進(jìn)口和國產(chǎn)接觸角測(cè)量儀/水滴角測(cè)量儀的主要區(qū)別、優(yōu)缺點(diǎn)有哪些

近年，隨著中國智造概念的興起，一段時(shí)間提出的國產(chǎn)儀器和進(jìn)口儀器的差別化正在日益消亡。以來，進(jìn)口分析測(cè)量儀器與國產(chǎn)分析測(cè)量儀器的區(qū)別在論調(diào)上通常會(huì)被定義為：

1、國產(chǎn)儀器的性和度不如進(jìn)口產(chǎn)品，性能達(dá)不到科研使用要求；

2、進(jìn)口儀器在穩(wěn)定性、精度、使用壽命等方面性能優(yōu)于國產(chǎn)儀器。

3、國產(chǎn)儀器只是簡單的拿來主義，仿制國外儀器是國產(chǎn)儀器廠家通常采用的主要套路，國產(chǎn)儀器只是進(jìn)口儀器的仿制品，在應(yīng)用中問題層出不窮、性能不穩(wěn)定

以上的論調(diào)且不管其是否是進(jìn)口儀器廠商營銷過程采用的陰謀論，為國產(chǎn)儀器廠商設(shè)置的陷井，還是某些特定儀器方面國產(chǎn)儀器確實(shí)存在著的與國外儀器的區(qū)別，然后被進(jìn)口儀器廠商擴(kuò)大到整個(gè)儀器行業(yè)來宣傳。但是，從客戶使用體驗(yàn)來講，國產(chǎn)儀器在用戶使用中的體驗(yàn)性、應(yīng)用需求的滿足度或數(shù)據(jù)可靠性方面確實(shí)存在著不足，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。儀器使用用戶作為科學(xué)研究者，是使用儀器來完成測(cè)試數(shù)據(jù)并作為科學(xué)研究的主要參考，就像醫(yī)生采用檢測(cè)手段檢測(cè)病因一樣，數(shù)據(jù)的可信度是的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。儀器人員一個(gè)常見的觀念是“我購買進(jìn)口的儀器，如果研究結(jié)果出現(xiàn)問題，那是儀器的事情，因而我已經(jīng)買了至少我認(rèn)為是的進(jìn)口儀器了；但是，如果購買了國產(chǎn)的儀器，同樣的出現(xiàn)問題，那么就是購買儀器的人的問題，明明的好的進(jìn)口儀器，為什么化這么多時(shí)間和成本去買一個(gè)有極大數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的國產(chǎn)儀器？” 

因而，國產(chǎn)儀器在進(jìn)口儀器營銷套路和自己技術(shù)研發(fā)和營銷管理的雙重缺陷下，活在了進(jìn)口儀器的陰影之下。銷售額僅占進(jìn)口儀器的30%左右甚至不到。本身*小，加上國產(chǎn)儀器動(dòng)輒采用價(jià)格戰(zhàn)的辦法，互相之間自相殘殺，把市場(chǎng)營銷的這種低價(jià)策略的術(shù)作為企業(yè)生存之本而放棄自主研發(fā)這個(gè)儀器企業(yè)的真正之“本”，國產(chǎn)儀器廠商的利潤一降再降，形成惡性循環(huán)。與進(jìn)口儀器廠商為了保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將利潤進(jìn)一步投入的研發(fā)中，不斷的提供新的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)從簡單的完成測(cè)試任務(wù)和達(dá)到測(cè)試需求的“保航”向提供新研發(fā)需求、新研究方面的“”式戰(zhàn)略的發(fā)展。一進(jìn)一退，進(jìn)口儀器廠商和國產(chǎn)儀器廠商之間的差距越拉越大。不可否認(rèn)，有一些的國產(chǎn)儀器廠商的研發(fā)投入也在不斷的加大，但國產(chǎn)儀器內(nèi)斗之強(qiáng)，互黑手段日盛的環(huán)境下，這些投入研發(fā)的公司或受制于利潤與研發(fā)投放的剪刀差而被擠跨，或一有成果就直接被國外儀器廠商所收購，成了國外儀器廠商的利潤之源。

