测量接触角的一种新方法

现代计量测试1998年第1期

测量接触角的一种新方法

王中杰 刘滨春

(东北大学自动化研究中心　沈阳　11006) (空军长春飞行学院力学教研室)

摘要:本文把图像处理技术引入接触角测量中,大大提高了接触角测量的精度。基于此所研制的接触角测量仪具有精度高、重复性好、操作简单、使用方便等一系列优点。

关键词:接触角,边缘提取,最小二乘法

一、引言

所谓接触角,是指在一固体水平平面上滴一液滴,固体表面上固、液、

气三相交界点处其气—液

图1　接触角的形成界面和固—液界面两切线把液相夹在其中时所成的角,如图1所

示。

接触角的测量问题是一项涉及范围极广的技术,在科研、国

防、工业、农业等许多领域都有很重要的应用。通过测量接触角,

可以研制减粘降阻材料,以满足金属抛光、试剂表面特性测定、润

滑油的特性标定、印刷行业、防水行业、浮选工作、焊接工作和搪

瓷等行业的需要。接触角的测量技术虽然具有很长的研究历史,但每种方法都有一定的局限性,远远不能满足各行各业的需要。

因此,寻求一种精确、有效的接触角测量方法是一个亟待解决的

问题。

二、实验装置

实验装置由三部分组成:JJC -1型接触角测量仪、液摘控制装置和微机图象处理系统。

JJC -1型接触角测量仪的结构如图2所示。

该仪器由底座、测量显微镜、样品盒和照明光源组成。样品盒用来放液滴,可按直角坐标任意移动。液滴控制装置由螺旋测微器和毛细吸管组成。微机图象系统的基本结构是:微机+图象采集显示卡+监视器+摄像机。微机的配置为:CPU 采用80486或80486以上,内存容量8M B ,硬盘40M B ,外接鼠标器。图象采集显示卡采用P 550双帧伪彩色图象采集显示卡。

JJC -1型接触角测量仪的工作过程是:用摄像机对景物进行实时或准实时采集,经A D 变换后,图象存储在图象存储单元的一个或几个通道中,D A 变换电路自动将图象实时显示在图象监视器上,然后可对图象进行处理或存盘。监视器是图象处理系统中必不可少的图象输出显示设备,其最高分辨率为800点×600行。摄像机主要完成图象的获取,其输入信号是光信号,摄像机的最前端就是一组光学镜头,其输出信号是电信号,作为图象采集显示卡的输入。液滴的采集路径如图3所

示。

11测微鼓轮;　21调焦手轮;　31测量显微镜;　41升降手轮;　51固定手轮;　61底座;　71调平手轮;

81横向移动手轮;　91样品盒;　101光源护帽;　111照明光源;　121可调变压器

图2　JJC -1型接触角测量仪的结构

图3

三、测量原理

11液滴边缘的提取

采集到的液滴图象是灰度图象(如图4所示),由于目标和背景的灰度均匀且目标和背景的灰度差值较大,因此首先将液滴灰度图象二值化,黑色代表目标—液滴,白色代表背景,然后提取二值图象的边缘,即得液滴的边缘[3](图5)。

在图象灰度值的直方图中,把灰度值的集合用阀值t 分成两类,然后根据两个类的平均值方差(类间方差)和各类的方差(类内方差)的比为最大来确定阀值t 。

设给定的图象在1,2,……K 中具有K 级的灰度值,设阈值为t ,把具有t 值以上的像素和灰度值比t 小的像素分成两个类,并分别规定为类1和类2。类1的像素数为s 1(t ),平均值为P 1(t ),方差为

Ρ1(t );类2的像素数为s 2(t ),平均值为P 2(t ),方差为Ρ2(t )。

则 类内方差为: Ρ2w =s 1Ρ21+s 2Ρ22

(1) 类间方差为: Ρ2b =s 1s 2(P 1-P 2)2

(2)对灰度图象h (i ,j ),有

f (i ,j )=1 h (i ,j )≥t 0 h (i ,j )

(3)

h (i ,j )为液滴灰度图象的像素点,f (i ,j )为液滴二值图象的像素点,其中1值部分表示液滴,0值部分表示背景。如果f (i ,j )的上、下、左、右均为1,则消去f (i ,j ),最后剩下的黑像素即为液滴的边缘(如图5所示)。

图4　液滴的灰度图象图5　液滴的边缘

21接触角的计算

计算中所采用的笛卡尔坐标系如图6所示[1],其中LB -L E 表示液滴和固相的接触面,a ,b 分别为椭圆模型的横半轴和纵半轴,c 为固-液接触面到椭圆中心的距离。

图6　接触角计算中所采用的坐标系

液滴边缘上的像素点满足椭圆方程

x 2a 2+y

2b 2=1(4)

对上述方程关于x 求导,

则

d y d x =-b (b 2-y 2)12ay (5)在接触点处,y =c ,则

tg Η=(d y d x )y =c =-b (b 2-c 2)12ac (6)

其中Η为接触角。由此得知,求接触角的关键是求椭圆参数a 、b 、c 。

31求解a 、b 、c

由图5知,y =d +c ,则将椭圆方程改写为:

x 2a 2+(d +c )2b 2=1(7)

则d =b

a a 2-x 2-c

(8)

令第一目标函数为J =6n -1i =1(d -d i )2,n 为液滴边缘上的拟合点数。其中J 的未知数为a 、b 、c ,

再令T =(t 1,t 2,t 3)T =(a ,b ,c )T ,则欲使J 取最小值,只需:f 1=5J 5t 1=0

f 2=5J 5t 2=0

f 3=5J 5t 3=0

(9)

再令第二目标函数F =F (f 1,f 2,f 3)=

63j =1f 2j

(1)选取一组初值t 1,t 2,t 3;

(2)计算目标函数F ;(3)如果F

(4)计算F 在T 的各点上的偏导数5F 5t i =263j =1f j 5f j 5t i

(i =1,2,3),然后再计算K =63

i =1(

5F 5t i

)2; (5)令t i -Α=t i ,(i =1,2,3),其中Α=F K

重复(2)-(5)各步骤,直到满足精度要求为止。在上述过程中,如果K =0,则说明遇到了第二目标函数的局部极点,此时可改变初值再试一试。

四、实验结果

表1是分别以45#钢,35#钢,M n 8钢,C r 、M n 、Si 合金,灰口铸铁,Gr P ,聚四氟乙烯和水为材料,所测得的实验数据。

表1材料

45#钢35#钢M n 8钢C r 、M n 、Si 合金灰口铸铁Gr P 聚四氟乙烯平均值

851637615680164821007319582138102174方差01355013950132401342013360131701330实验条件为:各种材料经800目砂纸磨光;液滴的体积为一个单位;液滴的停留时间为60秒;在室温下测定;每组实验次数100次;液滴均为水。

从以上实验结果中可得出下列结论:

11实验中,只要求形成对称的液滴即可,需要的液滴量极少,只需几平方毫米的表层;

