双控干浴器

拍摄时间： 上个月样品名称：双歧杆菌 双歧杆菌 Bifidobacterium是1899年由法国学者Tissier从母乳营养儿的粪便中分离出的一种厌氧的革兰氏阳性杆菌，末端常常分叉，故名双歧杆菌。双歧杆菌是人体中非常重要的有益菌（见附录）。大豆低聚糖是双歧杆菌的营养物质，还可抑止有害菌的生长，又被称为双歧杆菌增殖因子（双歧因子）。大豆低聚糖还有一个很好的性质，即它不易被胃吸收分解，大部分可进入肠道做为双歧杆菌的营养，因此糖尿病人也可食用。大豆低聚糖市场有卖。酸奶中含双歧杆菌，但绝大部分会被胃酸杀死。市场上还有双歧杆菌药品，也存在同样的问题。据说有些双歧杆菌药品采用特别技术，加上一层保护，使双歧杆菌可通过胃进入肠道。双歧杆菌具有能清除自由基及过氧化脂质的能力，因而能够延缓细胞的衰老，起到延年益寿的作用。除此，双歧杆菌能非特异性地提高机体的免疫力，提高抗感染的能力，也有利于健康和长寿由于细菌的细胞比较小，光镜下很多结构应该是看不太清楚的，鞭毛、芽孢、荚膜正常都看不见适当染色后芽孢和荚膜能看见，鞭毛不行。因为普通光镜的话四十倍之后就是一百倍的油镜了，看动物细胞一般用四十倍的，但是细菌大概是动物细胞的十分之一吧，想看清楚就得用电子显微镜了。、、人眼能分辨的最小长度大约是0.1毫米而细菌的一般直径约0.5微米，长度约0.5~5微米。（1微米=1000纳米） 当然有例外，有一种纳米比亚嗜硫珠菌直径达0.32~1.00毫米（1毫米=1000微米）；已知最小的细菌“纳米细菌”直径约50纳米。 0.5微米*200=0.1毫米。也就是说，你将细菌的直径放大200倍大概可以看清了，可是这并不是常见的光学显微镜一、细菌培养:双歧杆菌（实验室自己分离出来一株）将菌种接种在优化以后的GAM液体培养基中，置厌氧工作站（BUG BOXnerobic Workstation）培养。见菌液均勺混浊，涂片。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/12/201112012058_334696_2019107_3.jpgRuskinn厌氧工作站操作指南及使用注意事项(Bug Box)一、 常规操作1、检查仪器是否正常（温度、气体压力、水槽水位等）。2、若需照明可按下控制面板Chamber Light照明开关或踩下SPOT脚踏。3、温度调节：按FN键→按▲▼调节到所需温度→按FN键直到仪表显示为实际温度和设定温度。4、袖套使用：（1）进入工作腔：涂滑粉→检查气路旋钮（选择单手或双手操作）→将手伸入袖套→踩下VAC脚踏抽气至双手有轻微紧绷感→踩下GAS脚踏充气至适量→逆时针旋转密封盖旋钮至松动→抓住密封盖横杆旋转至水平位置→往里轻推打开密封盖→缓缓伸手将密封盖置于两侧支架上。（2）关闭密封盖：缓缓伸手取下密封盖→将横杆水平方向对准袖套操作口轻轻外拉，旋转至垂直位置，松开横杆→顺时针旋转密封盖旋钮（不可过紧）→确认工作腔已密封，取出双手。5、转移闸使用：（1）放入样品：确认内门已关闭→往里推按钮，打开外门→放入样品架及样品→关闭外门→按下面板Interlock Purge键或踩下LOCK脚踏，Interlock Active指示灯亮，（仪器自动进行转移闸清洁），10秒钟后指示灯熄灭→通过袖套操作口打开内门，放入样品。（2）取出样品：确认外门己关闭→确认转移闸己进行自动清洁（否则按下面板Interlock Purge键或踩下LOCK脚踏清洁转移闸）→打开内门，放入样品→关闭内门，打开外门，取出样品（重复取出样品时，切记每次操作均需进行转移闸清洁）。6、单皿转移系统操作：将密封口螺丝拧松→放下密封板→将平板迅速塞入系统。7、常规操作注意事项：（1）工作腔内操作动作必须轻缓。（2）每天均需确认水槽处于满水位。[siz

[align=center]双歧杆菌高密度培养的补料培养基及补料方法[/align][align=center]季学猛[/align][align=center]（南开大学 医学院, 天津 300071）[/align]摘 要：双歧杆菌在维护宿主健康方面具有重要作用，因此对其高密度培养条件的探索具有重要意义。目前，双歧杆菌的高密度培养主要受到培养基组分和培养条件的优化的影响。这里报道了一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基及补料方法。该方法使用补料与碱泵耦合的方法进行补料，通过控制发酵培养基的pH值来调节补料培养基的补入量。此外，本研究还进行了补料培养基的优化实验，通过调整氢氧化钠和葡萄糖浓度的比例，比较了不同补料培养基的发酵性能。实验结果表明该补料培养基及补料方法适用于两歧双歧杆菌、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、长双歧杆菌等多种双歧杆菌，而且能够达到较高的活菌密度。本研究提出的补料培养基及补料方法可为双歧杆菌的高密度培养提供有效的解决方案。