目前，給國產(chǎn)儀器廠商的藥方不外乎如下幾個(gè)：

1、政策扶持

2、技術(shù)研發(fā) 

3、客戶支持

4、市場(chǎng)營銷（售前、售后等）

等等。

但是，一個(gè)觀念卻沒有被我們所提及或真正體會(huì)到，那就是，我們購買儀器的初心是什么？什么才是我們關(guān)心我們要購買的產(chǎn)品的主要評(píng)價(jià)項(xiàng)目？

我們?yōu)槭裁催x購進(jìn)口儀器而不選購國產(chǎn)儀器，進(jìn)口儀器的性、重復(fù)性、穩(wěn)定性等確實(shí)一項(xiàng)項(xiàng)與國產(chǎn)儀器對(duì)比過了嗎？對(duì)比的依據(jù)是什么？是否有技術(shù)支撐？是否講科學(xué)？

或者在進(jìn)口儀器或國產(chǎn)儀器同時(shí)滿足時(shí)，我們僅僅就從價(jià)格或簡單的民族情節(jié)考慮就選擇國產(chǎn)儀器了？滿足現(xiàn)在這些指標(biāo)就行了？比如說我是學(xué)校，我還在學(xué)本人測(cè)試一個(gè)簡單的指標(biāo)就能夠出研究成果？我想這只是完成了重現(xiàn)別人結(jié)果的實(shí)驗(yàn)，實(shí)際意義多大，還不是很確認(rèn)。

因而，簡單的進(jìn)口或國產(chǎn)的這樣的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)本身就是一個(gè)很明顯的偽命題。我們不可否認(rèn)，在人云亦云的年代，我們極可能偏聽了進(jìn)口儀器廠商，也存在偏聽國產(chǎn)儀器廠商的可能。兼聽而明，我們認(rèn)為回歸本性，回到用戶評(píng)價(jià)以及用戶的需求以及儀器本身的原理、性能、技術(shù)核心等進(jìn)行綜合評(píng)估，才是我們?cè)u(píng)估的為合理的標(biāo)準(zhǔn)。

進(jìn)口與國產(chǎn)儀器之爭(zhēng)在接觸角測(cè)量儀行業(yè)同樣存在，在具體表現(xiàn)方面可能相較于其他儀器同行更為激烈。這主要體現(xiàn)為：

1、“進(jìn)口”儀器廠商的營銷策略基本不講測(cè)量技術(shù)和測(cè)試原理以及與客戶的適用性，簡單而粗暴地采用“美國”、“德國”、“法國”或“瑞典”這樣的字眼。后成了列強(qiáng)爭(zhēng)哪國的地步。

2、國產(chǎn)儀器廠商模仿現(xiàn)象非常突出。通常僅僅提供了簡單數(shù)顯顯微鏡的測(cè)量幾何尺度的圓擬合、橢圓擬合或切線法（二次曲線、復(fù)合曲線）這樣的界面化學(xué)測(cè)量技術(shù)20世紀(jì)50－80年代的技術(shù)。在軟件算法與脫軌很嚴(yán)重的情況下，硬件設(shè)計(jì)以簡單的模擬為主要表現(xiàn)，而不講技術(shù)原理是否符合測(cè)量接觸角測(cè)量的目的以及是否能夠結(jié)合測(cè)量算法。

3、國產(chǎn)儀器廠商采用簡單的價(jià)格戰(zhàn)的方式以及惡意詆毀競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的市場(chǎng)營銷的術(shù)的辦法，無視客戶的真正需求，在測(cè)試方面無法給予客戶更多的支持以及技術(shù)線路的引導(dǎo)。

