高校實驗儀器設備維護維修工作的體會與思考

楊能勛，王玉清

（延安大學物理與電子信息學院，陜西延安 716000）

0 引言

實驗儀器設備是高校教學、科研的必要物質基礎，而儀器設備在使用過程中，不可避免地會產生這樣那樣的故障[1-12]，如何管好、用好實驗儀器設備、提高其完好率、充分發揮其作用，給實驗室儀器設備管理工作提出了新的挑戰。一般來說，高校的儀器設備維修部門只能解決很有限的故障，而且做不到隨叫隨到，日常儀器設備出現的問題仍需要相關實驗技術人員或儀器設備生產廠家的專業工程師來解決，但是，儀器保修期之外請專業工程師需要額外支付維修費用。因此，根據實驗技術人員工作的特點，充分發揮實驗技術人員的儀器維護維修職能[1-4]，及時查明故障產生的原因，減少、消除故障，減少儀器故障造成的時間、資源浪費及經費損失，有利于實驗室資源的有效利用，保證儀器設備以最佳的狀態服務于教學、科研。

1 高校物理實驗儀器設備的工作現狀

隨著新時代辦學規模和專業方向的不斷發展，高校儀器設備更新換代頻次不斷提高，實驗儀器設備數量、技術含量、使用率越來越高，儀器設備的故障率也越來越高。以延安大學為例，物理實驗教學中心承擔著物理學專業實驗課、全校理工科非物理專業大學物理實驗課、醫用物理實驗課的教學工作，每年涉及的教學班級接近40 個，實驗項目達50 多項，約計75 000 人時數，實驗用儀器設備有50 多個品種、800 余臺/件（里面包含的附件又較多）。特別是大學物理實驗、醫用物理實驗，由于開設面廣、量大，儀器使用的頻率高，如示波器、電位差計、轉動慣量實驗儀等，在每天的上午、下午、晚上都要用到。可見，在物理實驗中心呈現出實驗儀器設備種類雜、數量大、使用頻率高的特點，不僅如此，在使用過程中，因管理者和使用者不是同一個人，經常是好幾位老師帶不同班級、不同批次的學生進行實驗，加之學生實際動手能力較差，造成儀器設備故障率較高，影響到實驗教學及科研工作的正常開展。

筆者從參加工作至今，一直非常重視實驗儀器設備的維護和維修工作，維護和維修的意識不斷增強、技能不斷提高，從2010 年以來，切實加強了儀器設備維護和自修工作，明顯提高了儀器設備的完好率，保障教學與科研的順利進行。

2 高校物理實驗儀器設備的維護工作

古人云：“禍患可銷于未萌，禍患常積于忽微?！睂嶒瀮x器設備的管理工作應以預防為主，正確使用可以有效避免儀器故障的發生，有目的地進行相應維護可以延長其使用壽命。儀器設備的維護可從以下7 個方面做起。

2.1 營造良好環境

隨著實驗儀器的發展，對場所溫度、濕度、酸堿度等實驗環境條件的要求越來越高：實驗室如果臟、亂，不僅會直接影響任課老師和學生進入實驗室的心情，而且會影響對實驗儀器的愛惜程度，人為影響儀器的使用壽命；實驗室中的灰塵一般帶有微量的靜電，很容易附著在儀器上，如果附著在運動部件上會增大磨損；如果附著在部分電器上會造成短路、漏電、接觸不良；如果附著在光學表面，沾污或損壞拋光表面，如果附著在貴重精密儀器上會影響儀器使用壽命；實驗室如果潮濕會使儀器生銹，影響正常使用，實驗室如果含有酸堿性氣體，會侵蝕實驗儀器。所以，一定要保持實驗室干凈、整潔以及良好的通風，實驗結束時要求學生打掃實驗室衛生，整理好實驗儀器；環境氣溫太高、太干燥時，可通過在實驗室安全地方的地面灑水來調節實驗室的濕度。