关键词：双歧杆菌；高密度培养；补料培养基；补料方法；碱泵耦合中图分类号：G482[color=gray] [/color]文献标识码：A[align=center]A supplementary culture medium and supplementation method for high-density cultivation of Bifidobacterium[/align]JI Xuemeng（School of Medicine, Nankai University, Tianjin 300071, China）Abstract: Bifidobacterium plays a significant role in maintaining host health, making the exploration of high-density cultivation conditions crucial. Currently, the high-density cultivation of Bifidobacterium is mainly influenced by the optimization of culture medium components and cultivation conditions. Here, we report a supplementary culture medium and supplementation method for high-density cultivation of Bifidobacterium. The method utilizes coupling of supplementation with an alkaline pump to control the supplementation rate of the culture medium by adjusting its pH value. Furthermore, optimization experiments of the supplementation culture medium were conducted by varying the ratio of sodium hydroxide to glucose concentrations, comparing the fermentation performance of different supplementation culture media. Experimental results demonstrate that this supplementation culture medium and supplementation method are applicable to various Bifidobacterium strains such as Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium animalis, and Bifidobacterium longum, achieving high viable cell densities. The proposed supplementation culture medium and supplementation method in this study offer an effective solution for high-density cultivation of Bifidobacterium.Key words: Bifidobacterium high-density cultivation supplementary culture medium supplementation method alkaline pump coupling双歧杆菌广泛分布于动物和人类的肠道中，已经发现双歧杆菌在维护宿主健康方面起着极其重要的作用，双歧杆菌作为益生菌的功能特性已经引起了越来越多的关注[sup][back=yellow][1-3][/back][/sup]。双歧杆菌的益生菌制剂有潜力通过选择和加强有益菌群来调节肠道微生物群的组成和微生物平衡，从而更有利于人体健康。双歧杆菌制剂已被报道能改善肥胖相关特征、缓解便秘和增强免疫力[sup][back=yellow][4-6][/back][/sup]。双歧杆菌已经成为国内外正在快速发展的微生态制剂中的主要菌种之一。努力探索双歧杆菌的高密度生长条件，对于提高该菌的生产效率和应用推广具有重要意义。双歧杆菌的高密度培养条件的摸索主要涉及培养基组分和培养条件的优化。目前，MRS培养基是最常用的双歧杆菌等乳酸菌培养基，被广泛地用于双歧杆菌的发酵中[sup][back=yellow][7][/back][/sup]。双歧杆菌的最适生长 pH 值在 6.0-7.0 之间[sup][back=yellow][8][/back][/sup]，然而，由于双歧杆菌发酵过程中会产生有机酸等代谢副产物，导致培养过程中培养基的 pH 值不断地降低，限制细菌的生长[sup][back=yellow][9-11][/back][/sup]。为解除酸等代谢副产物对双歧杆菌生长的限制，一些创新型的发酵培养方法已经被提出，比如细胞周期培养、透析培养、细胞固定培养和嵌入法[sup][back=yellow][12-15][/back][/sup]。然而，这些方法在工业应用中受到了各种因素的限制。目前，分批的发酵罐内恒定pH培养方法仍然是主流，在发酵中通过添加碱性溶液来控制培养基的pH值，以减轻酸性生长抑制。在解除酸性生长抑制后，双歧杆菌的生长还受到渗透压和底物不足的限制[sup][back=yellow][16][/back][/sup]。许多营养物在高浓度下导致的高渗透压对细胞有抑制作用，而为了达到高细胞密度，又必须供给大量的营养物质。因此，为了双歧杆菌培养中有效地利用底物，必须优化培养过程以解决底物浓度和渗透压之间的矛盾。将浓缩营养物以与其消耗速率成比例地加入反应器中是一种有效的解决底物浓度和渗透压之间的矛盾的方法，为此产生了多种形式的补料喂养模型：间歇喂养，恒定喂养和指数喂养[sup][back=yellow][17-19][/back][/sup]。