實驗室環(huán)境條件的實現(xiàn)及控制措施

摘要：在建設實驗室的過程中，為了確保實驗的準確性，需要采取技術措施，對環(huán)境條件進行控制，本文分別從溫度、濕度、電磁干擾、隔振四個角度進行闡述，同時提出相應的政策建議，進而為控制實驗室環(huán)境條件提供參考依據(jù)。

關鍵詞：溫度濕度電磁干擾隔振

測量人員、測量所需的儀器設備、技術規(guī)范規(guī)定的測量方法和環(huán)境條件是測量必備資源，檢定規(guī)程或校準規(guī)范對計量標準器及其配套設備的計量性能、檢定或校準方法及操作步驟提出了具體技術要求，在環(huán)境條件方面僅規(guī)定了溫度、濕度條件，對振動、電磁干擾、照明、通風等影響量沒有量化指標，由于不能對影響量充分估計，可能會影響測量結果可靠性的準確評價。所以，應根據(jù)相關標準和要求，給出各影響量的技術指標，使檢測機構在實驗室建設、日常管理中，采取必要的技術措施，保證環(huán)境條件的實現(xiàn)和控制。以下分別介紹溫度、濕度、振動等影響量的技術指標和控制措施。

1 溫度和濕度

砝碼、精密壓力表等檢定規(guī)程規(guī)定溫度、濕度要求為（20±2）℃、45%RH～75%RH，要滿足上述條件，必須建設恒溫恒濕實驗室。恒溫恒濕系統(tǒng)包括室內外空調機組以及通風、保溫、控制等系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)性能和特征，實驗室內部空間溫度、濕度可控技術指標為均勻性和波動性，其準確性取決于空調設備、室內溫度精調裝置、溫濕度傳感器的精度，取決于保溫材料及性能、通風組織形式和風量大小，取決于室內設備負荷、測量人員數(shù)量和出入頻率。因此，要達到技術規(guī)范規(guī)定的溫、濕度條件，在建設或改造實驗室前，應依據(jù)實驗室功能和條件進行策劃，選擇專業(yè)設計單位根據(jù)機構提出的條件進行設計，充分考慮設備的性能指標、控制方式、功耗標準、維保能力選擇空調和控制儀器設備，考慮技術參數(shù)和物理性能、燃燒等級選擇保溫和通風管道材料，根據(jù)溫、濕度條件，選擇采用上送下回還是上送側回通風組織方式。

另外，溫濕度控制系統(tǒng)還應具有顯示、記錄功能，按技術規(guī)范的要求設定溫濕度采樣時間，滿足部分檢定或校準項目需要控制溫度變動性的要求。恒溫恒濕實驗室在日常管理中，必須定期對室內溫濕場狀況進行檢測，根據(jù)室內空間大小，布置精密溫濕度傳感器，采用多通道溫濕度巡檢儀進行溫濕度均勻性和波動性測量，以評價實驗室是否滿足規(guī)定的溫濕場條件，而不能以一點溫、濕度代表室內溫濕場狀態(tài)。

2 隔振

檢定規(guī)程或校準規(guī)范僅僅要求實驗室不能有影響精密儀器計量性能的振動，沒有規(guī)定具體的量化指標，缺少控制依據(jù)，振動對精密儀器的影響表現(xiàn)為：

①影響儀器的正常運行，過大的振動會直接損害儀器，使之無法使用。

②影響儀器儀表顯示值的準確性和觀測速度，有時根本無法讀數(shù)，對于自動打印和描繪曲線，有時無法正常進行。

③對于某些精密和靈敏的電器，如靈敏繼電器，過大的振動甚至會使其產(chǎn)生誤動作，從而引起較大事故。

因此，為了保證精密儀器及設備在足夠長使用壽命期內正常工作，精密儀器或設備在環(huán)境影響下的振動應限制在一定的界限之內，這個在所要求的點或面處的最大振動限值稱為容許振動值。國家標準《隔振設計規(guī)范》（GB50463-2008）規(guī)定了容許振動標準，精密儀器與設備的容許振動值見下表：