2.2 合理擺放儀器

實驗儀器的合理擺放是實驗儀器維護不可缺少的環節。不同類型的儀器設備要分類放置，同一類型儀器及其配件要放在一起，避免缺件；需要根據儀器自身特性，合理安排儀器的存放地點，長時間不用的儀器，應該將儀器擦拭干凈，蓋上儀器布罩或放入儀器柜中。對光學儀器要輕拿輕放，勿使它們受到沖擊或震動，特別要防止光學元件跌落，要避免金屬等堅硬物體劃傷光學表面，防止任何溶液，尤其是腐蝕性溶液濺到光學表面上，暫時不用的或用畢應放在安全的地方，不可隨便亂放。分光計無論在使用或存放時，都應避免灰塵、潮濕、過冷、過熱及含有酸/堿性等氣體的侵蝕。實驗儀器要防止老化，避免暴曬，不用時就應入柜存放；有些儀器里面有電池，如電位差計、多用表、直流電阻電橋等長期不用，就應該把里面的電池取出放置；電子儀器不能受潮，受潮會發生漏電、擊穿，造成儀器故障，所以應放置在干燥、通風良好的房間；實驗課上，實驗臺上不要放置與該次實驗內容無關的儀器，學生不知道該儀器是用來干什么的，會干擾學生實驗，若學生亂動儀器，可能會損壞儀器；注意儀器設備擺放的整體布局，保持實驗室干凈、整潔。

2.3 檢查儀器狀況

實驗儀器的檢查是儀器維護中的一個非常重要環節。做好實驗儀器的檢查工作，是發現隱患、掌握實驗儀器技術狀況的重要手段。實驗儀器的檢查可分為日常檢查和定期檢查。

2.3.1 日常檢查

日常檢查是實驗課順利進行的有力保障[5]。檢查儀器內外旋鈕有無松脫、指示檔位是否正確、易損元件有無故障。比如：檢查物理天平，課后查看天平的平衡螺母是否完備，通過調節平衡螺母看天平能否調節平衡，如果調不平衡，看砝碼盤是否對應，甚至在砝碼盤下面加墊片，直至天平調節平衡，學生可以使用為止，避免橫梁倒下來，損壞天平的刀口、指針；霍爾效應實驗中所用的霍爾元件是易損元件，實驗中要求流過的霍爾電流很小，這就要求實驗結束時，學生將霍爾電流與勵磁電流調到零以后再關機，以免下次實驗開機時將霍爾片損壞。所以，實驗技術人員在每次實驗結束后，都要檢查霍爾效應實驗儀的勵磁電流與霍爾電流是否調零；檢查示波器的輸入電纜插頭線是否完好，旋鈕是否移位，輸出波形是否正常等。實驗課結束時，對實驗教師進行回訪、了解儀器使用情況，以便有針對性地做好實驗課前準備和課后維護工作。

2.3.2 定期檢查

節假日前，實驗技術人員對實驗室的水、電、門安全進行檢查；定期對實驗儀器進行通電檢查、清洗擦試；為防止銹蝕，對于游標卡尺、千分尺等儀器，過段時間就應該注油維護，防止生銹損壞儀器；光學表面如有灰塵，用潔凈的鏡頭紙或軟毛刷輕輕拂去，或用橡皮球吹掉，光學表面如有指印或污痕，用脫脂棉花和丙酮、乙醇擦拭。每學期實驗課結束之后，或寒、暑假前對部分實驗儀器進行一次保養。

2.4 儀器設備檔案檢查

實驗儀器設備的維護與維修是一項技術性、專業性很強的工作。應將儀器設備驗收過程中的所有相關資料進行歸檔、妥善保管，如儀器說明書、光盤以及聯系方式等。這樣，一方面便于相關人員翻閱、學習，掌握儀器的使用和簡單故障的排除；另一方面便于實驗儀器在使用過程中附件出現故障、需要更換或需要重新購置時，及時與廠家取得聯系，保證實驗教學和科研的順利進行。也便于新儀器管理員查閱資料，就較容易接手對儀器進行維護與維修。

