磁力加熱攪拌器轉速測量標準方法研究

孫欽密 李海濱

摘 要：為了控制好特殊液體介質的加熱混勻攪拌，現已通過對磁力加熱攪拌器攪拌子的工作方式進行分析，對比兩種不同 方式轉速準確度的測試，試圖找出影響轉速測量結果的不確定度因素，并將其進行適度量化。結果發現對攪拌子直接測量 的不確定度因素影響較小，是轉速參數的較佳測量方法，適于日常的量值溯源，從而為計量及日常使用提供標準參考。

關鍵詞：轉速，校準，測量，不確定度，參考

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.06.027

0 引 言

磁力加熱攪拌器是通過電磁效應驅動攪拌子 進行攪拌勻和，在電磁熱效應下對介質進行制熱的 設備，廣泛應用于醫療、化學、食品、生物等領域。 它可以實現對特殊介質如酸類、強堿類、粘稠類液 體不易攪拌均勻，有溫度要求的特殊液體介質的加 熱攪拌等，尤其是制藥行業等，可以方便快捷地實 現快速均勻攪拌。

磁力加熱攪拌器的主要技術指標有轉速和溫 度兩個參數，轉速的大小是實現容器內被攪拌溶液 能否實現快速攪勻并獲得滿意混合溶液的關鍵。而 攪拌器的轉速是直接通過控制電機旋轉的快慢，將 轉軸上的磁鐵一并帶動旋轉，此時放在容器內的攪 拌子在電機轉軸磁鐵感應下開始旋轉，帶動溶液旋 轉攪拌，并逐漸達到同步旋轉狀態，實現溶液的實 時攪拌。

目前常用的光電式轉速表[1]、轉速測量儀[2]一般以發射并接收反光脈沖的形式進行轉速測量，就 是在被測旋轉部件上貼上反光條，根據測速傳感器 接收的反射光脈沖信號計算一定時間段內的脈沖數 量，得到轉速數值，這種非接觸式的轉速測量儀可 以實現遠距離轉速校準。但對于磁力加熱攪拌器來 說，由于攪拌子通常是白色，即使貼上反光條也可能 由于通體白色而不能正常反射光波。同時，由于攪拌 溶液的折射、散射等作用，測速傳感器接收的反光脈 沖會受到干擾而無法正常進行測量，因此需要通過 其它方式解決轉速的測量問題。目前在地方標準JJF （豫）348—2023磁力加熱攪拌器校準規范[3]里有對 其校準的示例，但是整個標準對轉速校準的影響因 素沒有進行深入的演示和分析，需要對其進行詳細 的量化分析和說明，給應用標準的用戶提供參考。

通常的做法有兩種方案，一種方案是直接在電 機轉軸或旋轉磁鐵上粘貼反光條，通過測量電機轉 軸或磁鐵的轉速來反饋攪拌子的轉速，由于攪拌子 的轉速與電機轉軸同步，因此這種方法可以反映攪 拌子的轉速，這通過實驗驗證是可行的，但是反光 條的粘貼由于電機轉軸安裝在內部而不方便操作， 需要拆除容器的托盤，同時由于攪拌子的同步滯后 于電機轉軸或磁鐵的轉速，因此需要在經過一段時 間的攪拌并同步時才能開始轉速測量，否則會造成 錯誤的測量結果。

另一種方案是在沒有溶液或者溶液高度僅僅與 攪拌子高度平齊的時候，將攪拌子涂黑一半或全部 涂黑并粘貼反光條，然后啟動磁力加熱攪拌器，等攪 拌子轉速穩定后，將測速傳感器光電探頭對準反光 條，在同一測量點連續讀取并記錄被校磁力加熱攪 拌器的10個顯示值，取其平均值，得到轉速的測量 值，這種方法通過驗證也是可行的，但是如果在沒有 溶液的情況下進行攪拌子的旋轉測量往往會使得攪 拌子與托盤產生摩擦，對托盤及攪拌子的使用產生 影響；同時，如果磁力加熱攪拌器在無溶液狀態下使 用加熱功能的話，可能會引起托盤或容器過熱損壞， 因此需要謹慎使用，盡量在轉速測量時不啟用加熱功 能或者只在少量溶液下進行轉速測量。下面通過第 二種方式的不確定度分析進行驗證其可行性。

1 轉速測量結果的不確定度分析

1.1 測量依據

JJF（豫）348—2023《磁力加熱攪拌器校準 規范》。

1.2 測量方法

在溶液高度僅僅與攪拌子高度平齊的時候，將 攪拌子涂黑一半或全部涂黑并粘貼反光條，然后按 啟動磁力加熱攪拌器，等攪拌子轉速穩定后，將轉 速測量儀的測速傳感器光電探頭對準反光條，在同 一測量點連續讀取并記錄被校磁力加熱攪拌器的 10個顯示值，取其平均值。

1.3 測量模型

攪拌器的轉速示值誤差校準結果表示如下：

3 結 語

根據JJF（豫）348—2023《磁力加熱攪拌器校 準規范》，其轉速示值的最大允許誤差不超過±1%， 由于轉速測量結果的擴展不確定度為0.2%，與轉速 示值誤差的比值小于1：3，根據JJF 1094—2002《測 量儀器特性評定》[5]，對測量儀器進行符合性評定 時，將被校計量器具與相應的計量標準進行技術比 較，如果測量不確定度與測量儀器的最大允許誤差 之比小于或等于1/3，可以直接判斷轉速的測量符合 量值傳遞要求。因此，經過量化分析，判斷第二種 方案的轉速測量方法滿足日常計量測試的要求。同 樣的，方案一的轉速測量方法的不確定度分析中， 其轉速的重復性會更優越，不確定度結果應該是更 小，但前提是必須克服安裝不便的缺點。

但是無論哪種測量方案，為了防止磁力攪拌子 高速攪拌時發生飛出傷人的危險情況發生，可以將 磁力加熱攪拌器整體放入特制的安全罩或者其它 安全設施當中，安全罩本體或安全設施為透明或有 監控可以觀察內部，從而達到安全防護的目的，確 保依據標準進行的測量準確而又安全可控。

參考文獻

轉速表檢定規程：JJG 105—2019[S].北京：中國標準出版 社，2019.

轉速測量儀檢定規程：JJG 1134—2017[S].北京：中國標準 出版社，2017.

磁力加熱攪拌器校準規范：JJF（豫）348—2023[S].北 京：中國標準出版社，2023..

測量不確定度評定與表示JJF 1059.1—2012[S].北京：中 國標準出版社，2012.

測量儀器特性評定JJF 1094—2002[S].北京：中國標準出 版社，2002.

作者簡介

孫欽密，碩士，高級工程師，主要從事力值、硬度、振動與沖 擊、轉速、建筑機械、應力應變、水分測定等的計量，以及技 術與質量管理、體系文件維護等工作。

（責任編輯：張瑞洋）