21本系统克服了传统的测量技术的缺点,不受主观因素的影响;

31精度高。在该系统中,测量接触角所引起的误差可以分为两部分,一是来自实验因素的误差,二是来自图象的误差(图象的记录、投影数字化和计算),对于一个特定的图象来说,接触角的误差取决于再处理图象(即数字化和运行处理程序),由实验结果可知,接触角方差在013-014之间,测量精度较高;

41接触角的平均误差为±015;

51实验的重复性好;

61灵活性大。不仅可以完成线性运算,还可以完成非线性运算;

71由于采用了计算机数据处理,大大减少了用户的劳动量。

五、结论

图象处理技术和接触角测量技术的结合,大大提高了接触角的测量精度,是接触角测量技术的一次质的飞跃。和传统的切线法测量接触角相比,本文采用的是全数字化处理,具有重现性好、灵活性大、精度高的特点,这是切线法所不具备的。同时,由于采用了数字化处理,液滴图象不会因存储、复制或传输而发生质量的退化,故可满足实时处理和非实时处理两种要求,非常方便。而且,实验中所采用的实验装置实际上就是一套完整的数字化接触角测量仪,性能价格比很高,具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]　D.J.R yley and B.K.Kho shain,M ethod of D eter m ining the Contact A ngleM ade by a Sessile upon a Ho rizon2

tal Surface(Sessil D rop Contact A ngle),J.Co llid Interface Sci.59,2(1977)

[2]　路昆,丁润涛,图象边缘检测器的性能评价研究,中国电子学会电路与系统学会第八届学术年会论文集,

1989.

[3]　[美]S.吴著,潘强余、吴敦汉译,高聚物的界面与粘合,纺织工业出版社,1987.

A novel m ethod fo r con tact angle m easu rem en t

W ang Zhongjie　L iu B inchun

(R esearch ing Cen ter of A u tom ati on,N o rtheast U n iversity,Shengyang　110006)

A b stract:T he i m age p rocessing techn ique has been in troduced in to the con tact angle m easu re2 m en t.A s a resu lt,the accu racy of the con tact angle m easu rem en t is con siderab ly increased.T he con tact angle m easu ring in strum en t based on th is p rinci p le has several advan tages,such as h igh accu racy,good repeatab ility,and is easy of u se.

Key W o rds:Con tact angle,Con tou r ex tracti on,L east square m ethod

(上接第6页)

八、结语

所有的这一切表明,国际计量界正在采取一些积极的措施以适应新形势。随着科学技术水平的提高和世界贸易的发展,计量学正面临着新的考验。国家计量院的基本任务之一是提供一套更为可行的测量体系,为此,必须大力加强院间合作以实现国家测量标准的国际等效性。我希望,B IPM能为促进各国家计量院之间的合作而努力,而这其中的关键在于加强B IPM与国家计量院的协作,因为只有在国家计量院中才存在真正意义上的计量。

(中国计量科学研究院　高　蔚译)

(简公开课)测回法观测水平角

第3章角度测量 第三节角度测量方法——测回法观测水平角 授课老师：王金福授课时间： 2011年12月19日教学目的：掌握测回法观测水平角的方法。 教学重点：掌握测回法观测水平角的基本操作步骤。 教学难点：掌握测回法观测水平角数据记录及内业计算。 教学方法：利用多媒体教学，较为直观地展示图、表，利于学生理解。进行现场示范操作，直观展现测量方法。利用日常物品作为教具，激发学生学习热情。 教学内容： 一、复习 1、水平角测量原理（教室内取点讲解） 水平角定义：地面上相交的两条直线投影到同一个水平面上所夹的角 度称为水平角，用β表示。 特点：顺时针0°~360° 计算公式： =b-a 当b≥a时β= b-a 当b＜a时β= b+360°-a 2、光学经纬仪的基本构造： a)对中整平装置（基座、垂球或光学对中器、水准器） b)照准装置（望远镜、支架、转动控制装置） c)读数装置（水平度盘及控制装置、竖直度盘及控制装置、读 数显微装置） 3、光学经纬仪的基本操作： 对中，整平，瞄准，读数

二、讲授新课 的单个水平角测回法：两个方向之间上需要观测多个方向方向观测法：一个测站量{ 水平角测 盘左（正镜）：竖直度盘位于望远镜视准轴方向左侧 盘右（倒镜）：竖直度盘位于望远镜视准轴方向右侧 测回法观测水平角具体操作步骤：（现场操作演示） （1） 在角顶O 上安置经纬仪，对中、整平。 （2） 以盘左位置瞄准左边目标A ，读取水平度盘读数a 左。（样表： 教案P3表3-2） （3） 顺时针转动仪器，瞄准右边目标B ，读取水平度盘读数b 左。 则盘左所测得角值为β左=b 左-a 左。 以上完成了上半测回。为了检核及消除仪器误差对测角的影响，应以盘右位置再作下半测回观测。 （4） 先瞄准右边目标B ，得水平度盘读数b 右；逆时针方向转动仪 器，瞄准左边目标A ，得水平度盘读数a 右，完成下半测回。盘右 时水平角值为β右=b 右-a 右。 计算角值时，均用右边目标读数b 减去左边目标读数a ，不够减时加上360°。 上、下半测回合称一个测回。用DJ6光学经纬仪观测水平角时，上、下两个半测回所测角值之差不超过±40＂时，取盘左、盘右两次角值得平均值作为一个测回得测角结果。即 β=（β左+β右）/2 若两个半测回得不符值超过±40＂时，则该水平角应重新观测。 当测角精度要求较高时，需要观测n 个测回。为了减小度盘刻划不均匀的误差，每个测回应按180°/n 的差值变换度盘起始位置。

地铁接触网导线磨耗分析

地铁接触网导线磨耗分析 【摘要】从地铁接触网的柔性接触网和刚性接触网两方面进行阐述，分析它们在实际运行中所常见的故障与问题，并通过不断的摸索与研究提出相应的解决措施。从而不仅有利于提升地铁接触网的运行效率，提高地铁交通的运行质量与运行能力，还能提高地铁运行的稳定性与安全性，促进我国交通事业的快速发展。 【关键词】刚性接触网导线磨耗分析建议 接触线在与电客车受电弓的相互作用时，表面产生腐蚀及磨损的现象即为接触线磨耗。导致接触线磨耗的原因主要包括：接触线与滑板间的电气腐蚀、受电弓碳滑板的机械摩擦、化学腐蚀、及接触线氧化等。接触线的载流量、接触网的机械安全及接触网使用寿命都会受到接触线磨耗的影响。 1 接触线局部磨耗原因分析 1.1 电客车的速度对接触线磨耗的影响 在电客车出站加速区段，车辆晃动较大，加剧了受电弓的振动，且受电弓取流增大，弓网关系处于波动状态，接触压力及冲击力都不稳定，当电客车的速度不断提高时，就可能导致接触线与受电弓之间产生瞬间分离，引起跳跃式的接触现象。这种异常的现象会引起很多问题，比如：（1）接触线与受电弓之间工作面不平整，致使接触线磨耗不均，增加

