摘 要：文章簡單介紹了恒溫混勻儀結(jié)構(gòu)和用途。詳細(xì)闡述了其校準(zhǔn)裝置的設(shè)計，以及對所設(shè)計的校準(zhǔn)裝置的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行驗證。

關(guān)鍵詞：恒溫混勻儀；校準(zhǔn)裝置；校準(zhǔn)

1 概述

恒溫混勻儀是樣品孵化、催化、混勻以及保存等反應(yīng)過程的自動化工具。它控溫精度高，制樣平行性好，用以替代傳統(tǒng)的水浴裝置， 可廣泛應(yīng)用于各種樣品的培養(yǎng)、保存和反應(yīng)，應(yīng)用行業(yè)遍及醫(yī)藥、化工、食品安全、質(zhì)檢、環(huán)境等。

恒溫混勻儀按照其結(jié)構(gòu)和用途的不同又被稱為恒溫振蕩器、恒溫孵育器、恒溫金屬浴、干式恒溫器等。它的工作原理是采用了直流無刷電機(jī)以及微處理技術(shù)結(jié)合智能化PID 控制能夠在達(dá)到目標(biāo)溫度后快速的保持穩(wěn)定，并使用金屬等溫塊來保證孔間溫度的均一性。對于ph值、酶的活性、微生物生長與存活等，溫度都是重要的影響因素。所以恒溫混勻儀溫度參數(shù)的準(zhǔn)確性對實驗結(jié)果有著巨大的影響。其技術(shù)指標(biāo)如下：

控溫范圍：-10℃～100℃

溫度均勻性：±（0.3～1.0）℃

溫度穩(wěn)定性：±（0.3～1.0）℃

溫度顯示分辨率：0.1℃或1℃

2 校準(zhǔn)裝置的設(shè)計

各行業(yè)在使用恒溫混勻儀時，對其實際溫度、溫度均勻度、溫度波動度都有不同的要求。另外這三項也是各種溫度類計量器具都比較關(guān)注的項目。因此恒溫混勻儀校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)項目就包括這三項。

以前常規(guī)使用的都是T型或K型熱電偶，此類傳感器的優(yōu)點是反應(yīng)迅速，使用方便，經(jīng)濟(jì)實惠，缺點是準(zhǔn)確性較差。隨著恒溫混勻儀技術(shù)指標(biāo)的提高，已經(jīng)不符合校準(zhǔn)要求了。第二是鉑熱電阻，優(yōu)點是準(zhǔn)確性高，缺點是反應(yīng)慢。第三是熱敏電阻，相比熱電偶和鉑電阻，熱敏電阻溫度計優(yōu)點：體積小、反應(yīng)快、使用方便，適合的量程和準(zhǔn)確性。為了保證測試精度和適應(yīng)模塊大小，計劃采用熱敏電阻當(dāng)做測溫傳感器。

而針對傳感器的外型，將原有的熱電偶前端小等溫塊的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)。將鋁制外殼掏空，將熱敏電阻埋入其中，用導(dǎo)熱硅膠填充封裝。

經(jīng)過對各個廠商生產(chǎn)的恒溫混勻儀的技術(shù)資料的查找，發(fā)現(xiàn)恒溫混勻儀的試管孔尺寸是直徑（6～40）mm，深度則需要分情況，直徑（6～10）mm深度是20mm，直徑（12～40）mm的深度則是40mm。為了實用以及經(jīng)濟(jì)性考慮，希望傳感器的規(guī)格尺寸盡可能少，于是根據(jù)深度不同，選取6mm 以及12mm 作為傳感器的外形尺寸。

3 設(shè)計的驗證

3.1 不同空隙大小對溫度校準(zhǔn)的影響

在初步確定的傳感器種類和外形結(jié)構(gòu)后，需要通過實驗來分析它們的適用范圍。

為了進(jìn)行實驗，制作了2個包括以上各直徑尺寸的金屬等溫塊，孔深分別為20mm和40mm，將其放入恒溫槽來模擬恒溫混勻儀的溫度環(huán)境。

首先進(jìn)行測試的是直徑6mm傳感器， 在我們將它分別放入了管深20mm直徑6mm、 8mm、 10mm、 12mm試管孔中。選取-10℃、50℃以及100℃進(jìn)行試驗，等待溫度穩(wěn)定后，試驗數(shù)據(jù)列表如表1。

由表1可見，對于直徑6mm，以及8mm的試管孔，6mm傳感器的測量誤差<0.1℃；10mm試管孔在加入棉花后，測量誤差<0.1℃；12mm試管孔測總是>0.1℃。

然后進(jìn)行測試的是直徑12mm傳感器，將它分別放入了管深40mm直徑12mm、 16mm、 20mm、 26mm試管孔中。選取-10℃、50℃以及100℃進(jìn)行試驗，等待溫度穩(wěn)定后，試驗數(shù)據(jù)列表如表2。

由表2可見，直徑12mm、16mm的試管孔，12mm傳感器的測量誤差<0.1℃；20mm試管孔在加入棉花后，測量誤差<0.1℃；26mm試管孔測總是>0.1℃。

3.2 傳感器放入不同深度對溫度校準(zhǔn)的影響

雖然現(xiàn)有的恒溫混勻儀沒有孔深20mm直徑（13～40）的試管孔，但為了測試傳感器放入不同深度對溫度校準(zhǔn)的影響，還是在等溫塊上預(yù)留了模擬用的試管孔。并將直徑12mm的傳感器放入其中進(jìn)行了測試，數(shù)據(jù)列表如表3。

由表3可見，直徑≥12mm、孔深20mm的試管孔中，只有12mm的試管孔對于12mm的傳感器測量誤差在0.1℃以內(nèi)。

4 結(jié)束語

通過以上實驗和相關(guān)分析，此2種規(guī)格的傳感器適用于校準(zhǔn)常規(guī)的恒溫混勻儀，測量誤差都在0.1℃以內(nèi)。于是將熱敏電阻制作2組每組6個傳感器。尺寸分別為直徑6mm高8mm以及直徑12mm高20mm。將傳感器連入數(shù)據(jù)采集器，并聯(lián)通電腦；將其分度表輸入電腦，制成自動測試軟件。這樣就建立了一套恒溫混勻儀校準(zhǔn)系統(tǒng)。可以校準(zhǔn)混勻儀的溫度誤差、均勻性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]JCJ/E111025.1/0-2006.基因擴(kuò)增儀（PCR儀）校準(zhǔn)規(guī)范[S].

[2]JJF 1030-2010.恒溫槽技術(shù)性能測試規(guī)范[S].

[3]JJFXXX-XXXX.聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分析儀校準(zhǔn)規(guī)范（審定稿）[S].

[4]李麗娜，邵敏權(quán)，馬慶峰.淺談嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004（2）.

[5]張立群，李東海，唐多元，等.基于參數(shù)穩(wěn)定空間的PID控制器設(shè)計[J].清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004（2）.

[6]白美卿，高富強(qiáng).關(guān)于爐溫動態(tài)特性的分析[J].冶金自動化，1994（4）.

作者簡介：朱毅晨（1985-），男，上海人，學(xué)歷：本科，工作單位：上海市計量測試技術(shù)研究院。