夏萍萍 夏海雷

（浙江省計(jì)量科學(xué)研究院）

恒溫槽測(cè)試方法探討

夏萍萍 夏海雷

（浙江省計(jì)量科學(xué)研究院）

通過(guò)對(duì)不同型號(hào)不同介質(zhì)的恒溫槽在不同的溫度點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證本文提供方法的可靠性。

恒溫槽 工作區(qū)域水平溫差 工作區(qū)域最大溫差 溫度波動(dòng)度 方法比對(duì)

1 引言

恒溫槽顧名思義就是能提供恒定溫度的槽體。由于恒溫所用介質(zhì)的溫度范圍不同，又分為低溫恒溫槽（一般是-40℃～100℃）、恒溫水槽（一般是室溫～95℃）、恒溫油槽（一般是100℃～300℃）。它們一般都是通過(guò)電阻絲來(lái)加熱、壓縮機(jī)制冷，輔助配以PID控制器，恒定一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的溫度，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。它特別適用于需要維持低溫、常溫條件下工作的化學(xué)、生物、物理實(shí)驗(yàn)室，是醫(yī)藥衛(wèi)生、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、冶金工業(yè)、大專(zhuān)院校、科研、遺傳工程、高分子工程等實(shí)驗(yàn)室的必備設(shè)備。

JJF 1030—2010《恒溫槽技術(shù)性能測(cè)試規(guī)范》全面地闡述了恒溫槽的測(cè)試方法，但在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)此方法測(cè)試效率過(guò)低。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提供了另外一種能有效提高測(cè)試效率的方法。

2 測(cè)試方法和測(cè)試結(jié)果

2.1 測(cè)試設(shè)備和樣品

主要測(cè)試設(shè)備和試驗(yàn)樣品見(jiàn)表1、表2。

表1 主要測(cè)試設(shè)備

表2 試驗(yàn)樣品

2.2 測(cè)試方法

2.2.1 波動(dòng)性測(cè)試步驟

該方法與JJF 1030—2010所描述方法一致，這里不多做介紹。

2.2.2 均勻性測(cè)試步驟

將恒溫槽的溫度設(shè)定在要求的溫度上，將一支溫度計(jì)作為固定溫度計(jì)插入工作區(qū)域1/2深度，固定在參考位置O。另外兩支作為移動(dòng)溫度計(jì)，同樣至于參考位置O，如圖1所示。待恒溫槽第一次達(dá)到設(shè)定溫度并穩(wěn)定至少10 min或恒溫槽使用說(shuō)明書(shū)要求的時(shí)間，才可以讀數(shù)。開(kāi)始讀數(shù)是恒溫槽實(shí)際溫度（以標(biāo)準(zhǔn)器為準(zhǔn)）與測(cè)試點(diǎn)溫度偏離值應(yīng)不超過(guò)±0.2℃。按固定溫度計(jì)→移動(dòng)溫度計(jì)X→移動(dòng)溫度計(jì)Y→移動(dòng)溫度計(jì)Y→移動(dòng)溫度計(jì)X→固定溫度計(jì)→固定溫度計(jì)→移動(dòng)溫度計(jì)X→移動(dòng)溫度計(jì)Y→移動(dòng)溫度計(jì)Y→移動(dòng)溫度計(jì)X→固定溫度計(jì)的測(cè)量順序，依次得到示值RO1，ROX1，ROY1，ROY2，ROX2，RO2，RO3，ROX3，ROY3，ROY4，ROX4，RO4。