受电弓碳滑板的磨耗；（2）还会增大接触线与受电弓的离线率及机械磨耗，由于接触线与受电弓间接触不良会增加接触电阻，从而产生大量的热量，导致接触线局部温度升高，致使接触线局部软化，接触线和受电弓滑板的电气磨耗增大，加速此区段接触线的磨耗速率，最终使得接触线工作面产生不平滑的现象，甚至出现接触线烧损的情况。 1.2 接触线异常磨耗的原因 造成线岔非支处接触线及刚性悬挂锚段关节出现异常磨耗的主要原因有以下两点：首先，轨道线路的曲线、线岔以及车体抖动等会对弓网关系造成影响，特别是缓坡区段，对非支翘头处的异常磨耗现象也较为突出；其次，通常非支的抬高量要求在2～4mm范围内，抬高量过小就会导致接触线异常磨耗。 2 建议措施 2.1 优化刚性悬挂接触网的设计 在刚性接触网设计过程中，对全线接触线拉出值分布的设计，呈正弦波布置为最佳；刚性接触网的悬挂跨距不宜大于10m，在6～8m范围为最宜；在变坡区域，跨中弛度不得大于跨距值的1‰，从而减小汇流排的形变，降低对受电弓的影响。 2.2 特殊地段采用弹性部件 刚性接触网因其结构特点弹性较小，受电弓在运行中会

接触角仪器的操作步骤

一、测试样品的制备： 1．尽量保持测试样品本身的洁净度。 2．尽量保持测试样品表面的水平度。固体粉末样经充分干燥后，压成片状；粘稠状样先溶解在强挥发性溶剂中后成膜，干燥后再测试。 3．确认测试样品的尺寸是否符合要求。最好是直径小于150mm。 4．测试过程中，不可用手接触测试区域。 5．为保证测试结果更符合实际值，测试过程会进行多次测试。 二、测试过程： 1．参数的设置： 启动程序→选择测试向导→普通接触角→选择图像来源→新建一个测试报告（如图一所示）→校正测量界面（如图二所示）→类型1（平面样品）→测量方法（悬滴法）→测试环境（标准环境如图三所示）→测试模式（如图四所示）→测试实时窗口控制主界面（如图五所示） 图一图二 图三图四

图五 2. 吸取测试液体、完成液滴转移过程： 具体操作步骤如下： A 从进样器中滴出液滴，体积为2ul左右。 B 从镜头内可以看到液滴会形成如图1所示图像。然后，将针头向下移动。直到接触到样品表面如图2。注意，不要过度向下，以免压弯针头。 C 移动针头向上。由于表面张力体系的作用，液体会留在样品表面如图3所示。继续移动针头，直到从镜头内消失，通常为3mm左右。 D 通过如上过程，我们完成了一次进样过程。如果您需要再次测第二个位置，请重复如上操作即可。 E 调整水平线位置。通过鼠标选中实时窗口内的红色水平线，然后通过键盘上下键或鼠标调整水平线的位置。请对比图4与图3，前者已经调到水平接触位置。 3. 完成测试液滴转移后，按“测试”，即进入实际测试过程 测试过程，会弹出如下界面：

三、数据的处理及保存 1. 测试数据分析及管理界面如下所示： 2．进入θ/2 法人手修改接触角界面，如下所示： 调整接触角点位置的具体步骤： A 通过逐个选中3个点，将上点位于液滴最上面，左点位于液滴最左边，右点位于液滴最右边。如图所示

地铁接触网导线磨耗分析

地铁接触网导线磨耗分 析 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

地铁接触网导线磨耗分析 【摘要】从地铁接触网的柔性接触网和刚性接触网两方面进行阐述，分析它们在实际运行中所常见的故障与问题，并通过不断的摸索与研究提出相应的解决措施。从而不仅有利于提升地铁接触网的运行效率，提高地铁交通的运行质量与运行能力，还能提高地铁运行的稳定性与安全性，促进我国交通事业的快速发展。 【关键词】刚性接触网导线磨耗分析建议 接触线在与电客车受电弓的相互作用时，表面产生腐蚀及磨损的现象即为接触线磨耗。导致接触线磨耗的原因主要包括：接触线与滑板间的电气腐蚀、受电弓碳滑板的机械摩擦、化学腐蚀、及接触线氧化等。接触线的载流量、接触网的机械安全及接触网使用寿命都会受到接触线磨耗的影响。 1 接触线局部磨耗原因分析 1.1 电客车的速度对接触线磨耗的影响 在电客车出站加速区段，车辆晃动较大，加剧了受电弓的振动，且受电弓取流增大，弓网关系处于波动状态，接触压力及冲击力都不稳定，当电客车的速度不断提高时，就可能导致接触线与受电弓之间产生瞬间分离，引起跳跃式的接触现象。这种异常的现象会引起很多问题，比如：（1）接触线与受电弓之间工作面不平整，致使接触线磨耗不均，增加受电弓碳滑板

的磨耗；（2）还会增大接触线与受电弓的离线率及机械磨耗，由于接触线与受电弓间接触不良会增加接触电阻，从而产生大量的热量，导致接触线局部温度升高，致使接触线局部软化，接触线和受电弓滑板的电气磨耗增大，加速此区段接触线的磨耗速率，最终使得接触线工作面产生不平滑的现象，甚至出现接触线烧损的情况。 1.2 接触线异常磨耗的原因 造成线岔非支处接触线及刚性悬挂锚段关节出现异常磨耗的主要原因有以下两点：首先，轨道线路的曲线、线岔以及车体抖动等会对弓网关系造成影响，特别是缓坡区段，对非支翘头处的异常磨耗现象也较为突出；其次，通常非支的抬高量要求在2～4mm范围内，抬高量过小就会导致接触线异常磨耗。 2 建议措施 2.1 优化刚性悬挂接触网的设计 在刚性接触网设计过程中，对全线接触线拉出值分布的设计，呈正弦波布置为最佳；刚性接触网的悬挂跨距不宜大于 10m，在6～8m范围为最宜；在变坡区域，跨中弛度不得大于跨距值的1‰，从而减小汇流排的形变，降低对受电弓的影响。 2.2 特殊地段采用弹性部件 刚性接触网因其结构特点弹性较小，受电弓在运行中会产生上下震动，如若其震动得不到释放或者缓冲，弓网间的电气磨耗及机械磨耗就会加大，所以需根据具体路线及刚性悬挂安

