高壓滅菌鍋溫度校準方法探討及不確定度評定

摘 要：高壓滅菌鍋作為醫療衛生、檢驗檢疫、科研、農業等行業的重要滅菌設備，其技術參數中的溫度參數涉及滅菌效果。作者根據多年高壓滅菌鍋校準經驗，利用DS1922E無線溫度記錄儀對溫度參數進行校準，并對校準結果進行了不確定度評定。

關鍵詞：高壓；滅菌；校準

引言

高壓蒸汽滅菌鍋是一種利用飽和蒸汽對物品進行迅速而可靠的消毒的設備，應用廣泛且滅菌效果好。方法是將需滅菌的物品放在高壓鍋內，加熱時蒸汽不外溢，高壓鍋內溫度隨著蒸汽壓的增加而升高。在103.4kPa（1.05kg/cm2）蒸汽壓下，溫度達到121.3℃，維持15～20分鐘。在實際滅菌操作中，許多工作人員只是把滅菌鍋本身溫度計指示的溫度值作為依據，判斷是否到達滅菌溫度，但作者在實際校準過程中發現，確實有部分滅菌鍋實際溫度偏離指示溫度，最大的甚至能差5度左右。若高壓滅菌鍋傳感器老化、損壞，會導致溫度偏差，偏差過大即會導致安全問題。并且高壓滅菌鍋本身自帶溫度計只監測所在位置的溫度，對高壓蒸汽滅菌鍋內部溫度的均勻性及整個滅菌階段的溫度波動性無法監測。文章通過用DS1922E無線溫度記錄儀，對高壓滅菌鍋內部溫場進行校準。

1 DS1922E無線溫度記錄儀

DS1922E為達拉斯生產的一種小型溫度記錄儀，它采用堅固耐用的自供電系統，能夠測量溫度并將測量結果記錄在受保護的存儲器內。記錄溫度的時間間隔可以從1秒至273小時，分辨率為0.0625℃。每個DS1922E出廠時都光刻了一個唯一的64位注冊號，保證每個傳感器進行有效的量值溯源。DS1922E中數據通過溫度記錄儀讀卡器DS9490R連接至電腦，利用程序OneWireViewer.exe將數據讀出，并且程序還可將每個傳感器的升溫、溫度保持至降溫整個階段的數據以圖形的方式繪出。相對于其他進口無線溫度傳感器，該傳感器價格低廉，可用較低的成本來校準需要5～9個傳感器才能實現的溫度均勻性，降低校準成本。

2 校準方法

2.1 測試點的位置

測試點的位置應該放在高壓滅菌鍋內的三個校準面上，簡稱上、中、下三層，中層為通過高壓滅菌鍋內部工作空間幾何中心的平行于底面的校準工作面，測試點與工作空間內壁的距離不小于高壓鍋內工作空間直徑的1/10。

2.2 測試點的數量

測試點用A，B，C…字母表示。當高壓滅菌鍋內部工作空間容積小于0.5m3時，溫度測試點為5個，O點位于中層圓心，如圖1所示。

圖1

當高壓鍋內部工作空間容積大于0.5m3時，溫度測試點為9個，O點位于中層圓心，如圖2所示。

圖2

2.3 校準方法

將DS1922E傳感器的時鐘與電腦同步，設置其分辨率為0.0625℃，采樣時間為1min，將5支或者9支經過在121℃進行過量值溯源的無線溫度記錄儀按照2.2要求放入高壓滅菌鍋進行升溫。當高壓滅菌鍋溫度升至設定溫度時，每分鐘讀取一次時間值和高壓鍋顯示溫度值。在高壓滅菌鍋到達設定溫度時，根據無線溫度記錄儀啟動時的電腦時間，每1min記錄高壓滅菌鍋顯示溫度。

2.4 數據處理

待高壓滅菌鍋滅菌完畢，降溫降壓后，將所有溫度記錄儀取出讀數，將傳感器按順序連接至DS9490R，在軟件中將數據讀出，將高壓滅菌鍋剛到滅菌溫度時開始讀到的第一個數據至第十五個數據導入到Excel表格，按照2.5方法計算示值偏差，溫度波動度和溫度均勻度。

2.5 數據處理

2.5.1 溫度偏差計算

？駐td=td-（to+？駐t0） （1）

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃；？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

2.5.2 溫度均勻度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態下，在15min內每次測試中所測最高溫度與最低溫度之差的算術平均值。

？駐tu-溫度均勻度，℃；n-測量次數；timax-各校準點在第i次測得的最高溫度，℃；timin-各校準點在第i次測得的最低溫度，℃

2.5.3 溫度波動度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態下，工作空間中心點溫度隨時間的變化量。即中心點在15min內實測最高溫度與最低溫度之差的一半。