在间歇补料喂养中，通过周期性检查并补充生长基质中的葡萄糖含量达到稳定葡萄糖浓度的目的，然而，这种补料模型决定了必然需要大量人力。而且在对数生长阶段，细菌细胞快速消耗葡萄糖，因此在任何两个测量间隔期间可能发生底物缺乏，可能会导致补料不及时，进而影响细菌的生长。在恒定补料喂养中，饲料介质以恒定的流速持续添加到发酵培养基中。这种方法优点是减少了人力需求。但是，益生菌对葡萄糖的消耗速率不是恒定的，这就导致了低喂养速率可能导致细菌生长的底物不足，而高喂养速率会引起过量底物积累，也会抑制细菌生长。对于指数喂养模型，在益生菌前期生长阶段，指数喂养能够很好的耦合细菌对数生长。然而，在细菌对数生长后期，细菌生长速率趋缓，而流加速率继续指数增加会导致底物浓度迅速增加，进而对细菌菌株的生长能力造成不良影响。因此，指数喂养模型也不是合理的方法。综上所述，在益生菌菌株生长期间，这些方法均不能准确控制生长介质中的葡萄糖含量。目前，针对双歧杆菌等厌氧菌发酵过程中产酸，而且产酸与消耗的碳源成正比的特性[sup][back=yellow][20][/back][/sup]，通过将补料与碱泵偶联，可实现了补碱的同时补加碳源。然而，补料与碱泵偶联对于发酵罐技术要求高，该技术仍没有在实验室和工厂中得到广泛推广。1? 补料系统的设计为克服现有技术中的缺陷，这里提出了一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基及补料方法，技术方案如下：一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基，该补料培养基包括质量比为1:10的氢氧化钠与葡萄糖。其中氢氧化钠浓度小于等于50 g/L，葡萄糖浓度小于等于500g/L。可减少补料培养基中氢氧化钠、葡萄糖和溶氧氧化还原反应产生的副产物浓度。为了减少补料培养基中氢氧化钠、葡萄糖和溶氧的氧化还原反应，配制补料培养基的水应尽可能减少溶氧。可通过高温灭菌、煮沸、通氮气或通二氧化碳的方法减少溶氧。氢氧化钠和葡萄糖溶液应分别进行灭菌后进行混合。使用所述的补料培养基的补料方法，需将补料培养基通过碱泵与发酵培养基连接，根据所述的发酵培养基的pH值控制所述的补料培养基的补入量即成。碱泵的流速为5-10mL/min；碱泵的每次开启时间小于等于30s；发酵培养基的pH值的检测周期为20s。补料培养基补入后发酵培养基的pH值与补入前发酵培养基的pH值之差小于等于0.1。用于双歧杆菌高密度培养的发酵的方法包括如下步骤：（1）将双歧杆菌种子液接种至发酵培养基中进行发酵；（2）将补料培养基通过碱泵与发酵培养基连接，根据所述的发酵培养基的pH值控制所述的补料培养基的补入量；（3）在发酵过程中，间隔1小时对发酵培养基取样，检测580nm-620nm下的吸光度值，并检测葡萄糖浓度与活菌数目，当吸光度值大于0.5且相邻2次取样的吸光度值相等或降低即为发酵结束。2? 补料培养基的优化制备如下5种补料培养基，其中氢氧化钠浓度(g/L)和葡萄糖浓度(g/L)比值分别为1:2、1:5、1:10、1:20、1:40，以比较发酵性能。发酵培养基组成如下：1000mL蒸馏水、14.3g大豆蛋白胨、16.7g酵母粉，10g葡萄糖，0.5g可溶性淀粉，1g氯化钠，1g磷酸氢二钾，1g磷酸二氢钾，0.01g FeSO4?7H2O，0.005g MnSO4，0.2gMgSO4，0.5g L-半胱氨酸，使用50g/L的氢氧化钠溶液调节pH至6.8；其中L-半胱氨酸配制为50g/L浓度，膜过滤除菌，在发酵培养基灭菌结束后再按照1/100（v/v）加入L-半胱氨酸。发酵罐通气孔中接入氮气，使得溶氧降至1mg/L以下；设置发酵参数：发酵温度设为37.0℃范围内，搅拌转速200r/min，培养基温度达到37.0℃后，在火焰圈的无菌环境下按照5%（v/v）的接种量加入种子液，同时，加入3滴消泡剂；开启发酵罐搅拌器，设置种子液加入后的培养基的当前pH值6.6为发酵设定pH值。补料设置参数：将补料培养基中碱泵利用软管连接，设置碱泵最大流速为10mL/min，设置碱液根据pH自动控制加入，设置碱泵启动参数为pH值小于6.55，设置每隔10秒测定一次pH值，设置每次碱泵开启时间15秒；发酵中，每隔3小时测OD，每隔5小时取样监测培养液葡萄糖浓度，检测到15小时。如[back=yellow]图1[/back]所示，发现在发酵前5小时，各补料培养基都可以维持葡萄糖浓度处于适宜双歧杆菌快速生长的浓度（灰色范围），而从发酵10小时开始，氢氧化钠浓度(g/L)和葡萄糖浓度(g/L)比值为1:2的补料出现了葡萄糖浓度的下降，说明该碱碳比例在发酵后期不足以满足双歧杆菌开始生长对碳源的需求。同样的，从发酵10小时开始，氢氧化钠浓度(g/L)和葡萄糖浓度(g/L)比值为1:40的补料出现了葡萄糖浓度的过高，说明该碱碳比例在发酵后期不足可能产生高渗透压，不适合双歧杆菌的生长。而氢氧化钠浓度(g/L)和葡萄糖浓度(g/L)比值1:5至1:20补料可以维持发酵过程中葡萄糖浓度的稳定。综合下来，我们发现了补料培养基中氢氧化钠浓度(C碱，g/L)和葡萄糖浓度(C料，g/L)的合适比值为1:5至1:20。[align=center][back=yellow]图1[/back] 不同配比的补料培养对发酵体系葡萄糖浓度的影响的柱状图[/align]3? 补料系统的应用实践3.1? 