進口和國產接觸角測量儀/水滴角測量儀的主要區(qū)別、優(yōu)缺點有哪些

近年，隨著中國智造概念的興起，一段時間提出的國產儀器和進口儀器的差別化正在日益消亡。以來，進口分析測量儀器與國產分析測量儀器的區(qū)別在論調上通常會被定義為：

1、國產儀器的性和度不如進口產品，性能達不到科研使用要求；

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

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

以上的論調且不管其是否是進口儀器廠商營銷過程采用的陰謀論，為國產儀器廠商設置的陷井，還是某些特定儀器方面國產儀器確實存在著的與國外儀器的區(qū)別，然后被進口儀器廠商擴大到整個儀器行業(yè)來宣傳。但是，從客戶使用體驗來講，國產儀器在用戶使用中的體驗性、應用需求的滿足度或數(shù)據可靠性方面確實存在著不足，這是不爭的事實。儀器使用用戶作為科學研究者，是使用儀器來完成測試數(shù)據并作為科學研究的主要參考，就像醫(yī)生采用檢測手段檢測病因一樣，數(shù)據的可信度是的評價標準。儀器人員一個常見的觀念是“我購買進口的儀器，如果研究結果出現(xiàn)問題，那是儀器的事情，因而我已經買了至少我認為是的進口儀器了；但是，如果購買了國產的儀器，同樣的出現(xiàn)問題，那么就是購買儀器的人的問題，明明的好的進口儀器，為什么化這么多時間和成本去買一個有極大數(shù)據風險的國產儀器？” 

因而，國產儀器在進口儀器營銷套路和自己技術研發(fā)和營銷管理的雙重缺陷下，活在了進口儀器的陰影之下。銷售額僅占進口儀器的30%左右甚至不到。本身*小，加上國產儀器動輒采用價格戰(zhàn)的辦法，互相之間自相殘殺，把市場營銷的這種低價策略的術作為企業(yè)生存之本而放棄自主研發(fā)這個儀器企業(yè)的真正之“本”，國產儀器廠商的利潤一降再降，形成惡性循環(huán)。與進口儀器廠商為了保持技術優(yōu)勢，將利潤進一步投入的研發(fā)中，不斷的提供新的技術路線，實現(xiàn)從簡單的完成測試任務和達到測試需求的“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。一進一退，進口儀器廠商和國產儀器廠商之間的差距越拉越大。不可否認，有一些的國產儀器廠商的研發(fā)投入也在不斷的加大，但國產儀器內斗之強，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，給國產儀器廠商的藥方不外乎如下幾個：

1、政策扶持

2、技術研發(fā) 

3、客戶支持

4、市場營銷（售前、售后等）

等等。

但是，一個觀念卻沒有被我們所提及或真正體會到，那就是，我們購買儀器的初心是什么？什么才是我們關心我們要購買的產品的主要評價項目？

我們?yōu)槭裁催x購進口儀器而不選購國產儀器，進口儀器的性、重復性、穩(wěn)定性等確實一項項與國產儀器對比過了嗎？對比的依據是什么？是否有技術支撐？是否講科學？

或者在進口儀器或國產儀器同時滿足時，我們僅僅就從價格或簡單的民族情節(jié)考慮就選擇國產儀器了？滿足現(xiàn)在這些指標就行了？比如說我是學校，我還在學本人測試一個簡單的指標就能夠出研究成果？我想這只是完成了重現(xiàn)別人結果的實驗，實際意義多大，還不是很確認。

因而，簡單的進口或國產的這樣的評估標準本身就是一個很明顯的偽命題。我們不可否認，在人云亦云的年代，我們極可能偏聽了進口儀器廠商，也存在偏聽國產儀器廠商的可能。兼聽而明，我們認為回歸本性，回到用戶評價以及用戶的需求以及儀器本身的原理、性能、技術核心等進行綜合評估，才是我們評估的為合理的標準。

進口與國產儀器之爭在接觸角測量儀行業(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、“進口”儀器廠商的營銷策略基本不講測量技術和測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。后成了列強爭哪國的地步。

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

3、國產儀器廠商采用簡單的價格戰(zhàn)的方式以及惡意詆毀競爭對手的市場營銷的術的辦法，無視客戶的真正需求，在測試方面無法給予客戶更多的支持以及技術線路的引導。

