3 被測電位差信號處理 實際所測量到的兩電極間的電位差，為一隨著漿塞運動變化的類正弦信號迭加在一緩慢浮動信號之上的mV級信號，其頻率與漿塞運動頻率一致。其信號的性質是由電極的特性和液體的特性決定的，該信號幾乎淹沒在浮動變化的信號中，對這種信號的處理，用閥值比較的方法，但對于緩變浮動信號不合適。使用變增益放大器對浮動信號進行補償校正，是階梯狀放大，隨著放大系數的改變，有效信號的放大倍數亦階梯狀隨動，信號檢測的精度時高時低。針對Zeta電位信號的特點，本裝置采用的是恒定放大系數，用單片機實時補償浮動信號的方法?！ ∮捎趯eta電位信號的處理，需要較快精確的數據采集和大量的數值運算，所以采用16位單片計算機80C196KB。測量電路結構如圖2所示。圖2 測量電路結構圖3 電位信號與輸出信號 電位信號，如圖3（a）所示，經過儀用放大器A1放大，其輸出V0與計算機輸出的補償浮動信號，經第二級緩沖放大器A2差分放大后，輸出值為期望信號Vz。計算機用14位并行轉換芯片AD779KN 對浮動信號檢測，得到V0的數列值{V01，V02，V03……}。經過該電路處理后的信號輸出如圖3（b）所示。 在求解得到當前周期內的最小值和最大值及其前3個周期內的最小值與最大值，即：Vmin（n-3）、Vmin（n-2）、Vmin（n-1）、Vmmin（n）及時間tn-3、tn-2、tn-1、tn后，可利用Newton差值公式求得 Vmin（t）=C0+C1t+C2t2+C3t3，該函數表示了浮動信號的補償值的變化規(guī)律。外推下一步在[tn tn+1]內校正補償值V（t）=Vmin（t） 。令單片機的采樣運算求解輸出補償量的周期tc遠小于紙漿流動電位的變化周期TP。由于本文中采用高速并行A/D轉換芯片及高速D/A轉換芯片，并用快速牛頓插值求解算法可滿足tc<<TP?！ 討B(tài)實時求解交變信號的最小、最大值：單片機高速采集電路的放大輸出值V0產生離散數值序列。通過求Vi=f（ti）的導數及判別導數的變化率，可求Vmin產生的時刻，f′（t）由-→0→+變化時為 f′（t）=0，則f（t）是Vmix；而f′（t）由+→0→-變化時 f′（t）＝０，則f（t）為Vmin。為了對A/D采樣更加精確，在數據處理中使用去掉最大值及最小值與快速加權中值濾波法處理進一步提高了求Vmix和Vmin的精度。其方法是對數列中的N個數據，開辟一窗口包含N個數據。數據窗隨著時間平移，去掉一大一小2個數據，做N-2個數據的加權中值濾波，送入數據隊列中。 4 軟件結構 檢測裝置軟件采用PLM96高級語言編寫，分為三層模塊。第一層硬件資源驅動程序模塊包括：AD驅動程序，DA驅動程序，顯示驅動程序，鍵盤輸入驅動程序。第二層應用模塊包括：測量動作邏輯控制程序模塊，數據采樣尋凹點數據處理模塊，樣條函數求解模塊，求解單步補償輸出量程序模塊，流動電位求解與Zeta電位數據序列濾波處理模塊。第三層為人機交互模塊，包括測量裝置所需固化參數與數據表格及輸入模塊，測量過程狀態(tài)與測量結果顯示模塊，Zeta電位模擬量輸出模塊，RS485通訊模塊?！ ? 結束語 該裝置通過實測數據表明，其結果與實驗室專用離線Zeta電位測量儀測試結果相吻合，該裝置能實時顯示測定的數據，并快速作數值處理，克服了低頻浮動信號的測量難點。
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