？駐tf-溫度波動度，℃；t0max-中心點n次測量中的最高溫度，℃t0min-中心點n次測量中的最低溫度，℃

3 不確定分析度

3.1 數學模型

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃。？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

3.2 不確定度來源及分析

3.2.1 被檢設備讀數引入的標準不確定度u（td）

被檢設備儀表分辨力為1℃，不確定度區間半寬度為0.5℃，按均勻分布處理

u（t1）=0.5/■=0.3℃

3.2.2 由t0引入的不確定度

u（t0）是由讀數重復性引入的標準不確定度分量。由中心點無線溫度記錄儀15次讀數得重復性引入的標準不確定度為

u（t1）=0.03℃

3.2.3 由？駐t0引入的不確定度u（？駐t0）

由無線溫度記錄儀校準證書可知，？駐t0的擴展不確定度為0.08℃，k=2，則u（？駐t0）=0.04℃

3.2.4 擴展不確定度

合成標準不確定度u=■=0.31℃

包含因子k=2，則擴展不確定度U=0.62℃。

4 結束語

本方法利用DS1922E無線溫度記錄儀實現了高壓滅菌鍋內部溫場的校準，成本低，準確度高，易于普及利用。并且對該方法進行了不確定度分析，其擴展不確定度滿足高壓滅菌鍋允許誤差的要求。

參考文獻

[1]JJF1101-2003.環境試驗設備溫度、濕度校準規范.

[2]GB/T 9452-2012.熱處理爐有效加熱區測定方法.

作者簡介：韋苗苗（1980，1-），女，工程師，碩士，從事溫度計量工作。

摘 要：高壓滅菌鍋作為醫療衛生、檢驗檢疫、科研、農業等行業的重要滅菌設備，其技術參數中的溫度參數涉及滅菌效果。作者根據多年高壓滅菌鍋校準經驗，利用DS1922E無線溫度記錄儀對溫度參數進行校準，并對校準結果進行了不確定度評定。

關鍵詞：高壓；滅菌；校準

引言

高壓蒸汽滅菌鍋是一種利用飽和蒸汽對物品進行迅速而可靠的消毒的設備，應用廣泛且滅菌效果好。方法是將需滅菌的物品放在高壓鍋內，加熱時蒸汽不外溢，高壓鍋內溫度隨著蒸汽壓的增加而升高。在103.4kPa（1.05kg/cm2）蒸汽壓下，溫度達到121.3℃，維持15～20分鐘。在實際滅菌操作中，許多工作人員只是把滅菌鍋本身溫度計指示的溫度值作為依據，判斷是否到達滅菌溫度，但作者在實際校準過程中發現，確實有部分滅菌鍋實際溫度偏離指示溫度，最大的甚至能差5度左右。若高壓滅菌鍋傳感器老化、損壞，會導致溫度偏差，偏差過大即會導致安全問題。并且高壓滅菌鍋本身自帶溫度計只監測所在位置的溫度，對高壓蒸汽滅菌鍋內部溫度的均勻性及整個滅菌階段的溫度波動性無法監測。文章通過用DS1922E無線溫度記錄儀，對高壓滅菌鍋內部溫場進行校準。

1 DS1922E無線溫度記錄儀

DS1922E為達拉斯生產的一種小型溫度記錄儀，它采用堅固耐用的自供電系統，能夠測量溫度并將測量結果記錄在受保護的存儲器內。記錄溫度的時間間隔可以從1秒至273小時，分辨率為0.0625℃。每個DS1922E出廠時都光刻了一個唯一的64位注冊號，保證每個傳感器進行有效的量值溯源。DS1922E中數據通過溫度記錄儀讀卡器DS9490R連接至電腦，利用程序OneWireViewer.exe將數據讀出，并且程序還可將每個傳感器的升溫、溫度保持至降溫整個階段的數據以圖形的方式繪出。相對于其他進口無線溫度傳感器，該傳感器價格低廉，可用較低的成本來校準需要5～9個傳感器才能實現的溫度均勻性，降低校準成本。

2 校準方法

2.1 測試點的位置

測試點的位置應該放在高壓滅菌鍋內的三個校準面上，簡稱上、中、下三層，中層為通過高壓滅菌鍋內部工作空間幾何中心的平行于底面的校準工作面，測試點與工作空間內壁的距離不小于高壓鍋內工作空間直徑的1/10。

