海大專區(qū)
基本信息
- 作品名稱：
- 低成本接觸角-表面能測量儀的研制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
本設計利用CCD、步進電機等，經數據采集、機械控制系統(tǒng)的制作，光路、電路的設計，裝配成測量儀的硬件，儀器將USB接口采集到的圖像經CCD圖像傳感器轉換為可用輸出信號；使用VB.2010開發(fā)了儀器軟件，利用計算機并口發(fā)送步進電機控制指令，實現(xiàn)儀器載物臺的計算機精確控制，對聚焦所得的清晰圖像進行分析，利用長度法計算接觸角，誤差小于0.05°，以不同探測液下的接觸角值為基礎可計算出材料表面能。
- 詳細介紹：
采用軟件硬件相結合的方法，本設計利用步進電機、CCD等，經過數據采集、機械控制系統(tǒng)的制作，光路、電路的設計，多次校正、調整，裝配成測量儀的硬件，該儀器將USB接口采集到的圖像經CCD圖像傳感器轉換為可用輸出信號；使用Microsoft Visual Basic 2010開發(fā)了Windows操作環(huán)境下的軟件，利用計算機并口發(fā)送步進電機控制指令，實現(xiàn)儀器載物臺的計算機控制，精確聚焦，對聚焦所得的清晰圖像進行分析，利用長度法計算接觸角平均值。以市售標準測量儀所測數據為標準值，本儀器的誤差小于0.05°。以不同探測液下的接觸角值為基礎，利用接觸角和表面能中極性分量和非極性分量的關系為基礎理論進行代碼編譯，通過解方程組的方法得出極性分量和非極性分量，兩者相加得材料表面自由能。
本儀器有如下特點：
（1）小巧精致，重量0.6 kg，三維尺寸100mm*110mm*135mm，使用方便。
（2）軟件硬件結合。硬件部分利用并口傳輸信號，USB供電，安全穩(wěn)定；利用高精密CCD結合非對稱透鏡組來獲取高保真、高清晰度圖像；LED得到均勻高亮的面光源，成像效果好，更節(jié)能。軟件部分采用計算機編程，實現(xiàn)自動三維度控制載物臺，操作更方便快捷；利用計算機自動處理數據，正確無誤，無需人工計算，實驗效率高。
（3）制作材料少，來源廣，制備工具簡單，制作成本為80元，預算投資回報率492.1%，經濟效益顯著。
（4）耗電量低，節(jié)約電能。本儀器運行功率2.5W，而市售測量儀的功率平均為660W，全國高校每年可節(jié)約19.5萬度電能。
（5）以市售精密儀器的測量結果為準確值，本儀器誤差小于0.05°。
（6）簡單實用，性能優(yōu)良且造價低廉，適于推廣使用。目前該儀器已用于本校實驗教學及科研前期工作中。- 獲獎情況：
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎
2011年5月獲省級“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽特等獎。
