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一、概述

赛默飞（Thermo Fisher Scientific）高速冷冻离心机 Legend Micro 17R 属于微量样品处理领域的高精度离心设备，其核心技术优势之一是 宽范围、高精度的转速控制系统。
该设备采用无刷直流变频电机（Brushless DC Motor），结合微处理器闭环控制与动态平衡算法，实现从低速温和分离到高速微量沉淀的全区间运行能力。
其转速范围设计覆盖了 500 rpm 至 13,300 rpm，最大离心力达到 17,000 × g，适配多种转子规格与实验类型，能满足分子生物学、细胞生物学、临床检验等不同实验需求。

在整个运行过程中，系统通过高速反馈检测与自动调节技术，确保转速变化平稳、精度高、响应快，从而保证样品分离效果的可重复性与实验结果的可靠性。

二、转速范围及技术参数

以上参数显示，Legend Micro 17R 在同类微量冷冻离心机中具备较高的速度范围与优异的控制精度。

三、转速控制系统结构

1. 电机驱动模块

采用高性能无刷直流电机，特点包括：

• 无机械摩擦，运转平稳；

• 动态响应快，可在数秒内达到设定转速；

• 免维护设计，寿命长；

• 转矩输出恒定，适应不同负载。

2. 反馈检测装置

电机轴上安装高精度光电编码器，实时监测转速信号。系统每毫秒采样一次并反馈至控制模块，用以修正偏差。

3. 控制逻辑

主控芯片内嵌闭环 PID 控制算法，根据目标转速与实际转速差自动调整电机驱动电流，实现转速稳定控制。

4. 转速与温控联动

当转速升高时，系统自动增加制冷输出，抵消电机产生的热量，确保离心腔体温度恒定。

四、转速分段运行原理

Legend Micro 17R 的速度控制被划分为三个主要运行区段：

1. 低速区（500–3,000 rpm）
   用于细胞沉淀、血清分离等温和操作。系统保持低振动、平稳启动，转速误差小于 ±5 rpm。

2. 中速区（3,000–9,000 rpm）
   适用于核酸提取、蛋白沉淀等常规生化实验。控制系统自动优化加速曲线，使样品受力均匀。

3. 高速区（9,000–13,300 rpm）
   用于微量样品的高速分离、DNA/RNA 纯化及颗粒沉淀。系统在此区间激活“高速平衡模式”，自动检测负载振动并进行微调，确保高速稳定。