2.5 實驗課前、課上、課后檢查

實驗課前，實驗人員必須掌握實驗儀器的原理、性能，清楚儀器使用方法以及注意事項，做到心中有數、有的放矢。遇到新進年輕教師上實驗課，實驗技術人員應根據自己的經驗，給教師提醒實驗過程容易出現的問題。比如：在電位差計測量干電池電動勢實驗中，學生可能把電池盒中的電池正負極接反，造成實驗無法進行，還有檢流計在使用之前要調零；霍爾效應實驗中，霍爾片可安全通過的電流值很小，誤將勵磁電流接入霍爾片，霍爾片就會燒毀；磁懸浮實驗中，一定要注意永磁體與鋁盤的距離適中，太遠測量靈敏度低，太近可能導致磁體與鋁盤摩擦，鋁盤高速旋轉還可能導致永磁體飛出；調整光學儀器時，要耐心細致，動作要輕，使用分光計時，狹縫機構制造精細、調整緊密，不宜拆卸調節；有些儀器制動螺釘未擰松前，不能用力硬搬，微動裝置在使用到極限位置時不可強行轉動，嚴禁盲目及粗魯操作。

在實驗課上，任課教師應強調學生在整個實驗過程愛惜儀器以及實驗過程的注意事項。比如：強調學生在操作所有的手動旋鈕時，應用力適度，以免滑絲；PN 結物理特性測定的實驗中，陶瓷介質鉑電阻勿讓學生隨便取出，以免損壞陶瓷介質；電子荷質比實驗中，必須經過老師檢查線路接線正確，學生方可開啟電源等。如果儀器出現故障，應盡量當時解決，保證實驗教學的正常進行。

實驗課結束時，要求學生按要求關閉電源，擺放好儀器，組織學生打掃實驗室衛生。實驗課后，實驗技術人員要檢測儀器情況，拿走有故障的儀器，不能與無故障的儀器放在一起，以便學生或實驗教師在實驗課上發現一臺有故障的儀器，當自己操作不當時誤認為無故障儀器也可能是有故障，換來換去的對儀器使用非常不利。這樣既可以保證實驗儀器的完好率，還可以節省維修的費用和時間。

2.6 實驗室安全檢查

安全第一，預防為主。實驗室安全是一個永恒而重要的話題，每一個實驗室都不能對安全問題掉以輕心。每一位申請實驗者必須先由教師或實驗技術人員進行實驗安全培訓，告知注意事項、操作規程、防護措施、緊急情況處理等事項后才準許進入實驗室。實驗室人員離開實驗室時，要做到“三檢查”：一檢查電，檢查所有儀器電源是否關閉，實驗室總電是否關閉，導線是否有破損或漏電等；二檢查水暖，檢查實驗室水龍頭是否關好，暖氣是否有滲漏等，避免造成水災，破壞實驗儀器；三檢查門窗，檢查實驗室門窗是否關好，防止實驗室儀器丟失。

2.7 發揚團結協作精神

實驗儀器設備的維護離不開實驗室人員之間的團結協作。實驗室工作既有單獨性,又有群體性，在實驗課上,任課教師應和實驗技術人員配合,充分發揮積極性、主動性,強調學生愛惜實驗儀器，嚴格按要求規范操作，實驗結束時，任課教師要求學生關掉電源、合理擺放儀器，這就務必要求實驗室人員之間要發揚團結協作的團隊精神。

筆者按照以上所述對實驗儀器進行維護，近十年所購儀器完好率達到97%以上。

總之，儀器設備維護工作完成得好，不但可以降低儀器故障的概率，還可以把損失降到最低，延長儀器設備的使用時間，節省資源，同時儀器的計量性能也得到了更好的保證，降低安全事故發生的概率，確保儀器設備和實驗人員的安全。

3 高校物理實驗儀器設備的維修工作

無論實驗儀器的質量多好，都難以保證不出故障。實驗儀器在運行過程中，技術狀態會發生變化，如果不及時處理，對于儀器后續使用將會造成影響。以本人所在的實驗教學中心為例，實驗課安排較多，故障儀器如不及時維修，就可能連續影響到幾堂實驗課。因此，在不影響課堂教學的前提下，爭取做到何時壞何時修、何處壞何處修。

3.1 實驗技術人員維修

3.1.1 低難度故障維修

實驗儀器的故障有時只是由個別零部件的損壞造成的。此類故障的維修難度較小，例如：儀器的保險絲損壞；也可能是某個二極管、三極管或電容已被擊穿損壞；太陽能電池專用負載電阻箱的個別電阻損壞；DH325 新型十一線電位差計轉盤處電阻絲的起點處、終點處很容易斷開。查出故障后，需要更換元件的就更換元件，需要焊接的就焊接。