2.2 測試點的數量

測試點用A，B，C…字母表示。當高壓滅菌鍋內部工作空間容積小于0.5m3時，溫度測試點為5個，O點位于中層圓心，如圖1所示。

圖1

當高壓鍋內部工作空間容積大于0.5m3時，溫度測試點為9個，O點位于中層圓心，如圖2所示。

圖2

2.3 校準方法

將DS1922E傳感器的時鐘與電腦同步，設置其分辨率為0.0625℃，采樣時間為1min，將5支或者9支經過在121℃進行過量值溯源的無線溫度記錄儀按照2.2要求放入高壓滅菌鍋進行升溫。當高壓滅菌鍋溫度升至設定溫度時，每分鐘讀取一次時間值和高壓鍋顯示溫度值。在高壓滅菌鍋到達設定溫度時，根據無線溫度記錄儀啟動時的電腦時間，每1min記錄高壓滅菌鍋顯示溫度。

2.4 數據處理

待高壓滅菌鍋滅菌完畢，降溫降壓后，將所有溫度記錄儀取出讀數，將傳感器按順序連接至DS9490R，在軟件中將數據讀出，將高壓滅菌鍋剛到滅菌溫度時開始讀到的第一個數據至第十五個數據導入到Excel表格，按照2.5方法計算示值偏差，溫度波動度和溫度均勻度。

2.5 數據處理

2.5.1 溫度偏差計算

？駐td=td-（to+？駐t0） （1）

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃；？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

2.5.2 溫度均勻度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態下，在15min內每次測試中所測最高溫度與最低溫度之差的算術平均值。

？駐tu-溫度均勻度，℃；n-測量次數；timax-各校準點在第i次測得的最高溫度，℃；timin-各校準點在第i次測得的最低溫度，℃

2.5.3 溫度波動度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態下，工作空間中心點溫度隨時間的變化量。即中心點在15min內實測最高溫度與最低溫度之差的一半。

？駐tf-溫度波動度，℃；t0max-中心點n次測量中的最高溫度，℃t0min-中心點n次測量中的最低溫度，℃

3 不確定分析度

3.1 數學模型

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃。？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

3.2 不確定度來源及分析

3.2.1 被檢設備讀數引入的標準不確定度u（td）

被檢設備儀表分辨力為1℃，不確定度區間半寬度為0.5℃，按均勻分布處理

u（t1）=0.5/■=0.3℃

3.2.2 由t0引入的不確定度

u（t0）是由讀數重復性引入的標準不確定度分量。由中心點無線溫度記錄儀15次讀數得重復性引入的標準不確定度為

u（t1）=0.03℃

3.2.3 由？駐t0引入的不確定度u（？駐t0）

由無線溫度記錄儀校準證書可知，？駐t0的擴展不確定度為0.08℃，k=2，則u（？駐t0）=0.04℃

3.2.4 擴展不確定度

合成標準不確定度u=■=0.31℃

包含因子k=2，則擴展不確定度U=0.62℃。

4 結束語

本方法利用DS1922E無線溫度記錄儀實現了高壓滅菌鍋內部溫場的校準，成本低，準確度高，易于普及利用。并且對該方法進行了不確定度分析，其擴展不確定度滿足高壓滅菌鍋允許誤差的要求。

參考文獻

[1]JJF1101-2003.環境試驗設備溫度、濕度校準規范.

[2]GB/T 9452-2012.熱處理爐有效加熱區測定方法.

作者簡介：韋苗苗（1980，1-），女，工程師，碩士，從事溫度計量工作。

摘 要：高壓滅菌鍋作為醫療衛生、檢驗檢疫、科研、農業等行業的重要滅菌設備，其技術參數中的溫度參數涉及滅菌效果。作者根據多年高壓滅菌鍋校準經驗，利用DS1922E無線溫度記錄儀對溫度參數進行校準，并對校準結果進行了不確定度評定。

關鍵詞：高壓；滅菌；校準

引言

高壓蒸汽滅菌鍋是一種利用飽和蒸汽對物品進行迅速而可靠的消毒的設備，應用廣泛且滅菌效果好。方法是將需滅菌的物品放在高壓鍋內，加熱時蒸汽不外溢，高壓鍋內溫度隨著蒸汽壓的增加而升高。在103.4kPa（1.05kg/cm2）蒸汽壓下，溫度達到121.3℃，維持15～20分鐘。在實際滅菌操作中，許多工作人員只是把滅菌鍋本身溫度計指示的溫度值作為依據，判斷是否到達滅菌溫度，但作者在實際校準過程中發現，確實有部分滅菌鍋實際溫度偏離指示溫度，最大的甚至能差5度左右。若高壓滅菌鍋傳感器老化、損壞，會導致溫度偏差，偏差過大即會導致安全問題。并且高壓滅菌鍋本身自帶溫度計只監測所在位置的溫度，對高壓蒸汽滅菌鍋內部溫度的均勻性及整個滅菌階段的溫度波動性無法監測。文章通過用DS1922E無線溫度記錄儀，對高壓滅菌鍋內部溫場進行校準。

