隨著現(xiàn)代化工業(yè)水平的逐步提高，企業(yè)對(duì)工業(yè)過(guò)程測(cè)量的準(zhǔn)確度要求也越來(lái)越高，壓力變送器作為現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)量的主要儀器設(shè)備被廣泛應(yīng)用。壓力變送器與數(shù)據(jù)采集器、信號(hào)處理系統(tǒng)和終端顯示等單元一起構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)量系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)。壓力變送器的輸出信號(hào)(信號(hào)可以是電壓(V)、電流(mA)、頻率(Hz)等模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào))經(jīng)數(shù)據(jù)采集器和信號(hào)處理等環(huán)節(jié)，在顯示終端顯示壓力測(cè)量結(jié)果。
圖1現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)量系統(tǒng)
由于工藝參數(shù)測(cè)量以及安裝部位的重要性要求，并結(jié)合使用過(guò)程中工況環(huán)境和使用環(huán)境對(duì)壓力變送器等儀器設(shè)備計(jì)量性能的影響，因此對(duì)于新安裝和經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用的壓力變送器，甚至整個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)量性能，需要進(jìn)行校準(zhǔn)，確保其計(jì)量性能符合生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求。
本文從現(xiàn)場(chǎng)安裝壓力變送器的類(lèi)型(輸出為模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào))、屬于新安裝的還是使用中的、并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工作的實(shí)際情況和使用單位的特殊要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的壓力變送器進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn)提出3種校準(zhǔn)方法。
二、校準(zhǔn)方法
方法一:只對(duì)壓力變送器進(jìn)行校準(zhǔn)
依據(jù)JJG882-2004《壓力變送器》檢定規(guī)程的要求，對(duì)壓力變送器的計(jì)量性能進(jìn)行校準(zhǔn)。方法適用于以下兩種情況:
(1)被校準(zhǔn)壓力變送器輸出為數(shù)字信號(hào)(智能壓力變送器)。因其輸出為數(shù)字信號(hào)，故其構(gòu)成的整個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)中沒(méi)有數(shù)據(jù)采集器，其信號(hào)直接經(jīng)過(guò)顯示單元進(jìn)行顯示，后續(xù)信號(hào)傳遞、轉(zhuǎn)換過(guò)程中不產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。
(2)被校準(zhǔn)壓力變送器屬于檢定、校準(zhǔn)周期內(nèi)的臨時(shí)校準(zhǔn)。當(dāng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況(例如做重大實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目前)需要對(duì)壓力變送器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，數(shù)據(jù)采集器因未到校準(zhǔn)周期可不進(jìn)行，而只對(duì)壓力變送器進(jìn)行臨時(shí)校準(zhǔn)。
方法二:對(duì)壓力變送器及數(shù)據(jù)采集器等分立元件分別進(jìn)行校準(zhǔn)
對(duì)壓力變送器及數(shù)據(jù)采集器分別進(jìn)行校準(zhǔn)。其中數(shù)據(jù)采集器計(jì)量性能的校準(zhǔn)依據(jù)JJF1048-1995《數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)校準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行。方法適用于以下兩種情況:
(1)由壓力變送器、數(shù)據(jù)采集器及顯示單元組成的整個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)屬于周期檢定或校準(zhǔn)時(shí)，對(duì)每一組成部分分別進(jìn)行校準(zhǔn)。
(2)當(dāng)整個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)的誤差超過(guò)允許誤差時(shí)，應(yīng)對(duì)每一部分進(jìn)行校準(zhǔn)，找出超差的原因，經(jīng)調(diào)修后再進(jìn)行校準(zhǔn)。
方法三:對(duì)整個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)
依據(jù)JJG875-2005《數(shù)字壓力計(jì)》檢定規(guī)程的要求，對(duì)壓力測(cè)量系統(tǒng)的計(jì)量性能進(jìn)行校準(zhǔn)。系統(tǒng)校準(zhǔn)方法是將現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)量系統(tǒng)看作一個(gè)整體(類(lèi)似于一臺(tái)數(shù)字壓力計(jì))，即在壓力變送器的輸入端輸入標(biāo)準(zhǔn)壓力信號(hào)，將圖2中虛框內(nèi)的部分作為一個(gè)黑匣子，不考慮壓力變送器輸出電信號(hào)的轉(zhuǎn)換及處理過(guò)程，在顯示終端讀取壓力測(cè)量系統(tǒng)示值。方法適用于以下兩種情況:
圖2壓力測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)原理圖
(1)需要得到整個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。
(2)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境或條件不利于測(cè)量系統(tǒng)的拆卸、不能長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)進(jìn)行各部分的校準(zhǔn)。
三、實(shí)例分析
第一汽車(chē)集團(tuán)公司技術(shù)中心發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室是對(duì)新研制的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的系統(tǒng)上安裝了大量的壓力變送器，為了得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前需要對(duì)整個(gè)壓力測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，企業(yè)要求在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成校準(zhǔn)，并希望得到直觀的系統(tǒng)誤差，以分析是否滿足實(shí)驗(yàn)需要。
