实验室环境条件的实现及控制措施

实验室环境条件的实现及控制措施

作者：李晓明

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2014年第07期

摘要：在建设实验室的过程中，为了确保实验的准确性，需要采取技术措施，对环境条件进行控制，本文分别从温度、湿度、电磁干扰、隔振四个角度进行阐述，同时提出相应的政策建议，进而为控制实验室环境条件提供参考依据。 关键词：温度湿度电磁干扰隔振

测量人员、测量所需的仪器设备、技术规范规定的测量方法和环境条件是测量必备资源，检定规程或校准规范对计量标准器及其配套设备的计量性能、检定或校准方法及操作步骤提出了具体技术要求，在环境条件方面仅规定了温度、湿度条件，对振动、电磁干扰、照明、通风等影响量没有量化指标，由于不能对影响量充分估计，可能会影响测量结果可靠性的准确评价。所以，应根据相关标准和要求，给出各影响量的技术指标，使检测机构在实验室建设、日常管理中，采取必要的技术措施，保证环境条件的实现和控制。以下分别介绍温度、湿度、振动等影响量的技术指标和控制措施。 1 温度和湿度

砝码、精密压力表等检定规程规定温度、湿度要求为（20±2）℃、45%RH～75%RH，要满足上述条件，必须建设恒温恒湿实验室。恒温恒湿系统包括室内外空调机组以及通风、保温、控制等系统，根据系统性能和特征，实验室内部空间温度、湿度可控技术指标为均匀性和波动性，其准确性取决于空调设备、室内温度精调装置、温湿度传感器的精度，取决于保温材料及性能、通风组织形式和风量大小，取决于室内设备负荷、测量人员数量和出入频率。因此，要达到技术规范规定的温、湿度条件，在建设或改造实验室前，应依据实验室功能和条件进行策划，选择专业设计单位根据机构提出的条件进行设计，充分考虑设备的性能指标、控制方式、功耗标准、维保能力选择空调和控制仪器设备，考虑技术参数和物理性能、燃烧等级选择保温和通风管道材料，根据温、湿度条件，选择采用上送下回还是上送侧回通风组织方式。 另外，温湿度控制系统还应具有显示、记录功能，按技术规范的要求设定温湿度采样时间，满足部分检定或校准项目需要控制温度变动性的要求。恒温恒湿实验室在日常管理中，必须定期对室内温湿场状况进行检测，根据室内空间大小，布置精密温湿度传感器，采用多通道温湿度巡检仪进行温湿度均匀性和波动性测量，以评价实验室是否满足规定的温湿场条件，而不能以一点温、湿度代表室内温湿场状态。 2 隔振

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检定规程或校准规范仅仅要求实验室不能有影响精密仪器计量性能的振动，没有规定具体的量化指标，缺少控制依据，振动对精密仪器的影响表现为：

①影响仪器的正常运行，过大的振动会直接损害仪器，使之无法使用。

②影响仪器仪表显示值的准确性和观测速度，有时根本无法读数，对于自动打印和描绘曲线，有时无法正常进行。

③对于某些精密和灵敏的电器，如灵敏继电器，过大的振动甚至会使其产生误动作，从而引起较大事故。

因此，为了保证精密仪器及设备在足够长使用寿命期内正常工作，精密仪器或设备在环境影响下的振动应限制在一定的界限之内，这个在所要求的点或面处的最大振动限值称为容许振动值。国家标准《隔振设计规范》（GB50463-2008）规定了容许振动标准，精密仪器与设备的容许振动值见下表： ■

如何实现实验室容许振动标准的要求，首先要调查实验室周边环境振动情况，是否存在空调系统、动力系统等设备和工艺附属设备的运行，选择“传感器（电压输出）+数据采集卡（A/D板）+计算机（内装专用软件包）”系统进行实验室现场测试，即传感器采用高灵敏度加速度计，信号经由A/D转换和程控放大功能的数据采集卡，直接进入笔记本电脑，使信号数字化，然后对信号进行各种处理。其次，若振动测试结果大于容许振动值，说明实验室受到外围振动的影响较大，必须对振源机器设备进行主动隔振。依据国家标准《动力机器基础设计规范》（GB50040-1996）分类采取隔振措施，包括旋转式机器隔振、曲柄连杆式机器隔振、冲击式机器隔振等，隔振的方式有采用弹簧隔振基础、空气弹簧隔振器、橡胶隔振器和黏流体阻尼器等。对振源设备采取的主动隔振措施，目的是减弱环境振动对精密仪器设备的影响，是精密仪器、设备防微振措施的重要内容。最后，对实验室内的精密仪器进行被动隔振，包括地面隔振屏障，如排桩或隔板、隔振沟等；带有隔振器的刚性台座，最常用的方式有支承式、悬挂式、悬挂兼支承式。若是新建实验室，应由建筑设计工程师根据机构提交的相关条件进行建筑物的隔振设计。采取主动隔振和被动隔振措施后，还应对实验室进行现场测试，测试结果应满足容许振动值的要求。 3 电磁干扰

外界各种电磁波对实验室内部测量仪器的正常使用可能会产生影响，应采取屏蔽措施进行防护，选择彩钢板作为隔墙材料和仪器专用接地处理。彩钢板分夹芯保温彩钢板和实验室专用彩钢板，夹芯保温彩钢板一般以上、下两层0.5mm厚冷轧镀锌钢板为基板、经过表面脱脂、磷化和铬酸盐等处理后涂上有机涂料经烘烤而成的彩钢板为表层，阻燃聚苯乙烯泡沫板或石岩棉、酚醛、聚氨酯为芯材，用特制的粘合剂粘合而成。实验室专用彩钢板以1.0mm彩钢板为表层，后衬石膏板形成13mm厚专用彩钢板。

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一般大型仪器设备，特别是高频发生设备要求单独接地，接地方式有单点接地、多点接地和混合接地，接地电阻不应大于4Ω，接地极采用铜板或角钢、扁铁，连接线为10mm2铜线，仪器专用地线不仅起了保护人和仪器的作用，而且具有屏蔽作用和对仪器工作零点的稳定作用。仪器专用接地，相当于将整个仪器放入一个特制的屏蔽室，隔断来自外部或内部的电磁辐射，从而保证自身和邻近仪器不受干扰。 4 结束语

计量检定人员在重视研究测量方法和仪器设备的同时，也应了解环境条件专业知识，实验室环境条件的实现，需要专业设计人员进行方案设计，而方案的科学性、合理性和可操作性对实验室将来仪器设备能否正常运转、出具的数据是否准确可靠至关重要。因此，计量检定人员关注环境条件的实现和控制措施非常必要，为了提高测量结果的准确性，必须了解测量过程环境条件，并将其控制在最佳状态，所以有必要对环境条件影响程度和控制手段进行研究。 参考文献：

[1]徐建.隔振设计规范理解与应用[M].中国建筑工业出版社，2009. [2]GB50463-2008，隔振设计规范国家标准[S]. [3]GB50040-96，动力机器基础设计规范[S].

[4]马昕，薛秋红，贾俊涛.实验室功能设计、建设和改造工作指南[M].中国标准出版社，2009.