接触角测量仪原理介绍

光学接触角测量仪可以记录液滴图像并且自动分析液滴的形状.液滴形状是液体表面张力、重力和不同液体样品的密度差和湿度差及环境介质的函数.在固体表面上，液滴形状和接触角也依赖于固体的特性（例如表面自由能和形貌）.使用液滴轮廓拟合方法对获得的图像进行分析，测定接触角和表面张力.使用几种已知表面张力的液体进行接触角测试可以计算得到材料的表面自由能. 作为光学方法，光学接触角测量仪的测量精度取决于图片质量和分析软件.Attension光学接触角测量仪使用一个高质量的单色冷LED光源以使样品蒸发量降到最低，高分辨率数码镜头、高质量的光学器件和精确的液体拟合方法确保了图片质量. 一、影像分析法接触角测试仪原理 影像分析法是通过滴出一滴满足要求体积的液体于固体表面，通过影像分析技术，测量或计算出液体与固体表面的接触角值的简易方法.作为影像分析法的仪器，其基本组成部分不外乎

光源、样品台、镜头、图像采集系统、进样系统.简单的一个影像分析法可以不含图像采购系统，而通过镜头里的十字形校正线去直接相切于镜头里观察到的接触角得到. 计算接触角的方法通常基于一特定的数学模型，如液滴可被视为球或圆椎的一部分，然后通过测量特定的参数如宽/高或通过直接拟合来计算得出接触角值.Young-Laplace方程描述了一封闭界面的内、外压力差与界面的曲率和界面张力的关系，可用来准确地描述一轴对称的液滴的外形轮廓，从而计算出其接触角. 仪器基本组成：光源、样品台、镜头、图像采集系统、进样系统. 二、插板法接触角测试仪原理 固体板插入液体时，只有板面与液体的夹角恰好为接触角时液面才直平伸至三相交界处，不出现弯曲.否则，液面将出现弯曲现象.因此，改变板的插入角度直至液面三相交界处附近无弯曲，这时，板面与液面的夹角即为接触角.

测接触角实验方案

测试接触角实验申请 实验内容：主要测定水、乙二醇、二碘甲烷在石墨、石英、绢云母、柴油上的接触角。 实验目的：通过测定水在石墨、绢云母、石英的接触角，以表征石墨、绢云母、石英的疏水亲水性；通过测定水、乙二醇、二碘甲烷在石墨、石英、绢云母、柴油上的接触角，可以用来石墨、石英、绢云母的表面能的计算和隐石墨浮选体系中矿物与水、捕收剂与水、矿物与气泡、矿物与捕收剂之间等一系列界面相互作用自由能的计算，进而对各界面之间的范德华力、疏水引力、水化斥力等界面热力学行为进行研究。 样品加工：采用压片机对辉钼矿样品进行压片，制各样品。压片时样品质量为10g，压片压力为2．45×104kPa，压片直径为20mm，压片表面平整光滑。采用“浸渍法”制备捕收剂表面膜，剪取尺寸为20mmx20mm的空白铜板纸，浸入捕收剂纯液中，浸渍时间1min，置于硅胶干燥器内干燥24h，备用。 采用GBX润湿角测量仪测量液体在崮体表面上的接触角。测量时，按照测量接触角的步骤、小心地滴加在固体表面，形成液滴，取10次读数的接触角平均值作为该座滴的接触角。所有测量均在室温(25℃)进行。 实验方法 测量接触角步骤( 自动滴管, 自动平台) 1. 打开计算机 2. 打开接触角仪器的开关 3. 在计算机“桌面”上, 点选GBX digidrop 的快捷方式, 打开接触角的测量与分析软件 4. 选择新的测试选单 5. 选择“Surface Energy Menu” 6. 将滴管针头申到镜头所能看到的范围之内 7. 利用仪器上左下角的旋钮, 将镜头聚焦在滴管之上(通常是滴管最清析, 最大的位置) 8. 在操作软件上的右上角, 点选MVT, 叫出操作选单 9. 选择液滴的大小(VOL) 10. 选择连续摄影模式 11. 将开始拍照录像的时间改成0ms 12. 请点选使用自动成滴系统 13. 请点选“single”, 开始一次的测试 14. 等待仪器自动滴水, 桌面自动升降, 自动在桌面上形成液滴 15. 选择左方的分析功能, 得到你的接触角角度(一共有七种方法, 根据需要选择) 16. 得到你所需要的接触角值 分析表面/界面自由能步骤 ( 在进行本实验之前?Zisman 至少必需准备两种以上的液体, 其它公式必需准备三种以上的液体, 需要极性还是非极性的液体, 请参考)

测量接触角的一种新方法

现代计量测试1998年第1期 测量接触角的一种新方法 王中杰 刘滨春 (东北大学自动化研究中心　沈阳　11006) (空军长春飞行学院力学教研室) 摘要:本文把图像处理技术引入接触角测量中,大大提高了接触角测量的精度。基于此所研制的接触角测量仪具有精度高、重复性好、操作简单、使用方便等一系列优点。 关键词:接触角,边缘提取,最小二乘法 一、引言 所谓接触角,是指在一固体水平平面上滴一液滴,固体表面上固、液、 气三相交界点处其气—液 图1　接触角的形成界面和固—液界面两切线把液相夹在其中时所成的角,如图1所 示。 接触角的测量问题是一项涉及范围极广的技术,在科研、国 防、工业、农业等许多领域都有很重要的应用。通过测量接触角, 可以研制减粘降阻材料,以满足金属抛光、试剂表面特性测定、润 滑油的特性标定、印刷行业、防水行业、浮选工作、焊接工作和搪 瓷等行业的需要。接触角的测量技术虽然具有很长的研究历史,但每种方法都有一定的局限性,远远不能满足各行各业的需要。 因此,寻求一种精确、有效的接触角测量方法是一个亟待解决的 问题。 二、实验装置 实验装置由三部分组成:JJC -1型接触角测量仪、液摘控制装置和微机图象处理系统。 JJC -1型接触角测量仪的结构如图2所示。 该仪器由底座、测量显微镜、样品盒和照明光源组成。样品盒用来放液滴,可按直角坐标任意移动。液滴控制装置由螺旋测微器和毛细吸管组成。微机图象系统的基本结构是:微机+图象采集显示卡+监视器+摄像机。微机的配置为:CPU 采用80486或80486以上,内存容量8M B ,硬盘40M B ,外接鼠标器。图象采集显示卡采用P 550双帧伪彩色图象采集显示卡。 JJC -1型接触角测量仪的工作过程是:用摄像机对景物进行实时或准实时采集,经A D 变换后,图象存储在图象存储单元的一个或几个通道中,D A 变换电路自动将图象实时显示在图象监视器上,然后可对图象进行处理或存盘。监视器是图象处理系统中必不可少的图象输出显示设备,其最高分辨率为800点×600行。摄像机主要完成图象的获取,其输入信号是光信号,摄像机的最前端就是一组光学镜头,其输出信号是电信号,作为图象采集显示卡的输入。液滴的采集路径如图3所

水平角的测量方法

水平角的测量方法 一、测回法 1．测回法的观测方法（测回法适用于观测两个方向之间的单角） 如图3-9所示，设O为测站点，A、B为观测目标，用测回法观测OA与OB两方向之间的水平角β，具体施测步骤如下。 （1）在测站点O安置经纬仪，在A、B两点竖立测杆或测钎等，作为目标标志。 （2）将仪器置于盘左位置，转动照准部，先瞄准左目标A，置零、读取水平度盘读数a L，设读数为0?01′30″，记入水平角观测手簿表3-1相应栏内。松开照准部制动螺旋，顺时针转动照准部，瞄准右目标B，读取水平度盘读数b L，设读数为98?20′48″，记入表3-1相应栏内。 以上称为上半测回，盘左位置的水平角角值（也称上半测回角值）βL为：