作為一種性強(qiáng)的物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)量儀器，接觸角測(cè)量儀接觸角測(cè)量儀是一種界面化學(xué)領(lǐng)域的物性測(cè)試儀器。常規(guī)意義上的接觸角測(cè)量儀是指通過視頻攝像的方式，將形成的液滴圖像捕捉后，再通過圖像識(shí)別算法，將液滴輪廓圖像的邊緣輪廓識(shí)別后，再采用相應(yīng)的分析算法將接觸角值分析得出的測(cè)試儀器。而水滴角測(cè)量儀是特指采用蒸餾水或超純水作為探針液體，用于測(cè)試固體材料的水滴接觸角值的測(cè)量儀器。因而，接觸角測(cè)量儀相對(duì)而言與水滴角測(cè)量儀的區(qū)別在于接觸角測(cè)量儀滴出液體的考慮更多一些或注射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，接觸角測(cè)量儀要求更為復(fù)雜、應(yīng)用面要求更廣泛一些。比如，探針液體是蒸餾水時(shí)，我們僅僅需要考慮如何確保蒸餾水不被二次污染的問題，但是接觸角測(cè)量儀，如采用一些特殊探針液體時(shí)則需要考慮進(jìn)液器的避光問題；采用有機(jī)溶劑時(shí)則需要考慮相溶性問題；采用酸堿液體時(shí)考慮耐受性問題；采用有粘度樣品時(shí)需要考慮如何滴出高粘度樣品等等。

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，各個(gè)接觸角測(cè)量儀或水滴角測(cè)量儀的廠商的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)可以很簡單的被用戶、各競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所獲得。因而，如果此時(shí)試圖采用簡單的復(fù)制、粘貼的方式進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)對(duì)比，評(píng)估結(jié)果只能導(dǎo)向，哪家價(jià)格便宜？或者直接來一句，他們的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的、不穩(wěn)定的，只能采購進(jìn)口儀器這樣的簡單而粗暴的評(píng)估體系中去。而終受傷的情況只能是客戶自己：

買了很便宜的接觸角測(cè)量儀后，發(fā)現(xiàn)其測(cè)試軟件經(jīng)常無法測(cè)試一些圖片，還是簡單的圓、橢圓基至WH法（量高）這樣的連自己都無法說服自己的數(shù)據(jù)；

買了貴的接觸角測(cè)量儀后，發(fā)現(xiàn)其使用起來并非自己所想的那么好，有些圖片無法識(shí)別，明顯看到圖像邊緣沒有擬合上，也無法完成了些新的應(yīng)用；

一、從接觸角測(cè)量儀或水滴角測(cè)量儀的定義、原理來分析接觸角測(cè)量儀的設(shè)計(jì)理念問題

從如上所提及的接觸角測(cè)量儀或水滴角測(cè)量儀的原理來講，接觸角測(cè)量是側(cè)視條件下拍攝液滴的圖像輪廓，因而，接觸角測(cè)量儀或水滴角測(cè)量儀的核心技術(shù)設(shè)計(jì)在于：

1、如何確保樣品臺(tái)面上樣品上表面的水平度？

2、以及如何確保樣品上表面水平度的條件下鏡頭或相機(jī)的水平度與此保持一致？

3、如何驗(yàn)證接觸角測(cè)值結(jié)果的可靠性？是2維條件下的玻璃標(biāo)定板還是3D條件下的紅寶石球？有沒有證據(jù)證明2D好還是3D好?

4、進(jìn)而，如果樣品臺(tái)面不水平或無法調(diào)整水平時(shí)，如何確保此時(shí)的角度值左、右差別的結(jié)果被可靠、可信的測(cè)得？測(cè)試結(jié)果是否有理論依據(jù)的被修正？

