恒溫槽測試方法探討

夏萍萍 夏海雷

（浙江省計量科學研究院）

恒溫槽測試方法探討

夏萍萍 夏海雷

（浙江省計量科學研究院）

通過對不同型號不同介質的恒溫槽在不同的溫度點進行測試，驗證本文提供方法的可靠性。

恒溫槽 工作區域水平溫差 工作區域最大溫差 溫度波動度 方法比對

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℃）。它們一般都是通過電阻絲來加熱、壓縮機制冷，輔助配以PID控制器，恒定一個比較標準的溫度，從而達到實驗目的。它特別適用于需要維持低溫、常溫條件下工作的化學、生物、物理實驗室，是醫藥衛生、化學工業、食品工業、冶金工業、大專院校、科研、遺傳工程、高分子工程等實驗室的必備設備。

JJF 1030—2010《恒溫槽技術性能測試規范》全面地闡述了恒溫槽的測試方法，但在實際測試過程中發現此方法測試效率過低。針對這一問題，本文提供了另外一種能有效提高測試效率的方法。

2 測試方法和測試結果

2.1 測試設備和樣品

主要測試設備和試驗樣品見表1、表2。

表1 主要測試設備

表2 試驗樣品

2.2 測試方法

2.2.1 波動性測試步驟

該方法與JJF 1030—2010所描述方法一致，這里不多做介紹。

2.2.2 均勻性測試步驟

將恒溫槽的溫度設定在要求的溫度上，將一支溫度計作為固定溫度計插入工作區域1/2深度，固定在參考位置O。另外兩支作為移動溫度計，同樣至于參考位置O，如圖1所示。待恒溫槽第一次達到設定溫度并穩定至少10 min或恒溫槽使用說明書要求的時間，才可以讀數。開始讀數是恒溫槽實際溫度（以標準器為準）與測試點溫度偏離值應不超過±0.2℃。按固定溫度計→移動溫度計X→移動溫度計Y→移動溫度計Y→移動溫度計X→固定溫度計→固定溫度計→移動溫度計X→移動溫度計Y→移動溫度計Y→移動溫度計X→固定溫度計的測量順序，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測試示意圖

計算固定溫度計的平均值：

計算移動溫度計X的平均值：

計算移動溫度計Y的平均值：

計算移動溫度計在O點相對于固定溫度計的示值差。

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

圖2 下水平面均勻性測試示意

計算固定溫度計的平均值：

計算移動溫度計X的平均值：

計算移動溫度計Y的平均值：

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

保持固定溫度計的原有位置，將移動溫度計X和移動溫度計Y分別插入工作區域中的上水平面C、D，如圖3所示。按上述方法計算出C、D兩點相對于O點的示值差RC-O、RD-O。則δC=RC-O-RX-O，δD=RD-O-RY-O。

圖3 上水平面均勻性測試示意

工作區域下水平面最大溫差為δA- δB取絕對值。

工作區域上水平面最大溫差為 δC- δD取絕對值。

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域最大溫差。

根據JJF 1030—2010提供的方法和本文提供的方法，分別對型號為RTS-30的制冷恒溫槽0℃點（介質酒精），型號HTS-95A的標準水槽50℃點（介質水），型號為HTS-300A的標準油槽200℃點（介質油）三個點進行測試，得到結果見表3。

已知根據JJF 1030—2010方法測得的恒溫槽溫度均勻性測量結果的不確定度U1均勻性=0.003℃，波動度的不確定度U1波動性=0.003℃。

根據本文方法測得的工作區域水平溫差的不確定度U2均勻性=0.003℃，波動度的不確定度U2波動性= 0.003℃。

表3 測試結果

表4 結果驗證

由以上結果可知，方法比對結果滿意，說明本文提供的方法是可靠的。

3 結論

通過本次試驗可以看出，本文提供的方法在保證測量準確性的前提下，測量時間較JJF 1030—2010所提供的方法明顯縮短，測試效率有顯著提升。唯一的缺點在于測量點不夠全面，當然這也可以通過再加一支移動溫度計解決。

[1] 上海市計量測試技術研究院. 溫度計量[M]. 北京：中國計量出版社，2007.

[2] JJF 1030—2010 恒溫槽技術性能測試規范

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