两歧双歧杆菌高密度培养如[back=yellow]图2[/back]所示，使用本方法，发酵体系中pH值始终保持在6.6±0.1，葡萄糖浓度始终维持在9-13g/L，发酵结束时，发酵液总体积达到4.9L，吸光度达到OD620 12.8，活菌密度最高达到 8.5±0.2 ×10[sup]9[/sup] cfu/mL。[back=yellow]图2[/back] 两歧双歧杆菌的高密度培养的曲线图3.2? 长双歧杆菌高密度培养如[back=yellow]图3[/back]所示，使用本方法，发酵体系中pH值始终保持在6.9±0.1，葡萄糖浓度始终维持在8.5-13g/L，发酵结束时，发酵液总体积达到4.4L，吸光度达到OD[sub]620[/sub] 9.2，活菌密度最高达到 6.4±0.2 ×10[sup]9[/sup] cfu/mL。[back=yellow]图3[/back] 长双歧杆菌的高密度培养的曲线图3.3? 青春双歧杆菌高密度培养如[back=yellow]图4[/back]所示，使用本方法，发酵体系中pH值始终保持在6.7±0.1，葡萄糖浓度始终维持在7-11g/L，发酵结束时，发酵液总体积达到4.6L，吸光度达到OD[sub]620[/sub] 15.3，活菌密度最高达到 1.2±0.1 ×10[sup]10[/sup] cfu/mL。[back=yellow]图4[/back] 青春双歧杆菌的高密度培养的曲线图3.4? 动物双歧杆菌的高密度培养如[back=yellow]图5[/back]所示，使用本方法，发酵体系中pH值始终保持在6.5±0.1，葡萄糖浓度始终维持在7-12g/L，发酵结束时，发酵液总体积达到4.2L，吸光度达到OD[sub]620[/sub] 20.5，活菌密度最高达到 1.7±0.1 ×10[sup]10[/sup] cfu/mL。[back=yellow]图5[/back] 动物双歧杆菌的高密度培养的曲线图4? 结语该研究提供了一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基及补料方法，补料方法包括如下步骤：将补料培养基通过碱泵与发酵培养基连接，根据发酵培养基的pH值控制补料培养基的补入量即成。通过优化补料培养基及补料方法，无需发酵罐补料偶联技术便实现了根据pH值变化，利用碱泵自动补充碳源和碱液，实现了保持pH值和碳源浓度的稳定；该补料方法对发酵罐的设备技术要求低，操作简单，降低了发酵成本。参考文献(References)：[1]杨硕,唐宗馨,段勃帆,陈禹含,郭欢新,孟祥晨.双歧杆菌及其制剂对炎症性肠病作用机制研究进展[J].食品科学,2023,44(05):275-281.[2]马岩,王中江,杨靖瑜,李哲,彭霞,单秀峰,李柏良,马微微.动物双歧杆菌乳亚种XLTG11对克林霉素诱导的抗生素相关性腹泻的改善作用[J].食品科学,2023,44(03):170-178.[3]李虔全,罗京,周江,刘亭,陈于彪,彭霞,杨建,胡闵山.孟鲁司特钠联合双歧杆菌四联活菌治疗儿童过敏性紫癜有效性Meta分析[J].海峡药学,2023,35(01):127-133.[4]石英,拉巴普尺,张丹瑛,翁书强,刘心怡,汪皓琪.双歧杆菌对高脂饮食诱导的C57BL/6小鼠非酒精性脂肪肝的影响[J].中国临床医学,2022,29(03):473-480.[5]陆敏,袁琳,胡娜,钟霄毓,姜逸,林敏,陆雄.双歧杆菌三联活菌对肥胖小鼠慢性低度炎症的影响[J].卫生研究,2022,51(05):797-802.DOI:10.19813/j.cnki.weishengyanjiu.2022.05.020.[6]李亦汉,王琳琳,赵建新,张灏,王刚,陈卫.两歧双歧杆菌CCFM1167通过提升肠道中乙酸水平以抑制炎症从而缓解便秘[J].食品与发酵工业,2023,49(06):35-41.DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.031238.[7]Umar Farooq. 小米膳食纤维作为主要碳源对益生菌生长和发酵过程中短链脂肪酸产量的影响研究[D].江南大学,2013.[8]杨玲,张栋,齐世华,马新颖,周帅康,艾连中,王世杰.两歧双歧杆菌TMC3115冻干菌粉生产工艺优化[J].乳业科学与技术,2021,44(05):12-17.DOI:10.15922/j.cnki.jdst.2021.05.003.[9]熊三玉. 两歧双歧杆菌驯化及培养条件优化的研究[D].中国海洋大学,2007.[10]冯诗诗. 长双歧杆菌F16的益生特性及其在酸浆豆腐制备中的应用[D].河南工业大学,2022.DOI:10.27791/d.cnki.ghegy.2022.000088.[11]武婷,郭帅,杨阳等. 动物双歧杆菌乳亚种Probio-M8在发酵山羊乳中的应用[C]//中国食品科学技术学会.第十七届益生菌与健康国际研讨会摘要集.[出版者不详],2022:149-150.DOI:10.26914/c.cnkihy.2022.018592.[12]赵春燕,张颖,王丹,刘臻.乳酸菌细胞固定化发酵的研究进展[J].中国酿造,2009(05):11-14.[13]李秀凉,雷虹,张龙丰,周东坡,平文祥.从L-乳酸菌酸菜发酵液中初步分离肽类抑菌物质[J].食品工业科技,2008(07):91-93.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2008.07.022.[14]邓鹏超. 乳酸菌的高密度培养及酸奶冻干发酵剂的研究[D].华中农业大学,2008.[15]于修鑑. 乳酸菌高密度培养及浓缩型发酵剂研究[D].南京工业大学,2004.[16]黄晓英. 