如上部分是否進(jìn)行過了論證？

當(dāng)然，硬件部分的還有其他的一些項(xiàng)目需要論證。但論證的重點(diǎn)還是要抓住核心的。比如，不能盡顧著手持便攜式接觸角測(cè)量儀的便攜而忘記了核心的俯視條件下接觸角測(cè)值的巨大誤差，通常便攜式的接觸角測(cè)量儀的俯視是不能通過軟件修正了；便攜接觸角測(cè)量儀的應(yīng)用之一，大液晶屏如100寸，由于角度非常小，通常不是采用便攜式的方式測(cè)量，只能通過超遠(yuǎn)工作距離如2米的工業(yè)遠(yuǎn)心鏡頭實(shí)現(xiàn)的，且測(cè)試算法為阿莎算法。便攜式接觸角測(cè)量儀通常采用塑料的進(jìn)液零件如部分進(jìn)口儀器廠商的儀器，此時(shí)相溶性是否合理需要認(rèn)真評(píng)估。

總之，論證過程應(yīng)結(jié)合自己的實(shí)際需求，實(shí)際測(cè)試要求來確認(rèn)，并非簡單的國產(chǎn)、進(jìn)口這樣的區(qū)別，更非價(jià)格低、高這樣的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

如上的論證，我們提供的參考方案如下，供參考：

1、樣品臺(tái)控制提供微分頭控制二維精密光學(xué)水平調(diào)整臺(tái)（注：這個(gè)部件通常應(yīng)用于激光或量子計(jì)算機(jī)的鏡架部分，二維水平調(diào)整精度非常高）

2、鏡頭的水平控制提供鏡頭與樣品臺(tái)同時(shí)旋轉(zhuǎn)的蝸輪蝸桿光學(xué)旋轉(zhuǎn)臺(tái)以及鏡頭的微分頭控制一維水平調(diào)整臺(tái)（注：這樣的設(shè)計(jì)可以地將前進(jìn)、后退角、滾動(dòng)角、本征接觸角所用的機(jī)構(gòu)與鏡頭的水平控制結(jié)合起來，如果沒有滾動(dòng)平臺(tái)，則需要采用微分頭控制二維水平控制臺(tái)）

3、采用3D紅寶石球檢定工具。（注：通過檢定工具上的千分表讀取高度值以及微分級(jí)精度紅寶石球的直徑，計(jì)算得出相應(yīng)的接觸角度值。通過接觸角測(cè)量儀測(cè)得的角度值與這個(gè)計(jì)算得到的角度值進(jìn)行對(duì)比。如果角度值偏差超過需求范圍，則調(diào)樣品臺(tái)面的水平和鏡頭的俯視角度、水平度，進(jìn)而完成接觸角測(cè)量儀的校準(zhǔn)工作。）（2D玻璃板無3D立體效果，無法調(diào)校儀器，精度方面無法達(dá)到微米級(jí)精度）

4、采用ADSA（阿莎算法），能夠分辨左、右接觸角的微小變化。（注：通過分析左、右接觸角的變化，可以迅速判斷材料本身的接觸角滯后、均勻度、清潔度等，無需多個(gè)液滴滴出后再得到結(jié)果）

二、進(jìn)口、國產(chǎn)這樣的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)在接觸角測(cè)量儀行業(yè)可能是一個(gè)偽命題

當(dāng)今世界一體化的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略下，我們很難實(shí)現(xiàn)一個(gè)公司完成所有零件的自已制造的，接觸角測(cè)量儀通常是將各個(gè)部件進(jìn)行集成，而集成過程中，接觸角測(cè)量儀生產(chǎn)廠的設(shè)計(jì)理念才是為核心的。事實(shí)上，我們也不能以這種集成商的地域進(jìn)行簡單的儀器的區(qū)分。美國的公司就一定是好的？德國的公司一定比美國的更好？中國的一定是性價(jià)比高的？這樣的判斷我們認(rèn)為均是片面的。

