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离心机转速的计量检测

2022年08月29日


实验室离心机应用领域广泛，一般用于医院化验室、科研机构化验室、食品药品检验化验室、食品卫生化验室等各种实验室，并且转速不大于30000r/min。实验室离心机的转速是非常重要的技术参数，离心力的大小与实验室离心机的转速成正比，转速达不到规定要求，悬浮液或乳浊液就不能被彻底分离。


在实验验过程中，可能造成同样一种物质使用不同的实验室离心机进行分离，所得出的结论不同，严重影响化验结果。由于没有实验室离心机转速检定规程和校准规范，不能对离心机开展检定/校准工作。所以，有必要对实验室离心机计量检测方法进行探讨。


一、离心机计量检测的必要性

离心机是利用离心力，分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开；它也可用于排除湿固体中的液体；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。


离心机现已广泛应用于生物学、临床医学、检验医学、生物化学等实验室中，因其是样本检测前处理过程中重要的处理步骤，离心机直接影响到检验结果，所以，有必要对离心机进行定期检定，确保其离心精度。

二、离心机测量方法概述

(一)固定频率计的应用

进行离心机转速测量时，一定将转速频率计牢固固定在离心机的金属外壳上或用三脚架固定在离心机旁测定，以确保安全。


(二)测量记录

离心机在校准点工作稳定后连续测量10次转速，计算均值和示值误差。用秒表测定离心机实际运行的时间，电子计时装置误差一般不大，如果使用机械定时器，注意能否满足要求。


(三)温度校准

低温冷冻离心机需要校准温度，离心机开机预冷，用去离子水代替样本，使用设定的离心条件进行校准，离心结束后立即用电子温度计测定去离子水温度。可以重复测量数次，或以不同的离心条件测定数次，计算测定均值和误差。

三、离心机转速测量方法

(一)转速测量

1、无盖型离心机转速测量

测量前在离心机转动臂或轴上选择合适的位置粘贴1块反光纸，使光电传感器直接照射到反射记号。按要求设定离心机转速并启动离心机，待运转平稳后，测速仪显示的值即为该离心机设定值的实际转速值。


2、带盖封闭型离心机转速测量

(1)盖上有有机玻璃观察窗型离心机转速测量

对于盖上有有机玻璃观察窗类型的离心机转速的测量，测量前在离心机转动臂或轴上选择合适的位置粘贴1块反光纸，使光电传感器通过盖上有机玻璃观察窗精确的照射到反射记号上。按要求设定离心机转速并启动离心机，待运转平稳后，测速仪显示的值即为该离心机设定值的实际转速值。


(2)盖上无有机玻璃观察窗型离心机转速测量

对于盖上无有机玻璃观察窗类型的离心机转速的测量，可以选用可弯曲螺旋支撑杆和强li磁钢的专用测速传感器进行测量，利用磁钢对离心机盖和箱体的引力将其固定在离心机的上盖内侧，传感器对准离心机转动臂或轴上粘贴的反射记号，利用压在盖子底下的可弯曲螺旋支撑杆将光源及光电接收、转换装置的控制信号、测量信号(电信号)引出并连接到测速装置。按要求设定离心机转速并启动离心机，待运转平稳后，测速仪显示的值即为该离心机设定值的实际转速值。


(二)转速的修正以校准

给出的示值误差为参考引入修正因子，重新设定需要修正离心机的设定值。测量修正后的转速或温度不达标，需要反复修正、测量，直至确认误差在允许范围之内。Z终修正完成的转速测量结果。


除个别离心机外，多数离心机修正后转速误差可以控制在±25r/min(占需修正离心机总数的90%)乃至±15r/min(占需修正离心机总数的70%)的范围之内，Zda相对误差由修正前的16.435%降低为修正后的0.761%;温度误差也由修正前的-3.33℃降低为修正后的-0.43℃。


转速校准点的选择也可以以被校准离心机Zda转速为起点，线性选择，兼顾常用转速并尽可能多选。如果是新安装离心机或仅就离心机的运行状况进行检测，这种测试方法覆盖面广，更可行、有效。


实际上，离心机在实验室使用时，位置、用处相对固定，离心条件设置也相对固定。我们在校准的过程中有针对性地把离心机的设定转速作为校准点(若离心机需工作在多个转速时，尽可能将每个转速都选为校准点)。测试、修正、确认后，确保离心机在使用到的每个转速条件下都运行准确、可靠。


(三)定位测试区域数据判读技术

定位测试主要利用电容测微仪具有在超量程时工作状态自动进入饱和区，系统输出为固定电压的特性来实现。电容测微仪在超量程时的输出和正常测量时的波形。


在精密离心机上设计定位测试区域，精密离心机转动时，当该定位测试区域到达电容测微仪前和离开电容测微仪后时，电容测微仪工作进入饱和区输出为满量程固定电压值，在利用软件进行信号处理时采用特定的技术手段识别出两段满量程之间的有效测试数据即可得到动态俯仰失准角的原始测量值。


四、结束语

文章阐述了离心机各计量转速检测的方法，在国家还没有发布关于离心机的计量检定规程或校准规范的情况下，有利于购买离心机的验收检测和使用过程中的计量检测，以确保检验结果的准确可靠。从测试数据表明，定位测量法可有效分离出动态俯仰失准角测试信号，测量精度高，定位测试技术具有可行性。



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