传统发酵食品中具有抑菌特性乳酸菌的筛选、抑菌机理及其在泡菜发酵中的应用[D].西南民族大学,2022.DOI:10.27417/d.cnki.gxnmc.2022.000050.[17]彭海芬. 阿维拉霉素高产菌株的选育及其发酵条件优化[D].河南工业大学,2022.DOI:10.27791/d.cnki.ghegy.2022.000511.[18]吴斌.罗非鱼无乳链球菌SIP-pET32a基因工程菌高密度发酵工艺及SIP蛋白提取方及SIP蛋白提取方法研究[J].中国水产,2022(11):73-78.[19]熊华仪,陈曦,刘月锋,陈雄,李沛,王志.补料策略优化促进乳球菌HB03发酵合成Nisin[J/OL].食品科学:1-11[2023-05-18].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2206.ts.20230428.1620.026.html[20]孙东霞,周子安,冯志合,胡修玉,祁光霞,董黎明.pH值调控柠檬酸污泥厌氧发酵产酸及碳源潜力研究[J].中国环境科学,2022,42(11):5198-5207.DOI:10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20220620.001.收稿日期：2023-10-19 修改日期：第一作者简历：季学猛，硕士，实验师，研究方向为生物化工、机器学习；生物信息学。E-mail：jixuemeng@nankai.edu.cn。

[align=center][size=14px][img=双传感器自动切换PID控制器,690,426]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281550092924_2978_3384_3.png!w690x426.jpg[/img][/size][/align][color=#990000]摘要：为了解决PID过程控制器中双传感器自动切换的难题，降低成本提高性价比，替代昂贵的英国欧陆公司2704系列产品，上海依阳实业有限公司推出了单通道和双通道系列的24位高精度PID过程控制器，每个通道都可以实现双传感器自动切换。采用双通道控制器还可以实现温度和真空度的同时测量和控制，温度和真空度测控都可以实现双通道自动切换。另外双传感器自动切换功能还可使备份传感器成为可能，可有效保证过程控制的连续性和安全性。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=24px][color=#990000]1. 问题的提出[/color][/size][size=14px][/size]　　在许多工业控制领域中，如真空热处理、冷冻干燥机、高压釜、半导体加热炉、空间环境模拟室等，被控参数的量程往往会很宽泛，为了覆盖全量程范围内的准确测量和控制，往往需要两只不同量程的传感器。[size=14px][/size]　　如在温度测控过程中，往往在低温段采用热电偶温度传感器，在高温段采用红外测温仪，有时也会采用两种不同类型的热电偶温度传感器来覆盖宽的温度区间。[size=14px][/size]　　如在真空度测控过程中，往往会采用10Torr和1000Torr两只薄膜电容真空计来完成0.1~760Torr全量程范围的真空度准确测量和控制。[size=14px][/size]　　对于这种需要双传感器测量和控制的场合，目前普遍还是采用人工判断切换方式，这给实际应用带来很大不便。[size=14px][/size]　　国外著名厂商欧陆（EUROTHERM）公司针对上述应用，专门推出了2704系列PID过程控制器，但价格较贵。[size=14px][/size]　　为了解决PID过程控制器中双传感器自动切换的难题，降低成本提高性价比，替代昂贵的国外产品，上海依阳实业有限公司推出了单通道和双通道系列的24位高精度PID过程控制器，每个通道都可以实现双传感器自动切换，采用双通道控制器还可以实现温度和真空度的同时测量和控制，温度和真空度测控都可以实现双通道自动切换。另外双传感器自动切换功能还可以使备份传感器成为可能，有利于控制过程中若一只传感器出现故障而自动切换到第二只备份传感器，保证过程控制的连续性和安全性。[size=24px][color=#990000]2. 基本原理[/color][/size][size=14px][/size]　　双传感器自动切换的基本原理是在控制器主输入接口的基础上引入了一个辅助输入接口，如图2-1所示为两只传感器切换的情况。以温度传感器为例，高切换点（2-3）是第一只传感器工作的高点，低切换点（1-2）是第二只传感器工作的低点，在这两点之间控制器进行平滑计算。当主输入PV1和辅助输入PV2的测量值连续采样低于下切换点，切换到低温传感器。当主输入PV1和辅助输入PV2的测量值连续采样高于上切换点，则切换到高温传感器。[align=center][color=#990000][img=双传感器自动切换原理,690,452]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281552543835_2273_3384_3.png!w690x452.jpg[/img][/color][/align][size=14px][/size][align=center][color=#990000]图2-1 双传感器自动切换原理图[/color][/align][size=24px][color=#990000]3. 