赛默飞培养箱371温度传感器校验技术介绍

一、概述

赛默飞Forma 371型培养箱是一款广泛应用于生命科学、细胞生物学、组织工程及药物研发领域的高性能恒温CO₂培养设备。其核心控制系统依赖高精度温度传感器，实现腔体内空气温度的实时监测与反馈调节，从而保证培养环境的恒定与稳定。为了确保测量准确性和控制精度，必须对温度传感器进行周期性校验。

温度传感器校验的目的在于验证设备显示温度与实际温度的一致性，发现测量偏差并加以修正。通过标准仪器比对，可判定培养箱的温控性能是否满足实验室及监管要求。对于制药、生物制品、临床实验室等场景，校验记录也是设备质量追溯的重要依据。

二、温度控制系统原理

1. 温控系统组成

赛默飞371培养箱的温度控制系统主要包括以下几部分：

• 温度传感器：通常采用热敏电阻（Thermistor）或铂电阻（PT100）作为检测元件，实时采集箱体内的空气温度。

• 加热系统：通过底部、侧壁及门加热器进行多点加热，形成均匀热场。

• 控制模块：微处理器基于PID算法调节加热功率，使温度保持在设定值。

• 安全保护系统：设有独立的过温保护传感器，一旦主控失效，自动切断加热电路。

温度传感器位于箱体中央或气流循环区域，其信号经模数转换后输入控制系统。控制器根据偏差量调节加热输出，形成闭环调节结构。

2. 温度传感器漂移与误差来源

温度传感器在长期运行中，可能因以下原因产生误差：

• 老化与材料疲劳：热敏元件的阻值特性随使用时间逐渐变化。

• 污染与腐蚀：CO₂、湿度、清洗剂或样品蒸汽对探头产生化学影响。

• 安装位置偏移：探头松动或接触壁面导致读数偏差。

• 电气干扰：线路接触不良、控制模块老化引起信号波动。

定期校验可以识别这些偏差，防止误差积累影响温控精度。

三、校验的目的与要求

1. 校验目的

1. 验证培养箱温度传感器测量的准确性；

2. 校正控制系统的温度显示，使其与实际温度一致；

3. 评估培养箱内部温度的稳定性和均匀性；

4. 满足实验室质量管理体系（如ISO 17025、GLP、GMP）的合规要求。

2. 校验要求

• 校验仪器应具备国家计量溯源资质；

• 温度标准器精度应优于±0.05 ℃；

• 校验点应涵盖设备常用工作温度范围（通常为25 ℃、37 ℃、45 ℃）；

• 校验记录需包括仪器编号、时间、操作人、偏差值及修正措施。

四、校验原理

温度传感器校验基于对比测量法。即在同一温度环境下，利用标准温度计与被校传感器同时测量，通过两者的温度差值确定被校传感器的准确度。

校验分为两类：

1. 单点校验：在主要使用温度点（如37 ℃）测定偏差。适用于日常快速检测。

2. 多点校验：在不同温度点（低、中、高）进行测量，用于评估线性误差和漂移规律。

测得的差值若超出允许范围，则可通过调整设备内部参数或补偿修正，使显示温度与真实温度一致。

五、校验设备与准备

1. 主要仪器

2. 环境条件

• 室温保持20~25 ℃，避免气流和强光干扰；

• 培养箱空载运行，内部清洁干燥；

• 校验期间禁止频繁开门，确保热稳定性；

• CO₂气源关闭，湿度盘内水位保持正常但不溢出。

3. 仪器布置

• 标准温度探头放置在箱体中心位置，避开加热元件和风道；

• 若评估均匀性，可在上、中、下三层分别布置探头；

• 探头不应触碰内壁或金属支架，以避免导热误差。

六、校验步骤

1. 预热与稳定

将培养箱设定至目标温度（例如37 ℃），开启电源运行至少2小时，确保腔体温度稳定。稳定标准为：10分钟内温度波动不超过±0.1 ℃。