3.1.2 高難度故障維修

對損壞度較高的儀器維修時，應具體問題具體分析。實驗技術人員首先應該查看電源源頭部分。其次，查看旋鈕位置是否正常，儀器內部是否有故障。典型的儀器如示波器，有時可能出現熒光屏上沒有亮點、衰減旋鈕不在正常位置，同步調節旋鈕不起作用、看不到李莎如圖形等情況；有些故障需查閱資料（如說明書），分析可能引起故障的原因，進一步分析確定故障所在的部位；有些儀器出現故障，維修人員需要在設備中輸入標準的信號，通過對波形進行比對的方式查明故障點；一些知道故障所在原件而又不懂其原理，無法有效解決的故障，可以將其與相同類型的設備進行比對，根據原件焊接處對應的導線顏色一一對應地進行焊接來更換故障原件使故障得到解決。最后，對于維修過的實驗儀器，應記錄下故障部位、現象、維修辦法，對后續的維修工作有幫助，可以縮短后續的維修時間。

3.1.3 高頻率故障的維修

對于高頻率故障的維修，需要實驗技術人員在儀器設備維修的過程中不斷地總結經驗，根據儀器自身特點，找到巧妙排查故障的方法。比如，查看示波器的靈敏度選擇開關（V/div）是否移位時，如果信號發生器默認輸出峰峰值為2 V/div 的信號時，將示波器的靈敏度選擇開關放置在0.5 V/div 位置處，就看示波器熒光屏上顯示的交流信號從波谷到波峰是否占了四格，來判斷靈敏度選擇開關（V/div）是否移位。查看杭州大華儀器制造有限公司生產的11 線電位差計儀器中，電阻絲長度取小數部分的轉盤（電阻絲起點、終點容易磨斷）有無故障時，將多用表放在200 Ω 的檔位上，兩表筆分別放在B、D 兩插孔處，從電阻絲的長度從小到大旋轉轉盤，如果多用表顯示的電阻值一直增大或一直減小則轉盤有故障，如果多用表顯示的電阻值由小增大再減小則轉盤無問題（這是通過沒問題與有問題的轉盤用多用表檢查對比得出的結論），用起來非常方便。這種巧妙排查故障的方法，簡便、快捷，可以很好地維護儀器。如果沒有這些經驗方法，儀器套數非常多，排查故障將是一件非常耗時的工作。

3.2 儀器設備廠家技術人員維修

有些儀器本身結構復雜，在實際操作中有一定的難度，實驗技術人員不能勝任的應及時請廠家技術人員上門維修。維修過程中，實驗技術人員要在旁邊學習，以便以后出現類似故障可以自己動手及時維修，節省時間、節省經費，確保實驗教學的順利進行。

3.3 儀器設備后期處理維修

做好儀器設備的后期處置，做到物盡其用。充分發揮報廢資產的剩余價值：對有故障的電流表、電壓表、電阻箱等儀器，經過處理，就用在線路故障實驗中；一些性能良好的閑置儀器，應妥善處理，轉變功能進行再利用；為了提高高校儀器設備的完好率，降低維修成本，將淘汰的儀器設備作為同類型設備的維修配件，用于解決同類型在用儀器設備的保養維修，減緩儀器設備的損壞程度；對無法修理使用的儀器進行報廢時，學生可以放開手腳，讓學生進行一些創新性、設計性實驗，大膽嘗試，拆裝與重組相結合進行重組裝配，也可以拆卸報廢儀器設備的零部件，用來修理那些尚能正常使用的儀器，使理論與實踐相結合，進一步熟悉儀器內部結構，直觀生動了解其原理方法、鍛煉動手能力、收獲很多常規實驗學不到的知識。在日常工作中，將實驗室臺面或地面散落的小零部件收集起來，一旦發現那臺儀器短缺就可以被利用起來。這樣，既做到物盡其用，還做到實驗室環保[13]，有利于國家生態文明建設，踐行新時代發展理念。

結合實驗技術人員工作的特點，實驗技術人員是實驗儀器設備維護與維修的主力軍。充分發揮實驗技術人員對儀器設備的維護與維修職能，能夠更好地做到物盡其用，人盡其才，地盡其利。

