磁力加热搅拌器转速测量标准方法研究

孙钦密 李海滨

摘 要：为了控制好特殊液体介质的加热混匀搅拌，现已通过对磁力加热搅拌器搅拌子的工作方式进行分析，对比两种不同 方式转速准确度的测试，试图找出影响转速测量结果的不确定度因素，并将其进行适度量化。结果发现对搅拌子直接测量 的不确定度因素影响较小，是转速参数的较佳测量方法，适于日常的量值溯源，从而为计量及日常使用提供标准参考。

关键词：转速，校准，测量，不确定度，参考

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.06.027

0 引 言

磁力加热搅拌器是通过电磁效应驱动搅拌子 进行搅拌匀和，在电磁热效应下对介质进行制热的 设备，广泛应用于医疗、化学、食品、生物等领域。 它可以实现对特殊介质如酸类、强碱类、粘稠类液 体不易搅拌均匀，有温度要求的特殊液体介质的加 热搅拌等，尤其是制药行业等，可以方便快捷地实 现快速均匀搅拌。

磁力加热搅拌器的主要技术指标有转速和温 度两个参数，转速的大小是实现容器内被搅拌溶液 能否实现快速搅匀并获得满意混合溶液的关键。而 搅拌器的转速是直接通过控制电机旋转的快慢，将 转轴上的磁铁一并带动旋转，此时放在容器内的搅 拌子在电机转轴磁铁感应下开始旋转，带动溶液旋 转搅拌，并逐渐达到同步旋转状态，实现溶液的实 时搅拌。

目前常用的光电式转速表[1]、转速测量仪[2]一般以发射并接收反光脉冲的形式进行转速测量，就 是在被测旋转部件上贴上反光条，根据测速传感器 接收的反射光脉冲信号计算一定时间段内的脉冲数 量，得到转速数值，这种非接触式的转速测量仪可 以实现远距离转速校准。但对于磁力加热搅拌器来 说，由于搅拌子通常是白色，即使贴上反光条也可能 由于通体白色而不能正常反射光波。同时，由于搅拌 溶液的折射、散射等作用，测速传感器接收的反光脉 冲会受到干扰而无法正常进行测量，因此需要通过 其它方式解决转速的测量问题。目前在地方标准JJF （豫）348—2023磁力加热搅拌器校准规范[3]里有对 其校准的示例，但是整个标准对转速校准的影响因 素没有进行深入的演示和分析，需要对其进行详细 的量化分析和说明，给应用标准的用户提供参考。

通常的做法有两种方案，一种方案是直接在电 机转轴或旋转磁铁上粘贴反光条，通过测量电机转 轴或磁铁的转速来反馈搅拌子的转速，由于搅拌子 的转速与电机转轴同步，因此这种方法可以反映搅 拌子的转速，这通过实验验证是可行的，但是反光 条的粘贴由于电机转轴安装在内部而不方便操作， 需要拆除容器的托盘，同时由于搅拌子的同步滞后 于电机转轴或磁铁的转速，因此需要在经过一段时 间的搅拌并同步时才能开始转速测量，否则会造成 错误的测量结果。

另一种方案是在没有溶液或者溶液高度仅仅与 搅拌子高度平齐的时候，将搅拌子涂黑一半或全部 涂黑并粘贴反光条，然后启动磁力加热搅拌器，等搅 拌子转速稳定后，将测速传感器光电探头对准反光 条，在同一测量点连续读取并记录被校磁力加热搅 拌器的10个显示值，取其平均值，得到转速的测量 值，这种方法通过验证也是可行的，但是如果在没有 溶液的情况下进行搅拌子的旋转测量往往会使得搅 拌子与托盘产生摩擦，对托盘及搅拌子的使用产生 影响；同时，如果磁力加热搅拌器在无溶液状态下使 用加热功能的话，可能会引起托盘或容器过热损坏， 因此需要谨慎使用，尽量在转速测量时不启用加热功 能或者只在少量溶液下进行转速测量。下面通过第 二种方式的不确定度分析进行验证其可行性。

1 转速测量结果的不确定度分析

1.1 测量依据

JJF（豫）348—2023《磁力加热搅拌器校准 规范》。

1.2 测量方法

在溶液高度仅仅与搅拌子高度平齐的时候，将 搅拌子涂黑一半或全部涂黑并粘贴反光条，然后按 启动磁力加热搅拌器，等搅拌子转速稳定后，将转 速测量仪的测速传感器光电探头对准反光条，在同 一测量点连续读取并记录被校磁力加热搅拌器的 10个显示值，取其平均值。

1.3 测量模型

搅拌器的转速示值误差校准结果表示如下：

3 结 语

根据JJF（豫）348—2023《磁力加热搅拌器校 准规范》，其转速示值的最大允许误差不超过±1%， 由于转速测量结果的扩展不确定度为0.2%，与转速 示值误差的比值小于1：3，根据JJF 1094—2002《测 量仪器特性评定》[5]，对测量仪器进行符合性评定 时，将被校计量器具与相应的计量标准进行技术比 较，如果测量不确定度与测量仪器的最大允许误差 之比小于或等于1/3，可以直接判断转速的测量符合 量值传递要求。因此，经过量化分析，判断第二种 方案的转速测量方法满足日常计量测试的要求。同 样的，方案一的转速测量方法的不确定度分析中， 其转速的重复性会更优越，不确定度结果应该是更 小，但前提是必须克服安装不便的缺点。

但是无论哪种测量方案，为了防止磁力搅拌子 高速搅拌时发生飞出伤人的危险情况发生，可以将 磁力加热搅拌器整体放入特制的安全罩或者其它 安全设施当中，安全罩本体或安全设施为透明或有 监控可以观察内部，从而达到安全防护的目的，确 保依据标准进行的测量准确而又安全可控。

参考文献

转速表检定规程：JJG 105—2019[S].北京：中国标准出版 社，2019.

转速测量仪检定规程：JJG 1134—2017[S].北京：中国标准 出版社，2017.

磁力加热搅拌器校准规范：JJF（豫）348—2023[S].北 京：中国标准出版社，2023..

测量不确定度评定与表示JJF 1059.1—2012[S].北京：中 国标准出版社，2012.

测量仪器特性评定JJF 1094—2002[S].北京：中国标准出 版社，2002.

作者简介

孙钦密，硕士，高级工程师，主要从事力值、硬度、振动与冲 击、转速、建筑机械、应力应变、水分测定等的计量，以及技 术与质量管理、体系文件维护等工作。

（责任編辑：张瑞洋）