生化培養箱對溫度控制精度要求很高, 一般要求其溫度控制誤差不大于 ±0.5 ℃。 影響生化培養箱控溫性能的因素很多, 在設計和維護中均需予以認真考慮。 本文就生化培養箱控溫系統中測溫元件的相關方面對其溫控精度的影響進行了試驗研究。

1.測溫元件的時間常數

測溫元件反映機內溫度, 并向控溫系統輸入端饋送反饋溫度信號。 測溫元件通過與生化培養箱內空氣的熱交換來感知溫度, 具有熱慣性, 這樣當生化培養箱溫度變化時, 測溫元件的輸出θ f (溫度指示)總是滯后于箱內溫度θ o 的變化, 測溫元件的時間常數 T 2 反映了這種熱慣性的大小, T 2 越大, 滯后越嚴重。 這樣, 從測溫元件得到的即時溫度指示值 θ f 實際上并不是生化培養箱內的真實溫度θ o , 兩者之間存在著差異。 圖 1 給出了某生化培養箱在階躍溫度干擾 (5℃) 作用下機內溫度真實值 θ o (t) (用PN 結溫度計測得)與測溫元件測得值 θ f (t) (用電接點水銀溫度計測得)過渡過程的比較 (設定溫度 θ i =30℃,曲線溫度坐標為與 30℃的差值 Δθ)。 由圖可見 θ o (t)和θ f (t)兩曲線的振蕩周期相同, 且都趨于同一穩定值, 不同的是 θ o (t)的振幅要比 θ f (t)的大得多, 生化培養箱內最高的瞬時溫度達到 30.8℃, 而在這種情況下測溫元件的指示值僅為 30.2℃。 這說明生化培養箱內真實溫度的變化要比測溫元件反映出來的溫度指示值的變化大得多, 而它們的差異程度取決于測溫元件的時間常數 T 2 , 其大則大之, 小則小之。 生化培養箱內溫度真實值與測量值之間這一無法直接看到的差異, 在實際工作中務必充分注意,因為有時雖然測溫元件指示或記錄的溫度值是符合要求的, 但實際上在一段時間中箱內的真實溫度已大大超出了規定范圍。 測溫元件的時間常數越大, 這種情況越嚴重。