当工程师设计现代工艺设备时
他们指定传感器来测量重要的过程变量
搜索流量、液位、压力和温度
这些测量用于帮助过程控制系统调整阀门
工厂内的泵和其他执行机构
来保持这些数量的适当值并确保安全运行
那么,工厂如何维持这些传感器的运行
以保证过程的实际值被感知
然后传给控制系统?
答案是“传感器校准”
传感器校准是一种调整或一组调整
在传感器或仪器上执行以使该仪器工作
尽可能准确或无错误
误差只是指示之间的代数差
以及被测变量的实际值
传感器测量中的误差可由多种因素引起
首先,仪器可能没有正确的零位基准。
现代传感器和发射器都有电子设备,
以及参考电压或信号,
可能由于温度、压力或环境条件的变化而随时间漂移。
其次,传感器的范围可能会移动
两个条件相同,
或是工艺的操作范围发生了变化。
例如,一个过程当前可以在0到200 PSI的范围内运行,
但操作上的变化需要它在0到500 PSI的范围内运行。
第三,传感器测量误差
可能由于机械磨损或损坏而发生。
通常,此类错误需要修复或更换设备。
误差是不可取的
因为控制系统没有准确的数据
从中做出控制决定,
例如调节控制阀的输出
或设定给水泵的速度。
如果校准离准确的工艺条件太远,
可能危及工艺安全。
如果我是工厂的仪器或操作工程师,
我需要每台仪器都有一个正确的校准。
正确的校准将产生准确的测量结果,
这反过来又使得对过程的良好控制成为可能。
当实现良好的控制时,
这样,流程就能高效、安全运行
大多数现代加工厂都有传感器校准程序,
需要定期校准仪器。
校准需要相当长的时间,
尤其是当设备难以触及或需要特殊工具时。
为了尽可能减少执行传感器
校准所需的时间
我会先检查一下仪器的状况。
这只是在进行任何调整之前执行校准。
如果当前仪器校准
被发现在设备的规定公差范围内,
则无需重新校准。
要执行“发现”检查,
就要使用精密仪器
产生与变送器0%、25%
50%、75%和100%的过程范围相对应的过程信号
相应的发射端输出
以毫安为单位,观察并记录。
这被称为“5点”检查
然后,为了检查磁滞,
传感器输出过程值的现象
变“低”和变“高”是不同的,
输出信号对应于100%,
按顺序记录75%、50%、25%和0%。
计算每个检查点的偏差
并与设备允许的最大偏差进行比较。
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如果偏差大于允许的最大值,
然后执行完全校准。
如果偏差小于允许的最大值,
则不需要传感器校准。
假设最大偏差公差为0.5%。
使用校准图表中的数据
从图中我们可以看出偏差都较小
大于允许的最大偏差0.5%。
因此,无需额外校准。
现在假设最大偏差公差为0.20%。
使用校准图表中的数据
从图中我们可以看出有些偏差大于
最大允许偏差为0.20%。
因此,需要进行传感器校准。
为了校准,我们需要一个非常精确的过程模拟器,
在这种情况下,压力供应,
连接到变送器的过程侧。
电流表附在输出端
测量变送器的4-20毫安输出。
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理想情况下
国家标准和测试研究所校准模拟器
使用电流表。
在实践中
我们可以使用非常精确的过程仪表和压力输入模块。
如果我们有模拟发射器,
为了减小测量误差,必须调整零点和量程。
使用模拟发射器,
变送器本身有零点和量程调整。
调零使输出精确到4毫安
当变送器采用0%过程测量值时
并进行量程调整以移动输出
当采用100%过程测量时
精确到20毫安
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不幸的是,对于模拟发射端
零点和量程调整是相互作用的
也就是说,调整一个移动另一个
因此,校准是一个设定零点和量程的迭代过程
但通常只需要2到3次迭代
用数字发射器,我们可以调整输入的传感器信号
通过调节模数转换器的输出,
称为“传感器微调”和/或数模转换器的输入
在输出电路中,称为“4-20毫安微调”或“输出微调”。
校准后,再次绘制误差图表。
与“发现”值一样,存在一定程度的滞后。
但是,最大偏差已经减小
从0.38%到0.18%,在0.20%的公差范围内
如此,就实现了传感器校准
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