一、对比实验总体设计

1. 目标与原则

• 目标：验证待测振荡器（以下简称“被测机”）在不同振荡模式下，对振幅、频率、温度梯度及振荡均匀度等指标的性能表现，与参考机（经校准或业内公认的高性能机型）相当或优于既定标准。

• 原则：确保环境恒定；样本板材质、孔板类型一致；实验重复次数充足；数据采集与分析流程透明可追溯。

2. 实验环境与前期准备

• 恒温恒湿：实验室温度控制在23 ± 1 ℃，相对湿度50 ± 5 %。

• 电源与电压：同一稳压电源，避免电压波动影响振荡精度。

• 板材与工装：选用同一批次聚苯乙烯（PS）96孔板，封板膜型号一致，底座上安装标准定位夹具。

• 校准与预热：被测机与参考机均预热30 min，达到热平衡后再开始测量。

二、测试指标与方法

三、振幅与频率对比实验

1. 振幅准确度测定

• 计算峰峰值与设定值偏差百分比；

• 绘制振幅偏差随设定振幅的线性关系曲线；

• 对比两台设备在各档位的最大偏差与平均偏差。

• 实验步骤

• 数据处理

1. 将激光位移传感器对准振荡平台中心，校零后分别在被测机与参考机上进行振幅设定：1 mm、3 mm、5 mm、10 mm 共四档。

2. 每档振幅运行 5 min，数据采样频率设为1 kHz，记录实际振幅峰峰值。

2. 振荡频率测定

• 统计测得频率的均值与标准差；

• 计算频率偏差（实际/设定）；

• 对比两机型频率稳定性与响应时间（从停止到稳定运行的过渡时长）。

• 实验步骤

• 数据处理

1. 在振荡平台一侧固定光电编码器，触发频率测量，每档频率设为50、100、200、300 rpm。

2. 每档测 3 min，使用示波器或数据采集仪记录脉冲信号，计算真实频率。

四、振荡均匀度对比实验

1. 实验原理
   在孔板四个角及中心各注射10 µL含0.05 %荧光素溶液，运行振荡后采集不同孔位的液滴移动距离，反映平台振动轴承与载板之间的动态耦合差异。

2. 实验步骤

1. 于板角 A、B、C、D 及中心 E 各加液，确保初始位置对齐图像中心坐标。

2. 在暗室内使用高分辨率相机拍摄振荡开始前与 1 min、5 min 及 10 min 后的图像。

3. 利用 ImageJ 或自编脚本提取荧光点中心坐标，计算位移。

3. 数据分析

• 计算各点位移标准差，作为均匀度指标；

• 绘制位移随时间变化曲线；

• 比较被测机与参考机最大位移差与均匀度系数（σ/μ）。

五、温度梯度影响实验

1. 实验目的
   振荡往往产生摩擦与风冷效应，可能导致板内温度分布不均，进而影响生物或化学实验结果。

2. 实验设计

• 在孔板下方按矩阵布局（3 × 3 共9 点）布置微型热电偶，记录开始振荡 0、5、15、30、60 min 时的温度数据。

• 设定振幅 5 mm、频率 200 rpm，分别在被测机与参考机上测试。

3. 结果处理

• 计算各测试时刻的温度梯度（最大–最小点温差）；

• 对比平台中央与边缘点温差随时间的演变；

• 判断设备内部散热设计对温场均匀性的影响。

六、噪声与振动对比实验

1. 声级测量

• 在距平台 30 cm、90° 水平位置放置声级计，测量无负载与满载振荡状态下的 A 计权声压级（LAeq）。

• 比较两机型运行时产生的噪声差异，评估对实验室环境的影响。

2. 振动传递测量

• 在仪器机身、桌面及地面分别放置三轴加速度计，记录 X/Y/Z 三方向加速度 RMS 值。

• 计算振动传递比（桌面/机身、地面/机身），评估设备抗振动设计与机械隔振效果。

七、数据汇总与判定标准

1. 性能指标阈值

   指标	最大偏差限 (被测/参考)	建议判定标准
   振幅偏差	±5 %	≤ 参考机偏差 + 2 %
   频率偏差	±3 %	≤ 参考机偏差 + 1 %
   位移均匀度	σ/μ ≤ 0.10	≤ 参考机 + 0.02
   温度梯度	≤ 1.5 ℃	≤ 参考机 + 0.5 ℃
   声压级	≤ 60 dB(A)	≤ 参考机 + 2 dB
   传递比	≤ 0.3	≤ 参考机 + 0.05

2. 判定流程

• 若所有项目均满足判定标准，则通过性能确认；

• 若单项出现偏离，需分析原因并进行机型调校或返厂检修，再次测试；

• 完成后出具对比测试报告，附原始数据与分析图表。

八、案例分享与经验

某实验室在引入新款振荡器前，采用上述对比实验，与原有型号进行全面对标。结果显示，新机型在高频振荡（300 rpm）下振幅偏差较参考机低 1.8 %，温度梯度控制优于参考机 0.4 ℃；但噪声水平略高 3 dB，后续通过更换隔振脚垫降低至可接受范围。该流程帮助团队快速验证新品性能，并优化现场安装条件。

九、注意事项与优化建议

1. 校准溯源：确保光电编码器、激光传感器与热电偶等测试设备具备可溯源证书，并定期校准。

2. 负载一致：振荡负载（微孔板数量与质量）应严格一致，避免质量差异导致惯性变化。

3. 软件滤波：对高频采样数据可进行低通滤波处理，去除环境噪声干扰。

4. 多批次验证：建议至少三台同型号设备并行对比，排除个体差异。

5. 报告规范：实验报告应包含设备型号、固件版本、测试条件、原始数据与分析脚本，以便复现与审计。

十、总结

通过系统的振幅、频率、均匀度、温度与振动噪声等多维对比实验，可全面评估微孔板振荡器性能，确保新机型在核心指标上不低于参考标准。严格控制实验条件、采集高质量数据，并结合合理的判定阈值与报告规范，能有效支撑设备采购决策与质量放行。未来，结合在线监控与机器学习分析，将进一步提升性能确认效率与精度，实现智能化验证流程。