控制器参数设置[/color][/size][size=14px][/size]　　双传感器高低量程的切换点数值判断以辅助输入测量值为判断依据，因此当系统采用双传感器测量和控制时，辅助输入接口做为高端量程传感器的信号输入源。[size=18px][color=#990000]3.1. 双传感器切换功能时，输入类型分辨率的设置[/color][/size][size=14px][/size]　　（1）主输入接口输入类型为热电偶或热电阻时[size=14px][/size]　　此时的温度单位“摄氏度”和“开尔文”设置为0.1度分辨率，温度单位“华氏度”为1度分辨率。即，主输入类型为热电偶或热电阻，温度单位为摄氏度或开尔文时，辅助输入通道小数点设置为1位小数。温度单位为华氏度时，小数点设置为0位小数。[size=14px][/size]　　（2）主输入通道的输入类型为模拟信号时（真空度测控情况）[size=14px][/size]　　根据小数点设定分辨率，两通道必须相同分辨率，即主输入和辅助输入保持相同小数位数，但相应的量程要根据传感器的实际量程进行设置。如对于10Torr和1000Torr两只真空计，其对应的模拟信号都是0~10V，但显示量程分别要设置为10和1000。[size=18px][color=#990000]3.2. 双传感器切换功能中的上下限切换点设置[/color][/size][size=14px][/size]　　在使用双传感器切换功能时，还需在控制器上进行相应子菜单设置，分别设置上限切换点和下限切换点，具体内容详见控制器使用说明书。[size=24px][color=#990000]4. 双传感器自动切换功能的应用[/color][/size][size=14px][/size]　　具有双传感器自动切换功能的PID过程控制器可应用于多种场合：[size=14px][/size]　　（1）由于双传感器功能能够同时从两个独立的传感器接收输入信号，这就使得控制器可用于测量两传感器之间的差值和平均值，如温差、平均温度、真空压力差和真空压力平均值。[size=14px][/size]　　（2）双传感器自动切换功能也可作为备份传感器切换功能使用，即在控制器上连接两只完全一样的传感器，当第一只传感器开路时，当前测量自动切换到第二只传感器测量值进行控制，由此对测量和控制起到保护和保险作用。[size=14px][/size]　　（3）由于上海依阳公司的VPC2021-2系列PID过程控制器具有双通道同时测控能力，而每一通道都配备了辅助输入端口，这样就可以同时连接4只传感器。这种4只传感器的接入能力，能带来非常多的组态形式，如同时进行两路不同变量（如温度和真空度）的测量和控制，其中2只传感器同时测控温度和真空度，其他2只传感器用来同时监测其他两个测量点处的测量值变化情况。[size=14px][/size]　　（4）在高真空工艺过程中，最常见的是使用扩散泵，并将扩散泵放置在真空炉膛和机械泵（粗真空）之间，而扩散泵和机械泵之间的区域称为前级室。机械泵将前级室气压降低到扩散泵的最大吸入压力以下，扩散泵才能开始正常运行。在典型的单室真空系统中，一般会配备三个真空计：在主真空室（或炉膛）中将安装两个真空计，一个用于低真空（皮拉尼真空计10-3 mbar），另一个用于高真空（有源倒磁控管AIM）仪表10-8mbar。而另一个皮拉真空计被视为单独的输入用来监控前级室气压。在实际应用中需要两个主真空室上的真空计进行自动切换，同时外加一个真空计监测前级室气压和一个温度传感器进行腔室温度测控。两种类型的真空计（每种都需要24V直流电源）提供2~10V直流对数输出，涵盖不同的真空范围。在实际控制过程中，两通道控制器将前级室与主真空室隔离并打开前级泵，当前级室达到设定的真空度时，控制器将改变其联锁装置，使扩散泵能够将炉子抽真空。同样，当炉子达到设定的真空度时，两通道控制器将控制执行设定的温度曲线，同时继续监测是否保持必要的真空度。[align=center]=======================================================================[/align][align=center][img=,690,349]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107281553360737_7536_3384_3.jpg!w690x349.jpg[/img][/align][size=14px][/size]

智能液晶屏 ATPad 控制的冻干机控制系统 冻干机，有称真空冷冻干燥机。 在工业控制领域，很多设备都涉及温度的采集/存储/分析等，比如真空冷冻干燥机， 其控制系统就要求能实时监测温度和真空度， 并保存这些数据供以后分析用；同时控制系统需要控制制冷设备和抽真空设备的运行和停止。 从功能上分析，这类控制并不算复杂。但系统的主控制器的选择将直接影响系统开发的难易程度和运行的稳定性，以及产品的竞争力。比如，如果选择单片机去实现，那大容量数据存储和 U 盘导出设计将是设计工作中的一个巨大挑战，同时系统的稳定性也很难把握。如果选择 PLC 来实现，那成本又将是一道大的门槛。使用智能液晶屏 ATPad 来实现这一类控制器，很好的解决了上述问题。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/07/201407181722_507196_2802865_3.jpg工业智能液晶屏 ATPad 特点 ： 显示和控制集成在一起，ARM9 处理器，提供多种接口资源； 内置大容量存储，文件系统，可读写 U 盘； 提供多种图形控件，提供完整的应用开发包及开发实例； 专用图形化开发工具，PC 上可视化开发； 彩色触摸屏，全部工业级器件，产品经过专业 EMI/EMS 测试。