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

在網絡時代，各個接觸角測量儀或水滴角測量儀的廠商的技術參數(shù)指標可以很簡單的被用戶、各競爭對手所獲得。因而，如果此時試圖采用簡單的復制、粘貼的方式進行技術指標對比，評估結果只能導向，哪家價格便宜？或者直接來一句，他們的數(shù)據不準的、不穩(wěn)定的，只能采購進口儀器這樣的簡單而粗暴的評估體系中去。而終受傷的情況只能是客戶自己：

買了很便宜的接觸角測量儀后，發(fā)現(xiàn)其測試軟件經常無法測試一些圖片，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；

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

一、從接觸角測量儀或水滴角測量儀的定義、原理來分析接觸角測量儀的設計理念問題

從如上所提及的接觸角測量儀或水滴角測量儀的原理來講，接觸角測量是側視條件下拍攝液滴的圖像輪廓，因而，接觸角測量儀或水滴角測量儀的核心技術設計在于：

1、如何確保樣品臺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的水平度與此保持一致？

3、如何驗證接觸角測值結果的可靠性？是2維條件下的玻璃標定板還是3D條件下的紅寶石球？有沒有證據證明2D好還是3D好?

4、進而，如果樣品臺面不水平或無法調整水平時，如何確保此時的角度值左、右差別的結果被可靠、可信的測得？測試結果是否有理論依據的被修正？

如上部分是否進行過了論證？

當然，硬件部分的還有其他的一些項目需要論證。但論證的重點還是要抓住核心的。比如，不能盡顧著手持便攜式接觸角測量儀的便攜而忘記了核心的俯視條件下接觸角測值的巨大誤差，通常便攜式的接觸角測量儀的俯視是不能通過軟件修正了；便攜接觸角測量儀的應用之一，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量，只能通過超遠工作距離如2米的工業(yè)遠心鏡頭實現(xiàn)的，且測試算法為阿莎算法。便攜式接觸角測量儀通常采用塑料的進液零件如部分進口儀器廠商的儀器，此時相溶性是否合理需要認真評估。

總之，論證過程應結合自己的實際需求，實際測試要求來確認，并非簡單的國產、進口這樣的區(qū)別，更非價格低、高這樣的判斷標準。

如上的論證，我們提供的參考方案如下，供參考：

1、樣品臺控制提供微分頭控制二維精密光學水平調整臺（注：這個部件通常應用于激光或量子計算機的鏡架部分，二維水平調整精度非常高）

2、鏡頭的水平控制提供鏡頭與樣品臺同時旋轉的蝸輪蝸桿光學旋轉臺以及鏡頭的微分頭控制一維水平調整臺（注：這樣的設計可以地將前進、后退角、滾動角、本征接觸角所用的機構與鏡頭的水平控制結合起來，如果沒有滾動平臺，則需要采用微分頭控制二維水平控制臺）

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精度紅寶石球的直徑，計算得出相應的接觸角度值。通過接觸角測量儀測得的角度值與這個計算得到的角度值進行對比。如果角度值偏差超過需求范圍，則調樣品臺面的水平和鏡頭的俯視角度、水平度，進而完成接觸角測量儀的校準工作。）（2D玻璃板無3D立體效果，無法調校儀器，精度方面無法達到微米級精度）

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，無需多個液滴滴出后再得到結果）

二、進口、國產這樣的評估標準在接觸角測量儀行業(yè)可能是一個偽命題

當今世界一體化的經濟戰(zhàn)略下，我們很難實現(xiàn)一個公司完成所有零件的自已制造的，接觸角測量儀通常是將各個部件進行集成，而集成過程中，接觸角測量儀生產廠的設計理念才是為核心的。事實上，我們也不能以這種集成商的地域進行簡單的儀器的區(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？中國的一定是性價比高的？這樣的判斷我們認為均是片面的。

比如，美國的接觸角測量儀與德國的接觸角測量儀，在主要配件方面如下表所述，您得出的結論會是什么？

如上表格說明美國的就是好的？也不一定，這個得視具體整體設計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，關鍵得看是否這樣的設計有科學依據，是否可以整體協(xié)調，是否可以用一個標準驗證？當然，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準來說事而無視接觸角測量的精度、設計原理。比如齒輪齒條的結構在接觸角儀應用于升降時就是精度差，且易往下自然滑動，這個也不是不爭的事實。關鍵看這個功能是否是影響整體性能的比較關注的指標。