这种分段运行策略使设备兼顾速度与安全性，实现对不同实验需求的精准适配。

五、加速与减速曲线设计

1. 可编程加速曲线

设备提供多档加速速率，用户可根据样品性质选择：

• 快速模式：用于高密度颗粒或耐受性样品；

• 标准模式：适用于日常操作，兼顾速度与稳定；

• 柔性模式：用于敏感样品，减少剪切力。

2. 减速控制

制动采用反向电磁制动方式，使转子减速平滑，不产生二次悬浮现象。
减速时间可调，最长可设为 1 分钟，以满足对沉淀稳定性的特殊要求。

3. 动态平衡调节

系统在加减速过程中实时监控振动信号，如检测到不平衡状态自动减速并报警，防止样品损失与设备损伤。

六、转速控制精度与检测机制

1. 精度指标

在全速范围内，转速误差控制在 ±10 rpm 以内，即使在 13,300 rpm 的最高速下，波动率不足 0.1%。

2. 控制机制

• 实时反馈闭环控制：每毫秒检测一次实际转速；

• 自动补偿算法：根据负载重量与转子类型调整电流输出；

• 温度补偿：当电机受热引起阻抗变化时，系统自动修正功率输出。

3. 稳定性测试

设备在连续运行 4 小时后，转速漂移小于 ±5 rpm，证明长期运行的稳定性极高。

七、转速与转子类型的匹配

Legend Micro 17R 具有自动转子识别系统，每种转子都有独立的最大允许转速值。系统读取转子编码后自动调整最高转速，防止超速运行。

自动识别与限速机制保证了设备在不同转子配置下的安全运行。

八、转速变化的影响因素

1. 环境温度

环境过高会降低电机效率，建议控制在 10～35 °C 范围内。

2. 电源稳定性

电压波动超过 ±10% 可能影响转速控制精度，应使用稳压电源。

3. 样品负载

不平衡负载会导致振动，使系统自动降速保护。

4. 转子状态

转子磨损或轴心变形会造成转速偏差，应定期检查校准。

5. 制冷负荷

高制冷负载可能轻微延迟转速上升，但不影响最终稳定速度。

九、速度显示与控制界面

1. 显示方式

液晶屏可实时显示两种模式：

• 转速模式（rpm）：直接显示转速值；

• 离心力模式（×g）：自动换算为相对离心力。

2. 操作界面

操作面板包括数字输入键与选择键，可快速设定目标转速。
输入范围：500–13,300 rpm，步进 10 rpm。
转速与其他参数（时间、温度）可同步设定并保存为预设程序。

3. 程序存储

系统可存储多组运行参数，每组均包含转速、温度、时间等信息，便于重复实验操作。

十、转速稳定性测试与验证

1. 空载稳定性

在空载状态下运行至 13,300 rpm，维持 30 分钟，转速波动不超过 ±8 rpm。

2. 满载稳定性

在满载（24×2 mL 样品管）条件下运行，波动值小于 ±10 rpm，证明系统在不同负载下均能维持精确控制。

3. 加减速重复性

连续执行 100 次加减速循环测试，转速响应时间与最大转速误差均保持一致，表明控制系统具备良好的重复性。

4. 长期运行耐久性

经过 1000 小时连续测试，电机与控制模块性能未见衰减，转速精度保持稳定。

十一、安全与防护机制

1. 超速保护：检测到转速超过转子允许上限时立即减速并报警。

2. 不平衡保护：实时监测振动幅度，超过阈值自动停机。

3. 过热保护：电机温度超限时自动降低转速或暂停运行。

4. 盖锁保护：转速高于 0 rpm 时盖锁保持关闭状态。

5. 数据自检与存储：每次运行后记录最高转速与平均转速，供维护参考。

十二、转速控制技术创新

1. 微秒级闭环反馈系统

每 1 毫秒检测一次转速数据，使系统反应灵敏，避免滞后。

2. 动态平衡校准算法

通过实时采样振动信号，自动调节电机转矩输出。

3. 环境补偿控制

系统根据室温与腔体温度差自动修正电机输出功率，确保恒定转速。

4. 电磁驱动平滑启动

采用“零速启动”逻辑，避免瞬时冲击，降低噪音并延长轴承寿命。

十三、应用场景与转速匹配建议

通过选择适当的转速区间，可优化样品分离效率并避免损伤。

十四、与同类设备转速性能比较

由表可见，Legend Micro 17R 的速度控制性能显著优于普通同级机型。

十五、维护与校准建议

1. 定期校准转速传感器：建议每年一次，以保证测量精度。

2. 保持轴心清洁：避免杂质导致转速波动。

3. 避免超速运行：严格遵守各转子的最高限速。

4. 检查平衡状态：不平衡运行会影响转速控制与设备寿命。

5. 运行后静置冷却：长时间高速运行后应让电机自然冷却 10 分钟。

十六、转速稳定性的意义

1. 实验结果一致性
   转速精度直接影响离心力，从而影响分离效果与重复性。

2. 样品保护
   平稳加速与恒速运行可防止样品扰动与剪切破坏。

3. 数据可靠性
   恒定转速是科研数据标准化的基础。

4. 设备寿命延长
   稳定控制减少机械应力与振动，延缓轴承磨损。

十七、性能总结

赛默飞高速冷冻离心机 Legend Micro 17R 的转速系统综合性能体现在以下方面：

• 转速范围宽：500～13,300 rpm，覆盖从低速细胞分离到高速微粒沉淀的需求；

• 控制精度高：误差小于 ±10 rpm，保证分离重现性；

• 加减速平稳：电子控制无冲击，保护样品；

• 自动识别与保护：防止转子超速运行；

• 动态平衡与自校正：长期运行仍保持低振动、低噪音；

• 多模式设定：可按实验要求自由选择加速与制动曲线。

这些特性使该设备成为实验室在微量、高速、冷冻条件下实现精确分离操作的理想平台。