βL=b L－a L=98?20′48″－0?01′30″=98?19′18″ （3）松开照准部制动螺旋，倒转望远镜成盘右位置，先瞄准右目标B，读取水平度盘读数b R，设读数为278?21′12″，记入表3-1相应栏内。松开照准部制动螺旋，逆时针转动照准部，瞄准左目标A，读取水平度盘读数a R，设读数为180?01′42″，记入表3-1相应栏内。 以上称为下半测回，盘右位置的水平角角值（也称下半测回角值）βR为： βR=b R－a R=278?21′12″－180?01′42″=98?19′30″ 上半测回和下半测回构成一测回。 表3-1 测回法观测手簿 6 均值作为一测回角值β。

在本例中，上、下两半测回角值之差为： △β=βL －βR =98?19′18″－98?19′30″=－12″ 一测回角值为： 98?19′18″+98?19′30″98?19′24″ 将结果记入表3-1相应栏内。 注意：由于水平度盘是顺时针刻划和注记的，所以在计算水平角时，总是用右目标的读数减去左目标的读数，如果不够减，则应在右目标的读数上加上360?，再减去左目标的读数，决不可以倒过来减。 当测角精度要求较高时，需对一个角度观测多个测回，应根据测回数n ，以180?/n 的差值，安置水平度盘读数。例如，当测回数n =2 时，第一测回的起始方向读数可安置在略大于0?处；第二测回的起始方向读数可安置在略大于（180?/2）=90?处。各测回角值互差如果不超过±40″（对于DJ 6 型），取各测回角值的平均值作为最后角值，记入表3-1相应栏内。 ( 21 )(2 1=+=R L βββ=)测回法观测水平角 观测程序： 盘左 瞄准J ，读数j 左 瞄准K ，读数k 左 盘右 瞄准K ，读数k 右 瞄准J ，读数j 右 β左=k 左-j 左 β右=k 右-j 右

接触角原理概述

实验项目：用接触角测量仪测量材料表面的接触角 一．实验目的： 1．认识和掌握接触角测量仪测量材料表面的接触角的基本原理 2．熟悉接触角测量仪JC2000D1的操作技术 二．实验容： 1．掌握JC2000D1型接触角测量仪的工作原理和操作步骤 2．测量几种材料的表面接触角 三．实验仪器，设备及材料 设备JC2000D1型接触角测量仪，蒸馏水，解玻片，食盐水，样品木板几个 四．基本原理概述 1．接触角定义及应用 当液滴自由地处于不受力场影响的空间时，由于界面力的存在而呈圆球状。但是，当液滴与固体平面接触时，其最终形状取决于液滴部的聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，接触角通俗地说，就是液滴在固体表面自然形成的半圆形态相对于固体平面的外切线，如图1所示。 接触角的应用非常广泛，甚至可以说涉及到身边的每个细节，我们希望汽车玻璃上不沾雨水，但反之我们希望汽车钢板上的油漆永不脱落。其他比如农药和蔬菜叶面；涂料和外墙面，绝缘材料，纳米材料表面化改性等等，从教学科研工农业生产到日常生活。 图1 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面力在水平方向上的分力之和应等于零，即 (1) 式中、、分别为固-气、液-气和固-液界面力；为液体与固体间的界面和液体表面的切线所夹（包含液体）的角度，称为接触角 （contact angle），在之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系

的重要尺度，可作为润湿与不润湿的界限，时可润湿， 时不润湿。 2．润湿 润湿(wetting)的热力学定义是，若固体与液体接触后体系（固体和液体）的自由能G降低，称为润湿。自由能降低的多少称为润湿度，用来表示。润 湿可分为三类：粘附润湿（adhesional wetting）、铺展润湿 （spreading wetting）和浸湿（immersional wetting）。可从图2看出。 图2 三类润湿 （1）粘附润湿 如果原有的1固面和1液面消失，形成1固-液界面，则此过程的 为： （2） （2）铺展润湿 当一液滴在1固面上铺展时，原有的1固面和一液滴（面积可忽略不计）均消失，形成1液面和1固－液界面，则此过程的为： （3） （3）浸湿 当1固面浸入液体中时，原有的1固面消失，形成1固－液界面，则此过程的为： （4） 对上述三类润湿，和无法测定，如何求？分别讨论如下： （1）粘附润湿

接触线检修作业标准

接触线检修作业标准 一、适用范围 本标准规定了接触网接触线的检修周期、质量标准、准备工作、检修步骤、处理方法、注意事项、附件等内容。适用于朔黄铁路原平分公司接触网接触线的检修。 二、编制依据 《接触网安全工作规程》和《接触网运行检修规程》铁运[2007]69号文、北京铁路局企业标准Q/BT 143—96、朔黄铁路发展有限责任公司企业标准。 三、准备工作 1.安全防护：计划申报、工作票签发与审核、预想会、停电作业、作业结束等工作及安全措施，执行朔黄铁路《接触网停电作业标准》；“V”型天窗作业时注意与相邻带电线路距离，并做好行车防护防护。 2.人员组织：操作人员2～3人。作业监护、行车防护、接挂地线、地面辅助人员由工作领导人在单次作业中进行安排。 3.工机具：作业车（梯车）、手扳葫芦、紧线器、煨弯器、导线整弯器、温度计、手锤、橡胶锤、木板、平锉、断线钳、钢锯、接触线正面器、滑轮组、钢卷尺、绝缘测杆（激光测量仪）、力矩扳手、个人工具、安全用具、防护用具等。 注：准备测量磨耗，则工具中还应包括千分尺或游标卡尺。 4.材料：接触线接头线夹、吊弦线夹、φ4.0mm铁线、0#砂纸、锯条、黄油等。 5.技术资料：接触网平面布置图、导线磨耗换算表。 四、质量标准 1.接触线磨耗或损伤 接触线使用张力为14.7KN及以下时局部磨耗或损伤大于20%时做接头；接触线张力大于14.7KN时，接触线允许工作张力不应超过其最小拉断力的65%，并考虑接触线因其它因素引起的折减系数，否则应切断做接头。 2.接触线接头 (1)接头线夹底面两接触线间隙不大于 1mm，并且过渡平滑无毛刺；接触线接头线夹带牙的一侧卡进接触线本线线槽内，螺栓紧固顺序为由内而外，两边对称紧固。 (2)接触线接头、补强处过渡平滑，该处接触线高度不应低于相邻吊弦点，允许高于相邻吊弦点 0-10mm，必要时加装吊弦。 (3)接头距悬挂点应不小于 2m，同一跨距内不允许有两个接头。接触线接头处应平滑，不打弓，螺栓紧固，扭矩符合规定。 3.接触线高度 标准值：区段的设计采用值；安全值：标准值±100mm； 限界值：小于 6500mm；大于5330mm。 当隧道间距不大于 1000m 时，隧道内、外的接触线可取同一高度。