圖1 參考位置O測(cè)試示意圖

計(jì)算固定溫度計(jì)的平均值：

計(jì)算移動(dòng)溫度計(jì)X的平均值：

計(jì)算移動(dòng)溫度計(jì)Y的平均值：

計(jì)算移動(dòng)溫度計(jì)在O點(diǎn)相對(duì)于固定溫度計(jì)的示值差。

保持固定溫度計(jì)的原有位置，將移動(dòng)溫度計(jì)X和移動(dòng)溫度計(jì)Y分別插入工作區(qū)域中的下水平面（溫度計(jì)至下而上的測(cè)量順序消除了JJF 1030—2010中至上而下測(cè)量所帶入的外界環(huán)境溫度影響，減少恒溫槽的穩(wěn)定時(shí)間）位置A和B，如圖2所示。待3支溫度計(jì)示值變化穩(wěn)定后才可以讀數(shù)。按固定溫度計(jì)→移動(dòng)溫度計(jì)X→移動(dòng)溫度計(jì)Y→移動(dòng)溫度計(jì)Y→移動(dòng)溫度計(jì)X→固定溫度計(jì)→固定溫度計(jì)→移動(dòng)溫度計(jì)X→移動(dòng)溫度計(jì)Y→移動(dòng)溫度計(jì)Y→移動(dòng)溫度計(jì)X→固定溫度計(jì)的測(cè)量順序，依次得到示值RO1，RA1，RB1，RB2，RA2，RO2，RO3，RA3，RB3，RB4，RA4，RO4。

圖2 下水平面均勻性測(cè)試示意

計(jì)算固定溫度計(jì)的平均值：

計(jì)算移動(dòng)溫度計(jì)X的平均值：

計(jì)算移動(dòng)溫度計(jì)Y的平均值：

為消除兩支移動(dòng)溫度計(jì)的系統(tǒng)誤差（JJF 1030—2010中只使用一支溫度計(jì)，并不存在該影響），則δA=RA-O-RX-O，δB=RB-O-RY-O。

保持固定溫度計(jì)的原有位置，將移動(dòng)溫度計(jì)X和移動(dòng)溫度計(jì)Y分別插入工作區(qū)域中的上水平面C、D，如圖3所示。按上述方法計(jì)算出C、D兩點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的示值差RC-O、RD-O。則δC=RC-O-RX-O，δD=RD-O-RY-O。

圖3 上水平面均勻性測(cè)試示意

工作區(qū)域下水平面最大溫差為δA- δB取絕對(duì)值。

工作區(qū)域上水平面最大溫差為 δC- δD取絕對(duì)值。

在δA，δB，δC， δD中找出最大值和最小值，最大值減去最小值的值即為工作區(qū)域最大溫差。

根據(jù)JJF 1030—2010提供的方法和本文提供的方法，分別對(duì)型號(hào)為RTS-30的制冷恒溫槽0℃點(diǎn)（介質(zhì)酒精），型號(hào)HTS-95A的標(biāo)準(zhǔn)水槽50℃點(diǎn)（介質(zhì)水），型號(hào)為HTS-300A的標(biāo)準(zhǔn)油槽200℃點(diǎn)（介質(zhì)油）三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，得到結(jié)果見(jiàn)表3。

已知根據(jù)JJF 1030—2010方法測(cè)得的恒溫槽溫度均勻性測(cè)量結(jié)果的不確定度U1均勻性=0.003℃，波動(dòng)度的不確定度U1波動(dòng)性=0.003℃。

根據(jù)本文方法測(cè)得的工作區(qū)域水平溫差的不確定度U2均勻性=0.003℃，波動(dòng)度的不確定度U2波動(dòng)性= 0.003℃。

表3 測(cè)試結(jié)果

表4 結(jié)果驗(yàn)證

由以上結(jié)果可知，方法比對(duì)結(jié)果滿(mǎn)意，說(shuō)明本文提供的方法是可靠的。

3 結(jié)論

通過(guò)本次試驗(yàn)可以看出，本文提供的方法在保證測(cè)量準(zhǔn)確性的前提下，測(cè)量時(shí)間較JJF 1030—2010所提供的方法明顯縮短，測(cè)試效率有顯著提升。唯一的缺點(diǎn)在于測(cè)量點(diǎn)不夠全面，當(dāng)然這也可以通過(guò)再加一支移動(dòng)溫度計(jì)解決。

[1] 上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院. 溫度計(jì)量[M]. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2007.

[2] JJF 1030—2010 恒溫槽技術(shù)性能測(cè)試規(guī)范

Testing Methods Discussion of Thermostatic Bath

Xia Pingping, Xia Hailei
( Zhejiang Province Institute of Metrology )

In order to verify the reliability of these methods, we did the tests on different temperature points of the thermostatic bath with different models and media.

thermostatic bath, level temperature difference of the work area, maximum temperature difference of the work area, temperature fl uctuation, method comparison