被校準(zhǔn)壓力測(cè)量系統(tǒng)描述:壓力測(cè)量元件為(0～250)kPa的壓力變送器，其輸出信號(hào)(4～20)mA經(jīng)數(shù)據(jù)采集器采集并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)RS232通信將數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示壓力值(0～250)kPa。
分析:只對(duì)壓力變送器進(jìn)行校準(zhǔn)無(wú)法得到系統(tǒng)的準(zhǔn)確度，因此，分別采用對(duì)各分立元件(系統(tǒng)各組成部分)依次進(jìn)行校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)兩種方法對(duì)該壓力測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)。
第一種方法:對(duì)分立元件依次進(jìn)行校準(zhǔn)。
首先，對(duì)壓力變送器進(jìn)行校準(zhǔn)。使用的標(biāo)準(zhǔn)器為數(shù)字壓力校驗(yàn)儀，參考依據(jù)為JJG882-2004。
在壓力變送器輸入端依次加入0kPa、50kPa、100kPa、150kPa、200kPa、250kPa標(biāo)準(zhǔn)壓力，在數(shù)字壓力校驗(yàn)儀或標(biāo)準(zhǔn)電流表上讀取相應(yīng)電流值，其校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表1所示。
表1壓力變送器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)
其次，對(duì)數(shù)據(jù)采集器、信號(hào)處理等部分進(jìn)行校準(zhǔn)。使用的標(biāo)準(zhǔn)器為標(biāo)準(zhǔn)電流源，參考依據(jù)為JJF1048-1995。
將數(shù)據(jù)采集器的輸入端接線斷開(kāi)，接入標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)電流源依次輸出4mA、7.2mA、10.4mA、13.6mA、16.8mA、20.0mA標(biāo)準(zhǔn)電流，在計(jì)算機(jī)顯示器上讀取壓力值，其校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表2所示。
表2數(shù)據(jù)采集器、信號(hào)處理等部分校準(zhǔn)數(shù)據(jù)
第二種方法:采用系統(tǒng)校準(zhǔn)方法。
使用的標(biāo)準(zhǔn)器為數(shù)字壓力校驗(yàn)儀，參考依據(jù)為JJG875-2005。
在壓力變送器輸入端依次加入0kPa、50kPa、100kPa、150kPa、200kPa、250kPa標(biāo)準(zhǔn)壓力，在計(jì)算機(jī)顯示器上讀取壓力值，其校準(zhǔn)數(shù)據(jù)如表3所示。
表3系統(tǒng)校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)數(shù)據(jù)
四、方法比較
結(jié)合以上實(shí)例，我們得出系統(tǒng)校準(zhǔn)方法比其他兩種方法更具有*性，主要體現(xiàn)在:
1.明確壓力測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度
系統(tǒng)校準(zhǔn)方法可以通過(guò)表3比較直觀地得到各點(diǎn)的示值誤差，對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度有明確的認(rèn)識(shí)；只校準(zhǔn)壓力變送器不能得到整個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度；而對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的各分立元件進(jìn)行校準(zhǔn)，不能簡(jiǎn)單地將示值誤差(見(jiàn)表1和表2)直接進(jìn)行代數(shù)和運(yùn)算，因此無(wú)法得到各點(diǎn)的示值誤差。不能滿足用戶的需要，也就失去了校準(zhǔn)的實(shí)際意義。
2.減少工作量、節(jié)約時(shí)間
通過(guò)對(duì)實(shí)例中校準(zhǔn)過(guò)程的描述，可以清楚地分析出系統(tǒng)校準(zhǔn)方法與只對(duì)壓力變送器的校準(zhǔn)方法工作量相同，是分立元件進(jìn)行校準(zhǔn)方法工作量的1/2。
3.減少使用的標(biāo)準(zhǔn)器設(shè)備，降低校準(zhǔn)費(fèi)用
對(duì)壓力測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)只需要壓力標(biāo)準(zhǔn)器即可；而對(duì)分立元件進(jìn)行校準(zhǔn)還需要傳輸信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，信號(hào)傳輸和轉(zhuǎn)換過(guò)程越復(fù)雜，分立元件越多，采用的標(biāo)準(zhǔn)器也就越多，勢(shì)必會(huì)增加校準(zhǔn)費(fèi)用。因此采用系統(tǒng)校準(zhǔn)的方法可以減少使用的標(biāo)準(zhǔn)器，降低校準(zhǔn)費(fèi)用，做到既節(jié)約資源又為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本。
4.減少拆裝，避免接線影響
對(duì)壓力變送器和各分立元件進(jìn)行校準(zhǔn)需要拆卸一些連接線，現(xiàn)場(chǎng)的儀表柜和控制柜里面有大量的接線，接線不牢固或接錯(cuò)線都會(huì)造成意想不到的嚴(yán)重后果，即使及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但解決起來(lái)也很麻煩。而系統(tǒng)校準(zhǔn)不需要這些環(huán)節(jié)，也就避免了這些影響，減少了不必要的麻煩。
系統(tǒng)校準(zhǔn)的缺點(diǎn)是，在校準(zhǔn)過(guò)程中，如果整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差超出允許誤差需要調(diào)整時(shí)，還是要采用對(duì)各分立元件進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)，找出超差的原因并進(jìn)行調(diào)修。因此，在實(shí)際工作中可能需要采用以上3種方法的組合形式進(jìn)行校準(zhǔn)。
五、結(jié)束語(yǔ)
本文提出了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器校準(zhǔn)的3種方法，通過(guò)實(shí)例進(jìn)行分析，認(rèn)為系統(tǒng)校準(zhǔn)方法優(yōu)于其他兩種方法。鑒于以上分析可以得出，對(duì)由壓力變送器組成的壓力測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)校準(zhǔn)方法應(yīng)是我們現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際校準(zhǔn)工作中的。此外，系統(tǒng)校準(zhǔn)方法也可以應(yīng)用到許多其他項(xiàng)目(如熱電偶、熱電阻等傳感器)的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)工作中。
在線客服