FTJC-2A接触线导线磨耗测量仪

FTJC-2A型接触网导线磨耗测量仪 1、产品介绍 FTJC-2A型接触网导线磨耗测量仪是我公司开发的由高精度的传感器测头承担数据（磨耗后接触线残存高度）采集任务，测头通过超高压绝缘杆接触各测点，运用Zigbee技术数据无线传输，地面专用接收装置同步显示数据并进行专业分析，同时可利用SD卡或掌上电脑进行数据保存，该仪器由专用软件对接触线磨耗面积数据进行统计分析，可通过PC电脑进行数据交换并可打印出规定报表规格。该系统目前在全国同类产品中占领先地位。该仪器用于电气化铁路接触网、地铁柔性接触网导线磨耗程度测量。 2、主要功能及特点： 功能： FTJC-2A型接触网导线磨耗测量仪是我公司根据电气化铁道接触网检测的需求，研制开发的电气化铁道接触网导线磨耗智能型带电测量设备。该仪器小巧、便携，方便及时测量当前各锚段关节各定位点及跨中导线磨损，从而指导作业人员进行及时检修和分析事故原因，是电气化铁路接触网导线磨耗检测的有力工具。主要用于电气化铁路接触网和地铁柔性接触网的导线磨耗检测。 特点： 1）可直观、方便、快捷的自动完成磨耗测量。发射端（主机,也称磨耗测量终端）结构设计精巧，采用精密传感器，测量精度高。 2）能直接数字显示支柱号、截面残存高度及磨耗百分比。接收端（也称手持数据终端）机身小巧、功能强大，采用最新、流行的Android操作系统，测量界面大方、美观，可以实时显示测量数据。系统采用大屏幕真彩触摸屏，各项功能功能按键一目了然，易于操作。 3）可停带电进行导线磨耗检测。高压绝缘操作杆耐压可达110KV。 4）具有数据储存功能，可以将检测的数据传送到计算机中进行储存、曲线分析以及报表打印等工作。接收端（也称手持数据终端）内置数据库，随时方便的保

接触角的测定实验报告

接触角的测定实验报告

液-固界面接触角的测量实验报告 一、实验目的 1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2. 掌握用JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和表面张力的方法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类型示于图1。 图1 各种类型的润湿 当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图2所示。

图2 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，这个平衡关系就是著名的Young方程，即 γSG- γSL= γLG·cosθ(1) 式中γSG，γLG，γSL分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ是在固、气、液三相交界处，自固体界面经液体内部到气液界面的夹角，称为接触角，在0o-180o 之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。 在恒温恒压下，粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是： 粘附润湿W a=γSG - γSL + γLG≥0 (2) 铺展润湿S=γSG-γSL-γLG≥0 (3) 式中W a，S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。 若将(1)式代入公式(2)、(3)，得到下面结果： W a=γSG+γLG－γSL=γLG(1+cosθ) (4) S=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1) (5)以上方程说明，只要测定了液体的表面张力和接触角，便可以计算出粘附功、铺展系数，进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到，接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把θ＝90°作为润湿与否的界限，当θ

接触角测量技术的应用

接触角测量技术的应用 丁晓峰Ξ,陈沛智,管　蓉 (有机功能分子合成与应用教育部重点实验室,湖北大学化学化工学院,武汉430062) 摘　要:总结了接触角测量技术在石油工业、浮选工业、医药材料、芯片检测、 无毒低表面能防污材料测试表征方面的应用,为扩大接触角测量技术在其它领域的应用提供一些启发。 关键词:接触角;测量;应用;润湿 液体在固体材料表面上的接触角,是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数。通过接触角的测量可以获得材料表面固-液、固-气界面 相互作用的许多信息[1] 。接触角测量技术不仅可用于常见的表征材料的表面性能,而且接触角测量技术在石油工业、浮选工业、医药材料、芯片产业、低表面能无毒防污材料、油墨、化妆品、农药、印染、造纸、织物整理、洗涤剂、喷涂、污水 处等领域有着重要的应用[2～8] 。1　基础理论液体与固体接触时的润湿情况有两种。第一种情况,液体完全润湿固体表面,即液2气(l 2v )界 面与固2液(s 2l )界面之间的接触角为00 。第二种情况,液体部分润湿固体表面,即液体在固体表面形成液滴,呈现非零接触角。如图1所示,对于此种情况的宏观液滴,三相界面张力满足Y oung 方程: γlv cos θ=γsv -γsl (1)其中,γ为界面张力,下标l 、v 和s 分别代表液相、气相和固相,θ为接触角。 在学术上普遍认可的接触角的定渝是[9] :过三相接触点,向l 2v 界面做切线,l 2v 界面切线与s 2 l 界面之间的夹角,即为接触角。 固体对某种液体的接触角越大,表明该液体 对表面的润湿性越差。例如,材料对水的接触角越小,表明材料的亲水性越强。 图1　固体表面上的液滴 2　接触角测量技术的应用2.1　在石油开采工业方面的应用 世界上已探明石油储量约一半为碳酸盐岩油藏。这些碳酸盐岩油藏中很多都有天然裂缝,形 成毛细管。由于毛细管作用,裂缝中的石油很难解吸出来,从而导致裂缝油藏的采收率一般都低于非裂缝油藏的采收率。为了提高裂缝油藏的采收率,就要首先测定裂缝岩石对水接触角,了解裂缝岩石的亲水、亲油性。如果裂缝岩石是水湿 的(对水接触角小于30° ),就可以采用注水驱油法采油,该方法属于二次采油。亲水性裂缝岩石的毛细管力容易吸入水,同时排除油,这样就可以提高采油率。然而,许多碳酸盐岩油藏(约80%) 是混和润湿(对水接触角大于30°小于150°)的或油润湿的(对水接触角大于150°)[10] 。这时就要采用 添加表面活性剂驱油,该方法属于3次采油。表面活性剂的加入是为了减小岩石对水接触角,增加 岩石的亲水性。Austad [11] 用阳离子表面活性剂,如 — 27—Ξ作者简介:丁晓峰(1982-),男,硕士研究生;E 2mail :xding -0@https://www.doczj.com/doc/2318906320.html,

