恒温混匀仪校准装置的设计和验证

摘 要：文章简单介绍了恒温混匀仪结构和用途。详细阐述了其校准装置的设计，以及对所设计的校准装置的技术指标进行验证。

关键词：恒温混匀仪；校准装置；校准

1 概述

恒温混匀仪是样品孵化、催化、混匀以及保存等反应过程的自动化工具。它控温精度高，制样平行性好，用以替代传统的水浴装置， 可广泛应用于各种样品的培养、保存和反应，应用行业遍及医药、化工、食品安全、质检、环境等。

恒温混匀仪按照其结构和用途的不同又被称为恒温振荡器、恒温孵育器、恒温金属浴、干式恒温器等。它的工作原理是采用了直流无刷电机以及微处理技术结合智能化PID 控制能够在达到目标温度后快速的保持稳定，并使用金属等温块来保证孔间温度的均一性。对于ph值、酶的活性、微生物生长与存活等，温度都是重要的影响因素。所以恒温混匀仪温度参数的准确性对实验结果有着巨大的影响。其技术指标如下：

控温范围：-10℃～100℃

温度均匀性：±（0.3～1.0）℃

温度稳定性：±（0.3～1.0）℃

温度显示分辨率：0.1℃或1℃

2 校准装置的设计

各行业在使用恒温混匀仪时，对其实际温度、温度均匀度、温度波动度都有不同的要求。另外这三项也是各种温度类计量器具都比较关注的项目。因此恒温混匀仪校准装置的校准项目就包括这三项。

以前常规使用的都是T型或K型热电偶，此类传感器的优点是反应迅速，使用方便，经济实惠，缺点是准确性较差。随着恒温混匀仪技术指标的提高，已经不符合校准要求了。第二是铂热电阻，优点是准确性高，缺点是反应慢。第三是热敏电阻，相比热电偶和铂电阻，热敏电阻温度计优点：体积小、反应快、使用方便，适合的量程和准确性。为了保证测试精度和适应模块大小，计划采用热敏电阻当做测温传感器。

而针对传感器的外型，将原有的热电偶前端小等温块的结构加以改进。将铝制外壳掏空，将热敏电阻埋入其中，用导热硅胶填充封装。

经过对各个厂商生产的恒温混匀仪的技术资料的查找，发现恒温混匀仪的试管孔尺寸是直径（6～40）mm，深度则需要分情况，直径（6～10）mm深度是20mm，直径（12～40）mm的深度则是40mm。为了实用以及经济性考虑，希望传感器的规格尺寸尽可能少，于是根据深度不同，选取6mm 以及12mm 作为传感器的外形尺寸。

3 设计的验证

3.1 不同空隙大小对温度校准的影响

在初步确定的传感器种类和外形结构后，需要通过实验来分析它们的适用范围。

为了进行实验，制作了2个包括以上各直径尺寸的金属等温块，孔深分别为20mm和40mm，将其放入恒温槽来模拟恒温混匀仪的温度环境。

首先进行测试的是直径6mm传感器， 在我们将它分别放入了管深20mm直径6mm、 8mm、 10mm、 12mm试管孔中。选取-10℃、50℃以及100℃进行试验，等待温度稳定后，试验数据列表如表1。

由表1可见，对于直径6mm，以及8mm的试管孔，6mm传感器的测量误差<0.1℃；10mm试管孔在加入棉花后，测量误差<0.1℃；12mm试管孔测总是>0.1℃。

然后进行测试的是直径12mm传感器，将它分别放入了管深40mm直径12mm、 16mm、 20mm、 26mm试管孔中。选取-10℃、50℃以及100℃进行试验，等待温度稳定后，试验数据列表如表2。

由表2可见，直径12mm、16mm的试管孔，12mm传感器的测量误差<0.1℃；20mm试管孔在加入棉花后，测量误差<0.1℃；26mm试管孔测总是>0.1℃。

3.2 传感器放入不同深度对温度校准的影响

虽然现有的恒温混匀仪没有孔深20mm直径（13～40）的试管孔，但为了测试传感器放入不同深度对温度校准的影响，还是在等温块上预留了模拟用的试管孔。并将直径12mm的传感器放入其中进行了测试，数据列表如表3。

由表3可见，直径≥12mm、孔深20mm的试管孔中，只有12mm的试管孔对于12mm的传感器测量误差在0.1℃以内。

4 结束语

通过以上实验和相关分析，此2种规格的传感器适用于校准常规的恒温混匀仪，测量误差都在0.1℃以内。于是将热敏电阻制作2组每组6个传感器。尺寸分别为直径6mm高8mm以及直径12mm高20mm。将传感器连入数据采集器，并联通电脑；将其分度表输入电脑，制成自动测试软件。这样就建立了一套恒温混匀仪校准系统。可以校准混匀仪的温度误差、均匀性和稳定性。

参考文献

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作者简介：朱毅晨（1985-），男，上海人，学历：本科，工作单位：上海市计量测试技术研究院。