美國的配件提供商包括了美國、德國、中國等各個地方，您能說他是哪個國家的？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，滿足測試應用了？德國的技術總工程師或設計主要負責人是中國人，能說他是中國的？

所以，在世界經濟一體化條件下，中國、美國、德國或者任何一個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地而已。注冊地與儀器的性能可能存在一點關系，但這種關系從儀器的性能或技術而言，與這個公司的技術開發(fā)人員有關。因而，我們認為，儀器的生命在于測量精度和可靠性，而我們評估的視角應回歸這里：

1、測量精度，控制方便性；

2、測量精度如何確?？煽啃裕欠裼薪浀闷鹜魄玫尿炞C或檢測辦法同時提供；這里的方法不是簡單的一個測試報告，而應看測試報告中對應的測試標準或方法。方法決定了精度以及方法是否有效。

3、測量儀器是否能夠提供技術路線。也就是測量技術的未來。在研究辦法層出不窮的時代，一個測試技術并非可以適用于各種復雜而多變的測試要求，儀器廠家與用戶間的互動以及是關鍵之中的關鍵。

因而，在技術先性性以及數(shù)據可靠性解決的條件下，國產、進口之爭是實也成了多余。

三、脫離了硬件評估標準后，接觸角測量儀或水滴角測量儀的軟件算法才是核心。

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

接觸角測量儀的原理為側視條件下拍照。而接觸角表征的是固體與液體、氣體三相間的界面化學性質。事實上，界面化學性質與簡單的圓、橢圓或曲線什么的不相關，也不會簡單到這個程度。目前，被界面化學領域所接受的公式為Young-Laplace方程。

比如旋轉滴時離散后的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、離心力等各個參數(shù)項。通過擬合液滴輪廓邊緣，再將邊緣坐標與方程曲線進行小二乘后，即可分析得出相應的表面張力、重力、接觸角、體積等值。

因而，Young-Laplace方程才是與真正界面化學領域的接觸角或水滴角相關的算法。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、重復性、可靠性無法達到界面化學測量要求而不被采用。

2、Young-Laplace算法擬合效果如何評估

事實上，評估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擬合線（綠色）沒有將液滴輪廓（黑色）所覆蓋或實現(xiàn)重合，此時，擬合線偏向內側，因而，測值結果很容易理解為偏大。

再看看這張擬合圖片，效果就會好得多。

當然，近期我們發(fā)現(xiàn)部分軟件提供商通過加粗擬合線后，將本來沒有擋住或重合部分的液滴輪廓進行的遮擋，我們建議用戶在選購時一定要注意。這樣的遮擋是會明顯出現(xiàn)數(shù)據的誤導的，測值數(shù)據的可信度將會大大降低。從實驗結果來看，如果擬合輪廓線往液滴輪廓線內收縮1像素左右，導致的角度值誤差約為6%－9%左右。如下表所示：

總之，接觸角測量儀或水滴角測量儀行業(yè)，我們認為不能簡單的以國產或進口，美國、中國、德國，或者以誰家數(shù)量多少以評估儀器的性能或選購儀器。這樣的評估標準容易造成用戶自身的傷害。在選購接觸角測量儀或水滴角測量儀時，我們建議根據自身的實際測試需求，與供應商討論一個更為合適的解決方案。

比如，僅僅是想完成一個論文的寫作，測試幾組數(shù)據，那么，買一個貴的所謂的進口儀器，也沒有這個必要；而此時，因為價格便宜，隨便買一個價格便宜的國產的儀器，數(shù)據采用橢圓擬合或簡單的Young-Laplace方程擬合，沒有參考文獻，論文的質量也不能得到，此時也是得不償失的。所以，這種情況下，其他的方案如借用儀器才是不錯的選擇。

再如，工廠進行批量化數(shù)據測量時，儀器的重復性與數(shù)據可比性、數(shù)據可追溯性、可靠性才是關鍵。工廠也需要向其用戶提供一個可靠性的證明。此時，如果工廠沒有證據證明其數(shù)據是對的或者僅僅拿出一個玻璃校定板（哪怕有）來作證，此時的可信度有多高就可想而知了。此時，我們需要的是的、講科學的、經得起的儀器。因而，3D紅寶石球檢定工具、擬合線保存在每張圖片上、數(shù)據可追溯才是關鍵。

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

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