地铁接触线磨耗测量及异常处理

接触线磨耗测量 接触线磨耗测量作为接触网专业的一项重要检修内容，其磨耗大小在一定程度上反映了接触网设备状态的好坏。随着接触网运营年限的不断增长，大磨耗点也呈现出逐渐增长的趋势，掌握磨耗测量及换算方法也是每位接触网维护员必备的技能。 1 接触线磨耗的定义 接触线在与电客车受电弓作用时，二者之间的工作面不平滑，表面产生腐蚀及磨损的现象即为接触线磨耗。导致接触线磨耗的原因主要包括：接触线与滑板间的电气腐蚀；受电弓碳滑板的机械摩擦、化学腐蚀、及接触线氧化等。接触线的载流量、接触网的机械安全及接触网使用寿命都会受到接触线磨耗的影响； 2 接触线磨耗的因素 正线区段接触网在隧道内，运行环境复杂，可能引起接触线磨损的因素主要有：接触线脱槽、汇流排与接触线之间有异物、施工工艺、前期施工、关键设备参数不达标、电客车加速度故障等。 3 接触线产生磨耗的分类 汇流排中间接头、锚段关节、缓坡区段、出站加速区段等都是接触线出现不均匀磨耗的主要集中地段。其中以电客车出站加速区段、锚段关节与中间接头尤为突出。 正常情况下，当接触线磨耗超过接触线本身截面积的50%时，才会更换接触线，但是如果某区段或者某个点的接触线磨耗特别大，已接近磨到汇流排，而其他地方的接触线还未达到换线标准时，接触线必须整锚段或局部更换。所以接触线的磨耗问题不容忽视，我们需要根据不同原因制定针对性处置方法。 1）、先期建设施工工艺

在前期施工中，放线小车的张力不均衡，导致接触线时而松弛，时而紧绷造成接触线在部分汇流排区段内应力不均衡。放线小车顶丝装置滑丝使顶轮上下震动造成接触线受力不均，导致接触线没有完全放入汇流排内，受电弓运行通过造成接触线磨耗。 2）、接触线与汇流排之间有杂物 ①、若汇流排上方有漏水等情况，造成汇流排与接触线夹缝处出现铜绿及水垢，杂物夹持在汇流排与接触线的夹缝处，从而造成接触线与汇流排脱离，接触线突起造成脱槽。随着受电弓与突起的接触线的撞击，不断磨损接触线，使接触线的磨损值越来越大。 ②、先期施工单位放线过程中没有及时清理汇流排内的铁屑等杂物，夹持在汇流排与接触线的夹缝处，造成接触线突起，引起部分脱槽，造成磨耗。 3）、刚性接触网特殊性质 刚性接触网自身弹性较低，受电弓在高速运行通过时产生上下震动，又由于自身无法很好释放这种垂直方向的震动能量，受电弓从导向高的地方走向导向低的地方时，被迫撞击抬升接触网，弓网间的电气磨耗及机械磨耗就会加大。 4）、接触网关键设备参数 刚性接触网锚段关节、线岔处、中间接头的参数虽满足《接触网检修操作规程》的检修要求，但因其转换定位点与两端定位点的高差，容易造成受电弓过渡不畅，产生大磨耗。 当电客车受电弓通过汇流排中间接头处时，由于受电弓碳滑板的接触压力和冲击力无法缓解，产生驰度，形成硬点，汇流排中间接头处安装导高过低或者安装间隙过大导致的不平整，致使刚性悬挂上出现硬点，当受电弓通过时就会产生很大的冲击力，导致接触线磨耗增大。 线岔非支接触线及刚性悬挂锚段关节非支出现异常磨耗的主要原因有以下两点：1）轨道线路的弯道、线岔以及车体抖动等会对弓网关系造成影响的因素没有被列入考虑的范围，特别是缓坡区段，对非支翘头处的异常磨耗现象也较为突出；2）正常情况非支的抬高量要求在4-6mm范围内，抬高量过小就会导致接触线异常磨耗。 5）、电客车的加速度

接触角的测量

液-固界面接触角的测量 一、实验目的 1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2. 掌握用JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和表面张力的方法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上，由于性质不同，有的会铺展开来，有的则粘附在表面上成为平凸透镜状，这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿，后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状，则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外，如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则称为浸湿。上述各种类型示于图1。 图1 各种类型的润湿 当液体与固体接触后，体系的自由能降低。因此，液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下，当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图2所示。 图2 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，这个平衡关系就是著名的Young方程，即 γSG- γSL= γLG·cosθ(1)

式中γSG，γLG，γSL分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ是在固、气、液三相交界处，自固体界面经液体内部到气液界面的夹角，称为接触角，在0o-180o之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。 在恒温恒压下，粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是： 粘附润湿W a=γSG - γSL + γLG≥0 (2) 铺展润湿S=γSG-γSL-γLG≥0 (3) 式中W a，S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。 若将(1)式代入公式(2)、(3)，得到下面结果： W a=γSG+γLG－γSL=γLG(1+cosθ) (4) S=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1) (5)以上方程说明，只要测定了液体的表面张力和接触角，便可以计算出粘附功、铺展系数，进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到，接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把θ＝90°作为润湿与否的界限，当θ＞90°，称为不润湿，当θ＜90°时，称为润湿，θ越小润湿性能越好；当θ角等于零时，液体在固体表面上铺展，固体被完全润湿。 接触角是表征液体在固体表面润湿性的重要参数之一，由它可了解液体在一定固体表面的润湿程度。接触角测定在矿物浮选、注水采油、洗涤、印染、焊接等方面有广泛的应用。 决定和影响润湿作用和接触角的因素很多。如，固体和液体的性质及杂质、添加物的影响，固体表面的粗糙程度、不均匀性的影响，表面污染等。原则上说，极性固体易为极性液体所润湿，而非极性固体易为非极性液体所润湿。玻璃是一种极性固体，故易为水所润湿。对于一定的固体表面，在液相中加入表面活性物质常可改善润湿性质，并且随着液体和固体表面接触时间的延长，接触角有逐渐变小趋于定值的趋势，这是由于表面活性物质在各界面上吸附的结果。 接触角的测定方法很多，根据直接测定的物理量分为四大类：角度测量法、长度测量法、力测量法，透射测量法。其中，液滴角度测量法是最常用的，也是最直截了当的一类方法。它是在平整的固体表面上滴一滴小液滴，直接测量接触角的大小。为此，可用低倍显微镜中装有的量角器测量，也可将液滴图像投影到屏幕上或拍摄图像再用量角器测量，这类方法都无法避免人为作切线的误差。本实验所用的仪器JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪就可采取量角法和量高法这两种方法进行接触角的测定。 三、仪器与药品 仪器：JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪，微量注射器，容量瓶，镊子，玻璃载片，涤纶薄片，聚乙烯片，金属片（不锈钢、铜等）。 试剂：蒸馏水，无水乙醇，十二烷基苯磺酸钠（或十二烷基硫酸钠）

