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      纤维表面电荷检测方法的研究(八)


      3. 2流动电位法纸浆Zeta电位的测量

      3. 2. 1流动电位法Zeta电位仪构造及测量原理

          SZP04流动电位法Zeta电位仪由测量单兀与真空泵两大部分组成。测量单兀

      又由测量池、微型信息处理器、控制板、数字显示屏和打印机等组成。测量原理

      图如图3. 1所示

          该电位仪的中心兀件是一个由筛网电极、连接套管和环形电极组成的测量池。

      筛网电极安装在过滤容器的下面,用固定螺丝固定,并与真空装置紧密相连。测

      量池必须保持清洁。为了在测量时便十形成纤维塞,测量池做成锥形体。开始测

      量时,使节流阀处十一定的开度,并控制电磁阀的开关,在真空泵的抽吸作用下,

      样品进入测量池,在筛网电极下形成纤维塞或颗粒塞,产生静电层,部分液体通

      过筛网电极进入上部的过滤容器,纤维塞逐渐变实一段时间后,真空泵开始在

      -0. 2 -}- -0. 4b ar之间(即真空压力差约为0. 2bar,以一定的方式变化压力,从}fu

      造成水溶液部分往复流过纤维塞,这样在筛网电极和环形电极之间产生流动电位,

      与此同时测出样品的电导率和真空压力差,然后由信号采集电路把信号送入电脑

      中,电脑进行数据处理,计算出Zeta电位。测量结果显示在电脑上。

          测量电极的材料对测量结果有着比较大的影响。因为在测量过程中,电极会

      发生极化现象,使得测量的微弱信号有着显著的偏差,尤其是对电导率有着很大

      的干扰,极化现象严重的话,甚至会测量出错误的结果,所以应选择不易极化的

      金属材料来做电极。但是如果测量方法选得好,则可以极大的消除电极极化的影

      响。

      3.2.2流动电位法Zeta电位的计算

          由十Zeta电位不能直接测量,所以只能通过辅助量间接地测量或计算出来。

      流动电位法Zeta电位仪通过测量流动电位Es、压力差4P和电导率G等参数训一算

      Zeta电位。根据公式(3. 7)可得:

      3. 2. 3流动电位的测量

          由十实际测量得到的流动电位,是随压差变化的类正弦信号叠加在一缓慢浮动

      信号之上的毫伏级信号,其频率与压差变化的频率一致。其信号性质是由电极的

                                                                                                                                [34]

      特性和液体的特性决定的,该信号几乎淹没在浮动变化的信号之中。除了正确

      选择测量电极以外,还应从硬件电路和软件数据处理上,抑制和消除干扰的影响。

      (1)电路设计

          图3. 2是其流动电位的测量原理。在电极上得到微伏级到毫伏级的电压信号,

      该信号通常不能供给A/D转换器直接使用,必须进行信号放大。通过低通滤波电

      路滤波后,前置放大器对其进行差分放大,通过程控放大器,把信号调张在标准

      信号范围之内,通过A/D转换器,将数据送入计算机进行信号处理。

      其中,HY-6040隔离型A/D板包括程控放大器和数模转换和采样/保持两个环

        il

          流动电位信号经过一个无源低通滤波网络之后,再由精密放大器AD620进行差

      动放大。

        AD620是一种体积小、成本低的高精度单片仪器放大器,只需要一个外部电阻

      就能设置范围为1 }-1000放大倍数。AD620由传统的二运算放大器发展}fU成,

      AD620仪表放大电路是由二个放大器所共同组成,其中的电阻RR*需在放大器

      的电阻通用范围内((1 K,}2, } 10 K,}2,R为固定电阻,我们可以通过调整尺来调

      整放大的增益值,其关系式如式(3. 26所示,必须注意避免每个放大器的饱和

      现象(放大器最大输出为其工作电压士Vdc) 

      虽然AD620由传统的二运算放大器发展}fu成,但一些只要性能却优十二运算放

      大器构成的仪表放大器的设计,如电源宽范围(2.3一士1.8V)设计体积小,功率

      非常低(最大供电电流仅为1.3 mA,因}fu适用十低电压、低功率的应用场合。应

      用非常广泛。AD6208管脚的SOICDIP封装,下面是AD620的性能简介[35][36]

      其主要特点如表3.1所示。

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