示液滴測量位置，紫色面積表示樣品平面。
圖5：俯視法測量大面積樣品表面的測繪模板 -
的固體表面自由能測量模板。為了進(jìn)一步簡化日常重復(fù)進(jìn)行的表面自由能測量過程，減少操作人員的工作強(qiáng)度，減少出錯的機(jī)會，提高測量速度和測量結(jié)果的可重復(fù)性，我們引入了表面自由能測量模板。它不但能夠引導(dǎo)用戶的具體操作，而且能夠準(zhǔn)確、可靠地判斷已經(jīng)完成/實(shí)現(xiàn)的步驟，從而自動地進(jìn)入下一個(gè)測量步驟：引導(dǎo)但不強(qiáng)求。
圖6：固體表面自由能測量模板 -
當(dāng)前市場上最準(zhǔn)確、成熟、自動化程度的基于懸滴分析的表面/界面張力測量方法。以及在此基礎(chǔ)上，通過與其它自動化組件的緊密結(jié)合，發(fā)展起來的多種目前市場上的光學(xué)檢測法，包括全自動懸滴分析動態(tài)表面/界面張力儀，全自動懸滴分析臨界膠束濃度測量系統(tǒng)，全自動懸滴分析組成篩選系統(tǒng)，全自動懸滴分析實(shí)時(shí)表面活性/表面活性劑濃度監(jiān)測系統(tǒng)等。
圖7：用懸滴法測量水的表面張力，顯示出測量結(jié)果的高度穩(wěn)定性下圖是在一正己烷液相中形成的一水滴（懸滴），用來測量水/正己烷-體系的界面張力。圖中的綠線表示理論計(jì)算得到的液滴輪廓線，它與實(shí)際得到的液滴圖像輪廓之間的縫合程度展現(xiàn)出擬合結(jié)果的準(zhǔn)確性。
圖8：水/正己烷-體系界面張力的測量 我們采用的懸滴分析、計(jì)算法，不但準(zhǔn)確、可靠，而且高速：能夠?qū)崿F(xiàn)每秒鐘10次以上的分析計(jì)算，使得軟件可以實(shí)時(shí)地監(jiān)視懸滴的狀態(tài)，通過結(jié)合相應(yīng)的硬件（如加液裝置）對懸滴進(jìn)行準(zhǔn)確控制和調(diào)制：控制/調(diào)制其體積/表面積恒定或按一定的模式變化，控制/調(diào)制懸滴在測量過程中始終處于理想的體積范圍，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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軟件與硬件之間的緊密結(jié)合：通過軟件實(shí)現(xiàn)對硬件的自動控制不僅僅是指可通過點(diǎn)擊按鈕來控制移動動作，更多地在于將它充分、和諧地結(jié)合到測量任務(wù)中去：相機(jī)的分辨率和速度/自動液體分配單元/自動樣品傾斜臺/自動樣品升降臺等各種自動組件，被緊密地嵌入到軟件和測量步驟中，可以預(yù)設(shè)運(yùn)動方向、速度、持續(xù)時(shí)間、起始運(yùn)動時(shí)間點(diǎn)和每一步前后的時(shí)間延遲，以及測量事件觸發(fā)點(diǎn)。后者又可與用戶定義的測量任務(wù)掛鉤，得以在的時(shí)間或事件點(diǎn)自動啟動的測量任務(wù)（如批量實(shí)時(shí)計(jì)算或錄像等）。軟件還為自動加液裝置預(yù)設(shè)了6個(gè)加樣模式和多種鎖定模式，這樣一來，使得許多復(fù)雜的測量任務(wù)往往可通過單次點(diǎn)擊來實(shí)現(xiàn)。這具體表現(xiàn)在：
一鍵式（靜態(tài)）接觸角/表面自由能的測量（與非接觸式自動加液裝置相結(jié)合時(shí)）；
一鍵式全自動前進(jìn)/后退角的測量
一鍵式全自動傾斜臺測量操作
一鍵式全自動表面張力的測量
一鍵式全自動臨界膠束濃度CMC的測量
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通過測量我們想獲得盡可能多的信息，而對于獲得的信息我們首先要求它們準(zhǔn)確、可靠，否則得到的信息不但對我們的工作毫無幫助，甚至造成破壞或帶來損失。所以追求測量的準(zhǔn)確以及在此基礎(chǔ)上不斷地引入新穎、的測量技術(shù)和分析、計(jì)算方法，同時(shí)盡可能地提高各種測量的自動化程度，減少工作強(qiáng)度，提高測量的舒適性，也將是我們未來發(fā)展的重點(diǎn)。
SurfaceMeter™ 演示視頻
雖然我們的軟件首先是為配置我們的儀器而研發(fā)的，但就測量、計(jì)算方法而言，它也可以支持多數(shù)的其它儀器。而且我們也已經(jīng)擁有不少用戶，他們購買了其它廠家的儀器，但后來更換采用我們的軟件。軟件也可以被應(yīng)用于多數(shù)進(jìn)口儀器上，而且能夠直接支持不少公用的硬件。所以有意向的用戶可以與我們聯(lián)系。