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如何實現(xiàn)實驗室容許振動標準的要求，首先要調查實驗室周邊環(huán)境振動情況，是否存在空調系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等設備和工藝附屬設備的運行，選擇“傳感器（電壓輸出）+數(shù)據(jù)采集卡（A/D板）+計算機（內裝專用軟件包）”系統(tǒng)進行實驗室現(xiàn)場測試，即傳感器采用高靈敏度加速度計，信號經(jīng)由A/D轉換和程控放大功能的數(shù)據(jù)采集卡，直接進入筆記本電腦，使信號數(shù)字化，然后對信號進行各種處理。其次，若振動測試結果大于容許振動值，說明實驗室受到外圍振動的影響較大，必須對振源機器設備進行主動隔振。依據(jù)國家標準《動力機器基礎設計規(guī)范》（GB50040-1996）分類采取隔振措施，包括旋轉式機器隔振、曲柄連桿式機器隔振、沖擊式機器隔振等，隔振的方式有采用彈簧隔振基礎、空氣彈簧隔振器、橡膠隔振器和黏流體阻尼器等。對振源設備采取的主動隔振措施，目的是減弱環(huán)境振動對精密儀器設備的影響，是精密儀器、設備防微振措施的重要內容。最后，對實驗室內的精密儀器進行被動隔振，包括地面隔振屏障，如排樁或隔板、隔振溝等；帶有隔振器的剛性臺座，最常用的方式有支承式、懸掛式、懸掛兼支承式。若是新建實驗室，應由建筑設計工程師根據(jù)機構提交的相關條件進行建筑物的隔振設計。采取主動隔振和被動隔振措施后，還應對實驗室進行現(xiàn)場測試，測試結果應滿足容許振動值的要求。

3 電磁干擾

外界各種電磁波對實驗室內部測量儀器的正常使用可能會產(chǎn)生影響，應采取屏蔽措施進行防護，選擇彩鋼板作為隔墻材料和儀器專用接地處理。彩鋼板分夾芯保溫彩鋼板和實驗室專用彩鋼板，夾芯保溫彩鋼板一般以上、下兩層0.5mm厚冷軋鍍鋅鋼板為基板、經(jīng)過表面脫脂、磷化和鉻酸鹽等處理后涂上有機涂料經(jīng)烘烤而成的彩鋼板為表層，阻燃聚苯乙烯泡沫板或石巖棉、酚醛、聚氨酯為芯材，用特制的粘合劑粘合而成。實驗室專用彩鋼板以1.0mm彩鋼板為表層，后襯石膏板形成13mm厚專用彩鋼板。

一般大型儀器設備，特別是高頻發(fā)生設備要求單獨接地，接地方式有單點接地、多點接地和混合接地，接地電阻不應大于4Ω，接地極采用銅板或角鋼、扁鐵，連接線為10mm2銅線，儀器專用地線不僅起了保護人和儀器的作用，而且具有屏蔽作用和對儀器工作零點的穩(wěn)定作用。儀器專用接地，相當于將整個儀器放入一個特制的屏蔽室，隔斷來自外部或內部的電磁輻射，從而保證自身和鄰近儀器不受干擾。

4 結束語

計量檢定人員在重視研究測量方法和儀器設備的同時，也應了解環(huán)境條件專業(yè)知識，實驗室環(huán)境條件的實現(xiàn)，需要專業(yè)設計人員進行方案設計，而方案的科學性、合理性和可操作性對實驗室將來儀器設備能否正常運轉、出具的數(shù)據(jù)是否準確可靠至關重要。因此，計量檢定人員關注環(huán)境條件的實現(xiàn)和控制措施非常必要，為了提高測量結果的準確性，必須了解測量過程環(huán)境條件，并將其控制在最佳狀態(tài)，所以有必要對環(huán)境條件影響程度和控制手段進行研究。

參考文獻：

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[3]GB50040-96，動力機器基礎設計規(guī)范[S].

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