１Ｔ呵又 『 ２０１５年第３４期『科坟创新与厦用 恒温混匀仪校准装置的设计和验证 朱毅晨 （上海市计量测试技术研究院，上海２０１２０３） 摘要：文章简单介绍了恒温混匀仪结构和用途。详细阐述了其枝准装置的设计，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 管孔测总是＞ｎｌ℃。 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 然后进行测试的是直径１２ｍｍ传感器，将它分别放入了管深４０ｍｍ 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 直径１２ｒａｍ、１６ｍｍ、２０ｍｍ、２６ｒａｍ试管孑Ｌ中。选取一ＩＯ￣Ｃ、５０￣Ｃ以及 １概述 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 １ｏ０℃ｉ 验，等待温度稳定后，试验数据列表如表２。 安全、质检、环境等。 表２ 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 试管孔尺寸 实际温度（℃） 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 （ｍｍ） －１０．０１ ５Ｏ．０ｌ ９９．９５ 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 １２ —９．９９ ５Ｏ．Ｏ１ ９９．９４ 的保持稳定，并使用金属等温块来保ｉ正孑Ｌ间温度的均—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 １６ ＿９．９５ ５Ｏ．ＯＯ ９９．９３ 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 ２０ —９．６６ ４９．７６ ９９．６６ 下： ２Ｏ（丰） 一９．９３ ４９．９８ ９９．９Ｏ 控温范围：一ＩＯ￣Ｅ￣１００ ２６ —９．３７ ４９．３５ ９９．４２ 温度均匀性：－，－（０．３ １．Ｏ）℃ ２６（ ） 一９．８５ ４９．９４ ９９．８７ 温度稳定性：－，－（０．３～ｌＤ）℃ 由表２可见，直径１２ｒａｍ、１６ｒａｍ的试管孔，１２ｒａｍ传感器的测量误 温度显示分辨率：ｎ１℃或１ｏｃ ， 差＜Ｏ．１￣Ｃ；２０ｍｍ试管孔在加入棉花后，测量误差＜Ｏ．Ｉ￣Ｃ；２６ａｒｍ试管孔测 ２校准装置的设计 总是＞ ｌ℃。 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 ３－２传感器放＾不同深度对温度校准的影响 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 虽然现有的恒温混匀仪没有孔深２０ｍｍ直径（１３．－４０）的试管孔，但 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。 为了测试传感器放人不同深度对温度校准的影响，还是在等温块上预 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 留了模拟用的试管孔。并将直径１２ｍｍ的传感器放＾其中进行了测试， 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 数据列表如表３。 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 袁３ 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 试管孔尺寸 实际温度（℃） 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 （ＩｌＵｌ１） 一１Ｏ．Ｏ１ ５Ｏ．Ｏ１ ９９．９５ 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 １２ —９．９Ｏ ４９．９７ ９９．５２ 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。 １２（ ） 一９．９５ ４９．９９ ９９．９２ 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 １６ －９．５５ ４９．２ｌ ９８．８８ 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（６－１ｏ） １６（￥） 一９．９１ ４９．８Ｏ ９９．６６ ｍｍ深度是２０ｒａｍ，直径（１２－－４０）ａｒｍ的深度则是４０ｍｍ。为了实用以及经 ２０ —８．２Ｏ ４８．９６ ９７．６３ 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。 ２０（：Ｉｃ） ～９．５６ ４９．７６ ９９．３２ ３ ｝汁的验 正 ２６ ７．３５ ４８．７５ ９５．４９ ３．１不同空隙大小对温度校准的影响 ２６（爿ｃ） 一９．３５ ４９．４８ ９８．６７ 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 由表３可见，直径≥１２ｍｍ、孔深２０ｒａｍ的试管孔中，只有１２ｒａｍ的 们的适用范围。 试管孔对于１２ｒａｍ的传感器测量误差在Ｏ．Ｉ￣Ｃ以内。 ．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，孑Ｌ ４结束语 ． 深分别为２０ｒａｍ和４０ｒａｍ，将其放＾、恒温槽来模拟恒温混匀仪的温度环 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 境。 的恒温混匀仪，测量误差都在ｎ１ｃｃ以内。于是将热敏电阻制作２组每组 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 ６个传感器。尺寸分别为直径６ｍｍ高８ｍｍ以及直径１２ｍｍ高２０ｒａｍ。将 深２０ｍｍ直径６ｍｍ、８ｍｍ、ｌＯｍｍ、１２ｍｍ试管孔中。选取一ｌａ℃、５０℃以 传感器连人数据采集器，并联通电脑；将其分度表输入电脑，制成自动 及ｌｏｏ℃进行试验，等待温度稳定后，试验数据列表如表１。 测试软件。这样就建立了—套恒温混匀仪校准系统。可以校准混匀仪的 表１ 温度误差、均匀性和稳定性。 试管孔尺寸 实际温度（℃） 参考文献 （ｍ） －１０．０１ ５Ｏ．Ｏｌ ９９．９５ 【１］ＪＣＩ／Ｅ１１１０２５．１／０—２００６．基因扩增仪（ＰＣＲ仪）校准规范【ｓ１． ６ —９．９８ ５Ｏ．ＯＯ ９９．９４ ［２１ＪＪＦ １０３０－２０１０．恒温槽技术性能测试规范ｆＳ１． ［３］ＪＪＦＸＸＸ—ＸＸＸＸ．聚合酶链式反应分析仪校准规范（审定稿）【Ｓ】． ８ —９．９８ ５Ｏ．ＯＯ ９９．９２ ［４】李丽娜，邵敏权，马庆峰域谈嵌入式系统的现状及发展［Ｊ】．长春工 １０ —９．６ｌ ４９．９３ ９９．２２ 业大学学报（自然科学版），２００４（２）． ， １０（ ） 一９．９２ ４９．９９ ９９．８９ ［５］张立群，李东海，唐多元，等．基于参数稳定空间的ＰＩＤ控制器设 １２ —９．３１ ４９．８５ ９８．５６ 计【Ｊ】．清华大学学报（自然科学版），２００４（ ２：）． １２（￥） 一９．８６ ４９．９４ ９９．７８ 【６】白美卿，高富强．关于炉温动态特性的分析ｆＪ］．冶金自动化，ｌ９９４ （４）． （ ）是在试管孔中填充棉花来加强传感器与试管孔的表面接 作者简介：朱毅晨（１９８５一），男，上海人，学历：本科，工作单位： 触。 上海市计量测试技术研究院。 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＜Ｄ．Ｉ￣Ｃ；ｌＯｍｍ试管孔在加人棉花后，测量误差＜Ｏ．Ｉ￣Ｃ；１２ｍｍ试 一５５—