2. 启动校验模式

1. 按控制面板上的“MODE”键，进入“CAL”校正状态；

2. 在显示界面中选择“TEMP CAL”选项；

3. 当前显示为设备内部传感器读取的实时温度。

3. 对比测量

• 读取标准温度计的稳定读数，与设备显示值进行对比；

• 若差值超过±0.2 ℃，则需要修正；

• 按“↑”“↓”键调整显示值，使其与标准温度一致；

• 按“ENTER”键确认并保存。

4. 多点校验（可选）

可按以下温度节点进行：

• 低温点：25 ℃

• 常用点：37 ℃

• 高温点：45 ℃

每个温度点均需重复“稳定—对比—修正—记录”的流程。

5. 恢复正常运行

校正完毕后，按“MODE”键退出校正模式，系统恢复PID控制。
待温度重新稳定后，再次比对读数确认修正效果。

6. 数据记录

建立《培养箱温度传感器校验记录表》，内容包括：

记录应存档备查，并纳入实验室设备校准体系。

七、结果分析与修正判定

1. 偏差计算

偏差 = 显示温度 − 标准温度
若结果为正，表示显示偏高；若为负，则偏低。

2. 判定标准

3. 传感器更换

若校正后偏差仍超标，应考虑更换温度探头。
更换步骤：

1. 断电并拆除旧探头；

2. 按型号安装新探头并固定位置；

3. 通电后重新执行校验流程。

八、影响校验准确性的因素

1. 环境扰动：开关箱门或空气流动会造成瞬时温度波动，应在稳定状态测量。

2. 探头位置：若参考探头靠近加热源或壁面，会导致偏高读数。

3. 温度梯度：箱体上下层可能存在微小差异，需取平均值或多点测量。

4. 仪器稳定性：校验仪器自身漂移会引入系统误差，需定期溯源校准。

5. 电磁干扰：电源波动或周围设备产生的电磁噪声会影响信号采集。

九、周期与维护建议

1. 校验周期

• 普通实验用途：每12个月校验一次；

• 精密研究或临床用途：每6个月校验一次；

• 若设备搬迁、维修或经历高温灭菌后，应立即重新校验。

2. 维护建议

• 保持传感器探头清洁，避免结露、污染；

• 定期检查探头固定螺母及连接线是否松动；

• 禁止使用强酸或溶剂清洗传感器；

• 避免在未稳定状态下进行频繁校正；

• 建立设备维护记录，确保历史数据可追溯。

十、实例说明

假设在一次校验中，设定温度为37 ℃，标准温度计显示37.10 ℃，培养箱显示为36.80 ℃，偏差为–0.30 ℃。

操作人员进入校正模式，将显示温度调整为37.10 ℃后保存。再次稳定后复测，设备显示37.05 ℃，标准温度为37.08 ℃，偏差减小至–0.03 ℃，符合合格标准。

最终在校验报告中记录修正前后数据、操作日期和人员签名，并存档。

十一、常见问题及处理

十二、安全与合规

1. 校验操作应在断开CO₂气源、无样品状态下进行；

2. 校正期间不要触摸加热元件或探头金属部分；

3. 校准数据应保存至少三年，便于追溯；

4. 若设备用于临床样本培养，校验结果须经质量负责人签字确认；

5. 所有调整操作应由经过培训的技术人员执行。

十三、结论

温度传感器校验是确保赛默飞Forma 371培养箱性能稳定和实验结果可靠的核心环节。通过定期的比对与调整，可有效防止测温漂移、避免实验误差、延长设备寿命，并满足实验室质量体系的合规要求。

科学、规范、可追溯的校验制度不仅体现了实验室管理水平，也直接关系到科研数据的可信度。建议每台培养箱均建立独立的校验档案，明确周期、方法、人员与结果，以形成完整的温度控制追溯链。