浅析接触线异常磨耗原因和解决方法

浅析接触线异常磨耗原因和解决方法 摘要：南京地铁开通运营以来，接触网人员在检修中发现局部区域的接触线有磨耗大，磨耗不均匀，甚至侧磨等异常磨耗现象。接触线异常磨耗将影响弓网的正常匹配关系，降低受电弓取流质量，缩短接触线的使用寿命，甚至对地铁安全运营也存有一定的影响。笔者结合自身知识和实践经验，阐述了接触线异常磨耗的原因及相关解决方法。 关键词：接触线；异常磨耗；原因；方法 1 引言 接触网作为城市轨道交通供电系统的重要设备之一，其安全和可靠性将直接关系着地铁的运行状态。南京地铁开通运营以来，接触网人员在检修中发现局部区域的接触线，如一些大弯道处，锚段关节处，中间接头处，折返线线岔处，存在磨耗较大，磨耗不均匀，甚至侧磨等异常磨耗现象。接触线异常磨耗将影响弓网的正常匹配关系，降低受电弓取流质量，缩短接触线的使用寿命，甚至对地铁安全运营也存有一定的隐患。因此分析查找接触线异常磨耗的原因，并根据原因结合现场实际情况，提出切实可行的解决方法就显得尤为重要。 图1 接触线正常磨耗示意图图2 接触线侧磨示意图 2 原因分析 2.1接触线线面原因 接触线作为和受电弓直接滑动摩擦的重要设备，对其导电性能和强度要求较高。目前，南京地铁多采用银铜合金的接触线。然而有些区域的接触线因为自身结构和线路情况的限制，接触线表面会有线面不平滑、扭曲，存在硬点等现象，从而导致弓网滑动接触时，接触压力发生较大变化，使得接触线线面产生一个个小坑点的不均匀磨耗，甚至发生打火和拉弧现象。 2.2受电弓碳滑板原因 受电弓长期和接触线滑动摩擦以后，碳滑板表面会逐渐形成凹槽，甚至出现凹凸不平的现象，这就破坏了弓网之间的正常磨耗关系，造成了接触线磨耗不均匀。甚至在一些拉出值大的区域如线岔和大弯道处，会出现受电弓两端磨出的凹槽裹着接触线滑动摩擦，对接触线形成侧磨的现象。 图3 受电弓凹槽示意图 3 解决办法 3.1对问题接触线的线面进行打磨处理 对于一些接触线异常磨耗的区域，可以先对接触线线面进行检查，如果发现其表面有不平滑、扭曲、硬点等现象，可用砂纸或者整弯器进行打磨处理，并用扭面器对接触线线面进行调整。 3.2对问题区段的接触线拉出值进行调整 为使接触线在受电弓碳滑板正常工作范围内均匀摩擦，柔性接触网的悬挂点都是按“之”字值进行布置的。而刚性网由于是采用汇流排夹持接触线的结构，无法做到“之”字布置，只好利用汇流排铝合金材质，可弯曲的性质，以正弦波进行布置，从而保证接触线在受电弓碳滑板的正常工作范围内来回滑动，均匀摩擦。因此如果悬挂点处拉出值布置不合理，也会影响受电弓的磨耗规则，从而导致受

接触角的测量

接触角的测量 [ 实验目的 ] 了解实验原理，掌握实验操作，学习测量接触角的方法，了解润湿过程和接触角的实际意义。 [ 仪器用具 ] JC2000C1接触角测量仪、载玻片、注射器、烧杯、蒸馏水 [ 原理概述 ] 当液滴自由地处于不受力场影响的空间时，由于界面张力的存在而呈圆球状。但是，当液滴与固体平面接触时，其最终形状取决于液滴内部的内聚力和液滴与固体间的粘附力的相对大小。当一液滴放置在固体平面上时，液滴能自动地在固体表面铺展开来，或以与固体表面成一定接触角的液滴存在，如图1所示。

2 图1 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示，则当液滴在固体平面上处于平衡位置时，这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零，即 θγγγcos ///A L L S A S += （1） 式中γ S/A 、 γ L/A 、 γ S/L 分别为固-气、液-气和固-液界面张力；θ为液体与固体间的界面和液体表面的切线所夹（包 含液体）的角度，称为接触角（contact angle ），θ在00 -1800 之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度，θ＝90o 可作为润湿与不润湿的界限，θ<90o 时可润湿，θ>90o 时不润湿。 润湿(wetting)的热力学定义是，若固体与液体接触后体系（固体和液体）的自由能G 降低，称为润湿。自由能降低的多少称为润湿度，用W S/L 来表示。润湿可分为三类：粘附润湿（adhesional wetting ）、铺展润湿（spreading wetting ）和浸湿（immersional wetting ）。可从图2看出。 图2 三类润湿 （1） 粘附润湿 如果原有的1m 2 固面和1m 2 液面消失，形成1m 2 固-液界面，则此过程的W A S/L 为： W A S/L ＝γ S/A +γ L/A -γ S/L （2） （2） 铺展润湿 当一液滴在1m 2 固面上铺展时，原有的1m 2 固面和一液滴（面积可忽略不计）均消失，形成1m 2 液面和1m 2 固－液界面，则此过程的W S S/L 为： W S S/L ＝γ S/A -γ L/A -γ S/L （3） （3） 浸湿 当1m 2 固面浸入液体中时，原有的1m 2 固面消失，形成1m 2 固－液界面，则此过程的W I S/L 为：

水平角测量实训测量方案

水平角测量实训测量方案 指导老师：尹冶 组号：第三组 组员：吴骈平卢冠宇雷露曹鑫石潇潇实训地点：金桥餐厅

(一)实训目的： 掌握DJ6型光学经纬仪安方向观测法测水平角的方法以及记录、计算方法 (二)实训要求： 在一个测站上对4个目标做两个测回的方向法 观测，每个组员都要进行两个角度的测量 实训仪器： DJ6型光学经纬仪1台，记录板1块，测伞1把 方法与步骤： 1.一测回操作顺序为： （1）上半测回，盘左，零度方向水平度盘读数应配置在比零度稍大的读数处，从零方向开始，顺时针一次照准各目标，读数，归 零并计算归零差。如果归零差不超过限定规定，则计算零方向 平均值 （2）下半测回，盘右从零方向开始，逆时针依次照准各目标，读数，归零并计算归零差。如果归零差不超过限差规定，则计算零方 向平均值。 （3）计算半测回方向值及一测回平均方向值。 2.进行第二测回观测时，操作方法和步骤与上述相同，仅是盘左零 方向要变换水平度盘要变换水平度盘位置，应配置在比900的读数处。 3.如果同一方向各测回方向值互差不超过限差规定，则计算各测回

平均方向值。所有读数均应当场记入水平角观测手薄中。 4.DJ6型官学经纬仪方向法观测的各项限差如下： 半测回归零差：正负18＂ 同一方向各测回方向值互差：正负24＂ (三)注意事项 1.应旋紧中心连接螺旋和纵轴固定螺旋，防止仪器事故 2.应选择距离稍远、易于照准的清晰目标作为起始方向 3.为避免发生错误，在同一侧回观测过程中，切勿碰动水平度盘变 换手轮，注意观赏保护盖 4.手薄记录、计算一律取至秒 5.观测国策中，照准部水准管气泡偏离居中位置的值不得大于一格。 同一测回内若气泡偏离居中位置大于一格则该测回应重测。不允许在同一个测回内重新整平仪器，不同测回，则允许在测回间重新整平仪器 6.测回间盘左零方向度盘读数应变动1800/n（n为测回数）n=2