比如，美國的接觸角測(cè)量儀與德國的接觸角測(cè)量儀，在主要配件方面如下表所述，您得出的結(jié)論會(huì)是什么？

如上表格說明美國的就是好的？也不一定，這個(gè)得視具體整體設(shè)計(jì)的合理性是否更為合理。拿一堆的東西拼起來的不一定還是的，關(guān)鍵得看是否這樣的設(shè)計(jì)有科學(xué)依據(jù)，是否可以整體協(xié)調(diào)，是否可以用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證？當(dāng)然，我們也不能簡單的以德國的東西就是好的或者德國的儀器使用的多這樣的簡單標(biāo)準(zhǔn)來說事而無視接觸角測(cè)量的精度、設(shè)計(jì)原理。比如齒輪齒條的結(jié)構(gòu)在接觸角儀應(yīng)用于升降時(shí)就是精度差，且易往下自然滑動(dòng)，這個(gè)也不是不爭(zhēng)的事實(shí)。關(guān)鍵看這個(gè)功能是否是影響整體性能的比較關(guān)注的指標(biāo)。

美國的配件提供商包括了美國、德國、中國等各個(gè)地方，您能說他是哪個(gè)國家的？德國的配件即使全是德國的，且不論是否*，僅就性能而言，是否是合理的，滿足測(cè)試應(yīng)用了？德國的技術(shù)總工程師或設(shè)計(jì)主要負(fù)責(zé)人是中國人，能說他是中國的？

所以，在世界經(jīng)濟(jì)一體化條件下，中國、美國、德國或者任何一個(gè)國家的儀器制造均無法避免的采購了世界各地的配件。中國、德國或美國僅僅是其公司的注冊(cè)地而已。注冊(cè)地與儀器的性能可能存在一點(diǎn)關(guān)系，但這種關(guān)系從儀器的性能或技術(shù)而言，與這個(gè)公司的技術(shù)開發(fā)人員有關(guān)。因而，我們認(rèn)為，儀器的生命在于測(cè)量精度和可靠性，而我們?cè)u(píng)估的視角應(yīng)回歸這里：

1、測(cè)量精度，控制方便性；

2、測(cè)量精度如何確?？煽啃?，是否有經(jīng)得起推敲的驗(yàn)證或檢測(cè)辦法同時(shí)提供；這里的方法不是簡單的一個(gè)測(cè)試報(bào)告，而應(yīng)看測(cè)試報(bào)告中對(duì)應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)或方法。方法決定了精度以及方法是否有效。

3、測(cè)量儀器是否能夠提供技術(shù)路線。也就是測(cè)量技術(shù)的未來。在研究辦法層出不窮的時(shí)代，一個(gè)測(cè)試技術(shù)并非可以適用于各種復(fù)雜而多變的測(cè)試要求，儀器廠家與用戶間的互動(dòng)以及是關(guān)鍵之中的關(guān)鍵。

因而，在技術(shù)先性性以及數(shù)據(jù)可靠性解決的條件下，國產(chǎn)、進(jìn)口之爭(zhēng)是實(shí)也成了多余。

三、脫離了硬件評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)后，接觸角測(cè)量儀或水滴角測(cè)量儀的軟件算法才是核心。

1、Young-Laplace方程擬合是接觸角測(cè)量的基本要求。沒有Young-Laplace方程擬合算法，根本不能視為接觸角測(cè)量。

接觸角測(cè)量儀的原理為側(cè)視條件下拍照。而接觸角表征的是固體與液體、氣體三相間的界面化學(xué)性質(zhì)。事實(shí)上，界面化學(xué)性質(zhì)與簡單的圓、橢圓或曲線什么的不相關(guān)，也不會(huì)簡單到這個(gè)程度。目前，被界面化學(xué)領(lǐng)域所接受的公式為Young-Laplace方程。

比如旋轉(zhuǎn)滴時(shí)離散后的Young-Laplace方程如下所示：

方程中包括了表面張力、重力、接觸角、浮力、離心力等各個(gè)參數(shù)項(xiàng)。通過擬合液滴輪廓邊緣，再將邊緣坐標(biāo)與方程曲線進(jìn)行小二乘后，即可分析得出相應(yīng)的表面張力、重力、接觸角、體積等值。