1 DS1922E無線溫度記錄儀

DS1922E為達拉斯生產的一種小型溫度記錄儀，它采用堅固耐用的自供電系統，能夠測量溫度并將測量結果記錄在受保護的存儲器內。記錄溫度的時間間隔可以從1秒至273小時，分辨率為0.0625℃。每個DS1922E出廠時都光刻了一個唯一的64位注冊號，保證每個傳感器進行有效的量值溯源。DS1922E中數據通過溫度記錄儀讀卡器DS9490R連接至電腦，利用程序OneWireViewer.exe將數據讀出，并且程序還可將每個傳感器的升溫、溫度保持至降溫整個階段的數據以圖形的方式繪出。相對于其他進口無線溫度傳感器，該傳感器價格低廉，可用較低的成本來校準需要5～9個傳感器才能實現的溫度均勻性，降低校準成本。

2 校準方法

2.1 測試點的位置

測試點的位置應該放在高壓滅菌鍋內的三個校準面上，簡稱上、中、下三層，中層為通過高壓滅菌鍋內部工作空間幾何中心的平行于底面的校準工作面，測試點與工作空間內壁的距離不小于高壓鍋內工作空間直徑的1/10。

2.2 測試點的數量

測試點用A，B，C…字母表示。當高壓滅菌鍋內部工作空間容積小于0.5m3時，溫度測試點為5個，O點位于中層圓心，如圖1所示。

圖1

當高壓鍋內部工作空間容積大于0.5m3時，溫度測試點為9個，O點位于中層圓心，如圖2所示。

圖2

2.3 校準方法

將DS1922E傳感器的時鐘與電腦同步，設置其分辨率為0.0625℃，采樣時間為1min，將5支或者9支經過在121℃進行過量值溯源的無線溫度記錄儀按照2.2要求放入高壓滅菌鍋進行升溫。當高壓滅菌鍋溫度升至設定溫度時，每分鐘讀取一次時間值和高壓鍋顯示溫度值。在高壓滅菌鍋到達設定溫度時，根據無線溫度記錄儀啟動時的電腦時間，每1min記錄高壓滅菌鍋顯示溫度。

2.4 數據處理

待高壓滅菌鍋滅菌完畢，降溫降壓后，將所有溫度記錄儀取出讀數，將傳感器按順序連接至DS9490R，在軟件中將數據讀出，將高壓滅菌鍋剛到滅菌溫度時開始讀到的第一個數據至第十五個數據導入到Excel表格，按照2.5方法計算示值偏差，溫度波動度和溫度均勻度。

2.5 數據處理

2.5.1 溫度偏差計算

？駐td=td-（to+？駐t0） （1）

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃；？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

2.5.2 溫度均勻度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態下，在15min內每次測試中所測最高溫度與最低溫度之差的算術平均值。

？駐tu-溫度均勻度，℃；n-測量次數；timax-各校準點在第i次測得的最高溫度，℃；timin-各校準點在第i次測得的最低溫度，℃

2.5.3 溫度波動度計算

高壓滅菌鍋在恒溫狀態下，工作空間中心點溫度隨時間的變化量。即中心點在15min內實測最高溫度與最低溫度之差的一半。

？駐tf-溫度波動度，℃；t0max-中心點n次測量中的最高溫度，℃t0min-中心點n次測量中的最低溫度，℃

3 不確定分析度

3.1 數學模型

式中：？駐td-溫度偏差，℃；td-設備顯示溫度平均值，℃；t0-中心點n次測量的平均值，℃。？駐t0-中心點傳感器溫度修正值，℃。

3.2 不確定度來源及分析

3.2.1 被檢設備讀數引入的標準不確定度u（td）

被檢設備儀表分辨力為1℃，不確定度區間半寬度為0.5℃，按均勻分布處理

u（t1）=0.5/■=0.3℃

3.2.2 由t0引入的不確定度

u（t0）是由讀數重復性引入的標準不確定度分量。由中心點無線溫度記錄儀15次讀數得重復性引入的標準不確定度為

u（t1）=0.03℃

3.2.3 由？駐t0引入的不確定度u（？駐t0）

由無線溫度記錄儀校準證書可知，？駐t0的擴展不確定度為0.08℃，k=2，則u（？駐t0）=0.04℃

3.2.4 擴展不確定度

合成標準不確定度u=■=0.31℃

包含因子k=2，則擴展不確定度U=0.62℃。

4 結束語

本方法利用DS1922E無線溫度記錄儀實現了高壓滅菌鍋內部溫場的校準，成本低，準確度高，易于普及利用。并且對該方法進行了不確定度分析，其擴展不確定度滿足高壓滅菌鍋允許誤差的要求。

參考文獻

[1]JJF1101-2003.環境試驗設備溫度、濕度校準規范.

[2]GB/T 9452-2012.熱處理爐有效加熱區測定方法.

作者簡介：韋苗苗（1980，1-），女，工程師，碩士，從事溫度計量工作。