一， 硬件设计http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/07/201407181719_507193_2802865_3.jpg输入： 4 路温度采集；2 路真空度采集；输出： 1 路压缩机输出；1 路真空泵输出；显示： 7 寸真彩色触摸屏，真彩显示，触摸操作； 实时状态显示；实时波形显示/历史波形显示； 实时数据表格显示/历史数据表格显示；存储：大容量 FAT32 文件系统存储各路数据值，存储量一个月以上；数据导出：USB 接口，直接插上 U 盘后导出数据。二， 软件设计软件说明主要涉及到人机界面和交互设计，控制逻辑设计，数据采集/存储/导出设计等。智能液晶屏 ATPad 提供了完整的软件开发包和开发工具，人机界面和交互设计只需要点几下鼠标就实现了，数据采集/存储/导出设计基本上也是现成的。控制逻辑则需要根据产品的工作特点和工作流程自行设计。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/07/201407181721_507194_2802865_3.jpg

“温压双控”，顾名思义，就是在微波消解仪工作过程中通过温度/压力来调节微波发射的功率，下面我们简单的了解一下温压双控微波消解仪。我们都知道样品要进行微波消解必须放入消解罐（又称溶样罐），那么我们就先了解一下温压双控的消解罐与单一控温或控压消解罐结构的不同，温压双控必然需要实时的传输温压数据，因此消解罐配有温压测量接口（如下图所示），我们可以看到此消解罐配有光纤测温（有些厂家为热电偶测温）和压力导管测压，实验过程中光纤和压力导管将实时的信号传递给各自的传感器。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/07/201307091201_450331_2569523_3.jpg温压双控微波消解仪主控罐示意图我们先简单了解一下测温，测压的原理：测温：光纤测温，光源发出的光经放大后，由光纤到达传感器热敏材料部分（浸没于试样中），传感器反射回一个与自身温度相对应的窄谱脉冲光信号，信号处理部分对返回信号列进行滤波采样和分析，从而确定罐内样品的温度；热电偶测温，根据热电效应原理采集信号的，但由于微波场内存在金属较危险，容易产生“天线效应”，因此较为危险。测压：现在主流的测压方式为压力导管测压即直接测压，就是通过压力导管与內罐直接连通，管内压力通过导管直接作用于仪器内的压力传感器（现有的压力传感器有压电晶体、扩散硅等）将压力转化为电信号，从而确定管内温度。了解了测温测压原理，那么温压双控是怎样工作的呢我们在设定温压双控微波消解仪消解程序时需要设置升温时间、温度、压力以及保温时间，见下面的消解程序，在加热的过程中温度和压力无论哪一个到达设定值就会进行调控，例如下面程序第一个阶段温度先到达120℃微波发射功率就会不断调节使温度维持在120℃，不管压力是10Psi还是100psi，如果压力先到达200psi而温度没有到达120℃，仪器会自动根据压力调节功率，不会让压力超过200psi。即谁先到达设定值就靠谁调控。 阶段升温时间min温度℃压力psi保温时间min1 5120200 22 6180350 10由于样品性质不同，同一个消解程序对于不同样品可能起调控作用的会不同，另外由于温度和压力存在一定的关系，压力和温度同时到达设定值的可能性很小，因此在使用过程中一般给压力设定一个限定值，避免发生爆罐现象，但还是以温度调控为主。温压双控微波消解仪的意义只有温控的微波消解仪在消解易产生大压力样品时，由于看不到压力变化很容易爆罐；而只控压的微波消解仪在用某些低沸点的消解试剂时，就会导致超温现象使消解罐熔化，而温压双控微波消解仪就能很好的解决上述问题，避免危险的发生。

[size=16px][color=#339999][b]摘要：在目前的流体比值混合控制系统中，普遍采用的是多通道闭环PID控制系统对各路流量进行准确控制后再进行混合，这种控制方式普遍存在的问题是对流量调节阀的响应速度、耐腐蚀性和线性度有很高要求。为此本文提出的第一个解决方案是采用NCNV系列强耐腐蚀的高速和高线性度电控针阀，第二个解决方案则是不再使用流量调节阀，改用压力控制器通过调节流体进口压力来实现流量的精密控制，而第二种方案更适用于微流量的精密控制。[/b][/color][/size][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 在医药实验室、燃烧系统和化工领域的生产过程中，常需要将两种或两种以上的流体物料保持一定的比例进行混合，如比例一旦失调，将影响质量甚至造成事故，因此这种多种流体精密混合的控制需要采用精密的PID比值控制系统。一个比较典型的两种流体混合的双闭环PID比值控制系统如图1所示，但这种比值控制系统存在以下几方面的问题和注意事项：[/size][align=center][size=18px][color=#339999][b][img=常用双回路比值控制系统示意图,600,354]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231002390515_7752_3221506_3.jpg!w690x408.