因而，Young-Laplace方程才是與真正界面化學(xué)領(lǐng)域的接觸角或水滴角相關(guān)的算法。而其他的如圓擬合、橢圓擬合、切線法均有其適用條件，在很多條件下由于其精度、重復(fù)性、可靠性無法達(dá)到界面化學(xué)測(cè)量要求而不被采用。

2、Young-Laplace算法擬合效果如何評(píng)估

事實(shí)上，評(píng)估Young-Laplace方程擬合效果的簡單的辦法即為，看接觸基線上方一段區(qū)間內(nèi)液滴輪廓線的邊緣（通常是黑色的）與擬合線的邊緣是否保持重合。如下圖片所示：

這張圖片的擬合中，明顯的看到接觸基線位置以上部分?jǐn)M合線（綠色）沒有將液滴輪廓（黑色）所覆蓋或?qū)崿F(xiàn)重合，此時(shí)，擬合線偏向內(nèi)側(cè)，因而，測(cè)值結(jié)果很容易理解為偏大。

再看看這張擬合圖片，效果就會(huì)好得多。

當(dāng)然，近期我們發(fā)現(xiàn)部分軟件提供商通過加粗?jǐn)M合線后，將本來沒有擋住或重合部分的液滴輪廓進(jìn)行的遮擋，我們建議用戶在選購時(shí)一定要注意。這樣的遮擋是會(huì)明顯出現(xiàn)數(shù)據(jù)的誤導(dǎo)的，測(cè)值數(shù)據(jù)的可信度將會(huì)大大降低。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，如果擬合輪廓線往液滴輪廓線內(nèi)收縮1像素左右，導(dǎo)致的角度值誤差約為6%－9%左右。如下表所示：

總之，接觸角測(cè)量儀或水滴角測(cè)量儀行業(yè)，我們認(rèn)為不能簡單的以國產(chǎn)或進(jìn)口，美國、中國、德國，或者以誰家數(shù)量多少以評(píng)估儀器的性能或選購儀器。這樣的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)容易造成用戶自身的傷害。在選購接觸角測(cè)量儀或水滴角測(cè)量儀時(shí)，我們建議根據(jù)自身的實(shí)際測(cè)試需求，與供應(yīng)商討論一個(gè)更為合適的解決方案。

比如，僅僅是想完成一個(gè)論文的寫作，測(cè)試幾組數(shù)據(jù)，那么，買一個(gè)貴的所謂的進(jìn)口儀器，也沒有這個(gè)必要；而此時(shí)，因?yàn)閮r(jià)格便宜，隨便買一個(gè)價(jià)格便宜的國產(chǎn)的儀器，數(shù)據(jù)采用橢圓擬合或簡單的Young-Laplace方程擬合，沒有參考文獻(xiàn)，論文的質(zhì)量也不能得到，此時(shí)也是得不償失的。所以，這種情況下，其他的方案如借用儀器才是不錯(cuò)的選擇。

再如，工廠進(jìn)行批量化數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，儀器的重復(fù)性與數(shù)據(jù)可比性、數(shù)據(jù)可追溯性、可靠性才是關(guān)鍵。工廠也需要向其用戶提供一個(gè)可靠性的證明。此時(shí)，如果工廠沒有證據(jù)證明其數(shù)據(jù)是對(duì)的或者僅僅拿出一個(gè)玻璃校定板（哪怕有）來作證，此時(shí)的可信度有多高就可想而知了。此時(shí)，我們需要的是的、講科學(xué)的、經(jīng)得起的儀器。因而，3D紅寶石球檢定工具、擬合線保存在每張圖片上、數(shù)據(jù)可追溯才是關(guān)鍵。

當(dāng)然，如上僅僅是我們的一家之言，在具體采購或選購中每個(gè)用戶均有其特殊的不同需求，只有結(jié)合不同的需求，提供不同的解決方案，為客戶實(shí)現(xiàn)利潤增長或價(jià)值增長，才是上海梭倫或美國科諾所倡導(dǎo)的顧問式營銷理念的關(guān)鍵。

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