一、目的与适用范围

明确湿度稳定性的定义、测量方法、合格判定与持续改进路径，确保箱内相对湿度在设定值附近长期可控、波动可预期、恢复可量化，支撑对细胞、微生物与高含水样品的培养需求。适用于赛默飞 3131 培养箱的空载、部分负载与满载工况，涵盖常规运行、维护后复位与异常后的重新确认。

二、关键术语与量化指标

1. 稳态波动（短期）：在稳态区间内的峰—峰值或标准差，常用 30–60 min 窗口统计。

2. 恢复时间：门开或参数变更后，湿度曲线重新进入并保持在允许带内的时间，常用 95% 或 98% 接近标准。

3. 过冲与欠冲：扰动后首次越过设定带上界或下界的幅度（%RH）。

4. 均一性：同一时刻不同点位的湿度差，空载与负载条件分别评估。

5. 漂移：在 8–24 h 长周期内平均湿度的系统性偏移。

6. 允许带（示例，落地以本室标准为准）：设定值 ±3%RH（关键工艺），或 ±5%RH（一般工艺）。

三、湿度控制原理与耦合因素

1. 控制机理：水盘蒸发/加湿加热与循环风道协同，通过探头反馈闭环调节。

2. 温度耦合：温度变化引起饱和蒸汽压变化，实际相对湿度随之波动。

3. 气体耦合：CO₂ 或惰性气体补偿造成稀释效应，短时拉低 RH。

4. 负载效应：器皿、培养液、吸湿材料改变局部水汽收支，影响均一性与回稳速度。

5. 密封与开门：门封条、铰链与开门时长直接决定扰动强度。

6. 水质与结垢：水盘与风道结垢降低蒸发与传热效率，导致波动加大与响应变慢。

7. 传感链：探头污染或老化引起迟滞与漂移，需通过清洁与校准修复。

四、影响湿度稳定性的八大现场因素

1. 水盘液位与补水方式（过低易不足，过高易凝露）。

2. 循环风机状态与风道遮挡（样品堆叠、覆膜接近出风口）。

3. 开门策略（频次、时长、集中度）。

4. 设定值与允许带（越窄越考验系统响应与扰动管理）。

5. 负载比例与分布（满载或集中在单侧会形成湿度梯度）。

6. 供气节奏（CO₂ 阀门开闭模式与减压阀稳定性）。

7. 传感器健康（污染、老化、线缆接触）。

8. 环境条件（机背散热、室内温湿度波动、电源品质）。

五、评价策略与试验设计

建议采用“空载基线—部分负载—满载验证—扰动试验—长期漂移”五段式设计，并将温度与 CO₂ 曲线同步采集以分离耦合影响。

1. 采样与记录

• 采样间隔：1 分钟；测试时长：≥8 h（空载），≥24 h（满载或重要工艺）。

• 记录内容：箱显 RH、外置参考 RH、温度、门状态、CO₂ 补气事件、报警标记。

2. 点位布置

• 空载均一性：三层九点（上中下×左中右），参考点临近探头与核心工位。

• 负载条件：覆盖高密度样品区与风口回风区。

3. 扰动场景

• 门开 30 s、60 s；一次性上架；设定值阶跃（±5%RH）；CO₂ 连续补气 2–3 min。

4. 合格判定（示例逻辑）

• 稳态波动：σ ≤ 1.5%RH 或 P–P ≤ 3%RH；

• 恢复时间：门开 30 s 后 ≤ 15–20 min 回到允许带并保持；

• 过冲：≤ 2%RH；

• 均一性：九点最大差 ≤ 5%RH（空载），≤ 7%RH（满载）；

• 漂移：24 h 内均值变化 ≤ 1–2%RH。
  实际门限以本室风险评估与历史数据设定为准。

六、数据处理与统计方法

1. 滚动统计：以 30/60 分钟滑窗计算均值、σ、P–P。

2. 恢复时间：从扰动标记起到首次进入允许带并连续保持 N 分钟（建议 ≥10 min）。

3. 过冲：扰动后峰值减设定带上界（或下界）的幅度。

4. 漂移：首末 2 h 均值差或线性拟合斜率×时长。

5. 异常值处理：门开与补气时段可标注为“受控扰动”，统计时剔除或单列。

6. 图表：时间序列图、箱线图（各点位）、均一性热图、回稳对比图、控制图（X-bar/R）。

七、仪表与溯源要求

1. 外置参考表：可溯源，年检合格，建议 0–100%RH，精度优于 ±1.5%RH。

2. 布点与校核：参考表在探头附近与远端点位各测 3 次，记录差值。

3. 校准与清洁联动：探头清洁后进行零点/跨度复核；必要时安排第三方校准。

4. 计量文件归档：证书编号、有效期、使用日志与比对记录一一对应。

八、运行策略优化（现场可行的十条改进）

1. 以“集中上样、一次到位”替代多次开门；门开期间抑制不必要操作。

2. 完成上样后 5–10 分钟内避免再次开启。

3. 样品与容器避开探头与风口 5–10 cm，保留回风通道。

4. 水盘用新鲜去离子水，按周去垢，液位在标识区间。

5. 建立“门开阈值—恢复时间”标准表，培训时现场演示。

6. 升级减压阀或稳压策略，保持 CO₂ 补气平稳。

7. 对高 RH 设定（≥90%）场景引入防凝露策略（架板下衬盘、移除冷点遮挡）。

8. 清洁探头与风道（参考湿度探头清洁指南），降低迟滞。

9. 规范电缆布线与接口固定，减少虚接导致的跳变。

10. 将“稳态 σ、恢复时间”纳入班组 KPI 并周度公示。