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 常用化学药品注入双回路比值控制系统示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] （1）图1所示结构是一种典型的流量调节方式的控制系统，即通过两个控制阀同时调节两路流体流量，并使两路流量达到设定比值，以实现混合后的准确比率。但这种流量调节方式的前提是其中的两路液体必须有相应的压力进行驱动，且要求相应的驱动压力尽可能稳定。[/size][size=16px] （2）流量调节方式要求控制阀具有较快的调节速度，如果流量调节速度慢于驱动压力的波动速度，则很难实现准确控制。[/size][size=16px] （3）在很多流体比值混合中，流体介质往往都带有腐蚀性，这就要求液体流动管路中的所有装置都需要具有耐腐蚀性，特别是对内部带有运动机构的控制阀，其耐腐蚀性尤为关键。[/size][size=16px] （4）PID控制是一种典型的线性控制技术，为了保证比值控制的准确性，除了要求流量计和PID控制器具有相应的测量控制精度之外，更要求控制阀开度与控制信号之间具有很好的线性关系，否则很难实现较高精度的流量控制，从而也无法实现高精度的比值控制。[/size][size=16px] 上述的快速调节能力、耐腐性以及线性度往往是对流量控制阀的严峻挑战，很少有控制阀能同时满足这些要求，而且口径越大的控制阀越难实现。[/size][size=16px] 为了解决比值控制中控制阀中存在的响应速度、耐腐蚀性和线性度问题，本文提出了两种解决方案。第一种方案是在流量调节的基础上，采用耐腐蚀的线性度好的高速数控针阀；第二种方案是采用压力控制方式来实现流量调节，省略掉流量控制阀，同样可以实现高精度比值控制。[/size][size=18px][color=#339999][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 本文在这里设计了两套解决方案，第一套方案还是采用流量调节技术，只是对控制阀和比值控制器进行了明确，关键是将流量控制阀采用了NCNV系列步进电机驱动的高速高线性度的数控针阀来代替，整个控制系统结构如图2所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用高速数控针阀的比值控制系统,600,341]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231003088266_938_3221506_3.jpg!w690x393.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 采用高速数控针阀的比值控制系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] 所用的NCNV数控针阀的通经范围为0.9~4.1mm（甚至更大），全量程响应时间小于1秒，可实现高速流量调节。由于采用了步进电机驱动，从而具有很小的磁滞和优于±2%的线性度，全量程的重复精度可以达到±0.1%。另外此系列数控针阀还具有极低的漏率，可用于对真空密封要求苛刻的使用场合。数控针阀的控制除了可以直接采用0~10V模拟电压控制之外，也可采用RS485信号进行通讯控制。[/size][size=16px] 图2所示的流量调节比值控制系统中，比值控制器采用了VPC2021系列多功能PID控制器。此控制器具有两路独立通道进行比值控制。重要的是这两路PID控制通道都具有24位AD采集精度和16位DA控制精度，由此可进行高精度的比值控制，还可以满足微小流量变化的控制要求。[/size][size=16px] 在第二套解决方案中，采用了压力控制器、流量计和比值控制器构成的双闭环控制回路来进行每个独立管路中的流量控制，由此最终实现比值控制。由于每个管路中的管径保持不变，那么通过改变进液压力就可以调节流量。这种采用压力控制方式的比值控制系统如图3所示。进液压力控制可以采用对进液容器内部的气压控制方式将流体压出，这时的气压控制就相当于一个气压泵，此流量控制方式可以实现很高的控制精度。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=采用压力控制器的比值控制系统,600,338]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308231003293037_3318_3221506_3.jpg!w690x389.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图3 采用压力控制器的比值控制系统[/b][/color][/size][/align][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，通过上述的两套解决方案，可以很好的解决目前流体混合中比值控制在响应速度、耐腐蚀性和线性度等方面存在的问题，可以实现流体比值混合的高精度控制。特别在第二套解决方案中所采用的压力控制技术，去掉了流量控制阀，但增加了压力控制来调节流量，由此可以实现超高精度的流量控制，特别适用于微流量的快速控制，可推广应用于微流控领域。[/size][align=center][size=16px][/size][/align][align=center][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/align][size=16px][/size]