4 與高校物理實驗儀器設備維護、維修相關的其他問題

實驗技術人員在高校物理實驗儀器設備維護、維修中承擔著重要的任務，肩負重要的責任，因此，要做好高校實驗物理實驗儀器設備維護與維修工作，還應該加強實驗技術人員的專業培訓、提高實驗技術人員的薪酬待遇、提高實驗技術人員的準入門檻、加大實驗室維護維修的經費投入。

4.1 加強實驗技術人員的專業培訓

物理實驗儀器的維護與維修是一項專業性、技術性很強的工作。為適應當前工作的需要，高校應積極創造條件，加強對實驗技術人員專業素質培訓[14]，提升維護意識、提高儀器維修技能。通過組織他們參加各種專題講座、校外交流學習，擴大視野，增長知識，較好地掌握儀器操作、維護、維修技能，做好日常的維護與維修工作。

4.2 提高實驗技術人員的薪酬待遇

實驗技術隊伍在高校中“地位低”已成為不爭的事實?！耙匀藶楸尽?，做好人的工作，充分調動人的積極性、主動性和創造性，已是老話長談。高校實驗技術人員也是普通人，絕非圣人，也需要物質支持、精神支柱。實驗技術人員薪酬待遇普遍較低，而且很多高校的實驗技術職稱未設置正高職稱，嚴重影響了實驗技術人員工作的積極性，這種現狀顯然不能滿足高層次實驗技術人員的個人發展要求，造成實驗技術隊伍的不穩定。因此，高校需要正視當前實驗技術隊伍薪酬待遇中存在的突出問題，要充分發揮實驗技術人員的儀器維護與維修職能，不僅需要實驗技術人員提高自身能力，同時需要切實從實驗技術人員實際業績出發，提升隊伍定位，從實驗技術人員的主觀發展需求出發提高實驗技術人員的待遇[13-18]，給實驗技術人員提供相對公平的薪酬待遇，留住人才，以適應高校實驗室工作需要。2017 年延安大學實行分類分級管理，將高級實驗師分為五、六、七級崗位；2018年開始討論實驗技術人員設正高級崗位?？傮w來說，這兩年實驗技術人員流失情況有所好轉。

4.3 提高實驗技術人員的準入門檻

摒棄“誰都可以干”的用人偏見，提高準入門檻要求。新興學科、專業領域的擴展融合，對實驗技術人員的要求也越來越高。如果待遇提高了，學校在招聘、引進人才方面可引入高學歷、高水平、高素質人才以適應現代高校實驗室工作需要，為學科建設提供高效服務，進而提高實驗技術人員對實驗儀器設備的維護和維修能力。

4.4 加大實驗室維護維修的經費投入

維修應以預防為主，要設置專門的儀器設備維護、維修經費。實驗室每學期購買實驗儀器維護所需的耗材和實驗儀器維修所需的配件，是需要經費的。隨著高校儀器設備更新換代頻次不斷提高，實驗儀器設備數量、技術含量、使用率越來越高，使得儀器設備的故障率也越來越高。加大儀器維護、維修的經費投入顯得尤為重要，確保儀器設備的正常使用。

5 結束語

綜上所述，當前高校物理實驗儀器設備的維護與維修工作顯得愈發重要，由于物理實驗技術人員工作的特點，物理實驗技術人員所發揮的作用尤為關鍵。物理實驗技術人員需要正視自身工作的重要性，做好實驗儀器的日常維護與維修工作，保障物理實驗室的高效運轉和人才培養質量的持續提升。為此，高校應不斷加強實驗技術隊伍建設，重視人才，重視能力。首先，從實驗技術人員的主客觀發展需求出發，提供發展平臺，提高實驗技術人員的待遇、留住人才、進好人才。其次，加強實驗技術人員的專業培訓，提高準入門檻，建設一支技術過硬、愛崗敬業、團結協作、相對穩定的專業化實驗技術隊伍，做好日常的儀器維護與維修工作。最后就是應加大實驗室維護維修的經費投入，確保儀器設備的正常使用，為高校的教學和科研提供良好的支撐作用。這樣將為高校物理實驗儀器設備的維護與維修提供參考、借鑒。