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壓力變送器的精度規格和不同的精度組件

作者:發表時間:2020-01-10


      壓力變送器廣泛用於過程工業,廣告宣傳現代的壓力變送器的精度規格變得越來越準確。無論如何,廣告準確性指標通常僅包括部分事實,它也包括影響您在實際應用中可以期望壓力變送器獲得的總精度的一些精度組件。在此文章中,我將研究壓力變送器的精度規格和不同的精度組件,例如:重新量程、環境溫度、安裝位置、靜壓力、長期漂移、振動、電源等的影響,我將通過一些示例簡短地解釋這些組件是什麽以及它們的含義。

壓力變送器的精度規格

      我們看到“數字遊戲”正在按照某些發射器的規範進行播放,在這些數字中,它們宣傳的準確性數字隻是事實的一部分,即它隻是您應考慮的眾多準確性成分之一。在某些情況下,這些廣告可能會造成混淆,並給您在應用程序中獲得的總體實用準確性帶來錯誤的印象。最好的精度數字的競爭可能導致了這種情況,一些製造商製定了一個“有限的”精度數字,並將其放在手冊的封麵上,並在其網站上進行宣傳,而完整的規格可在以下網站中找到用戶手冊。

      通常,壓力變送器的規格包括幾個精度組件,在考慮總精度時應考慮這些組件。如前所述,此文章將回顧一些流行的壓力變送器的規格,以使您了解應考慮並注意的重要因素。此外,我將列出一些針對不同部分精度組件的典型規格編號,我絕不是要降低或貶值任何變送器。

      由於壓力變送器的精度會影響校準設備的精度,因此我們也會從客戶那裏收到這些精度問題。當然,校準器應該比您使用它校準的壓力變送器更準確,但是這兩者之間的準確率是不同的人有不同的看法。無論如何,您應該了解校準的總體不確定性,並在校準過程中進行記錄。壓力變送器公差的選擇均應基於過程要求,而不是基於該位置所安裝壓力變送器的規格。 

壓力變送器的精度組件

“參考精度”

      通常,通常在手冊封麵或網站上會提到單獨的“有限”準確性聲明,這可以稱為“參考精度”或類似的東西,僅包括精度的某些部分,而不是所有部分,它僅包括線性、滯後和可重複性。此“最佳情況下的精度”不包括您應考慮的所有實際精度組件(安裝位置、環境溫度等),因此,當您在過程中安裝該規範時,請不要以為該規範實際上是您對壓力變送器的期望。對於最精確的壓力變送器而言,最精確的壓力範圍這種“最佳情況精度”可以是例如量程的0.04%或什至0.025%。

不同壓力範圍

      通常,最佳(參考)精度僅對某些壓力範圍有效,而不對所有可用範圍有效。同樣,它可能隨壓力類型而變化,即,絕對範圍可能不同於表壓範圍。雖然最佳範圍甚至可以具有0.04%的範圍精度,但是同一壓力變送器型號的其他某個範圍可能具有0.1%的精度。對於不同的壓力範圍,精度指標可能會翻倍或翻三番。因此,請確保您知道所使用的確切壓力範圍/模型的精度是多少。

重新調整範圍

      壓力變送器可以以較大的比例進行重新設置。通常,您可以以100:1甚至更高的量程比重新設置變送器的量程。準確度指標通常提供給整個範圍,或者具有有限的調節比。如果將壓力變送器(具有mA輸出)重新設置為比整個範圍小的量程,通常會降低精度。因此,如果您將壓力變送器的量程重新設置為小於最大量程的量程,請確保您確定是否發現多少誤差會增加精度。

環境溫度影響

      在過程中,大多數壓力變送器都在變化的環境條件下使用。同樣,壓力介質的溫度在使用過程中可能會發生很大變化。與大多數測量設備一樣,壓力變送器通常具有某種溫度係數,即存在取決於環境溫度的精度分量。溫度依賴性似乎經常以一種很難理解的格式指定,但是請嚐試理解這一點,並詢問供應商您是否無法解決。無論如何,查看不同的發射器,這可能會從量程的0.01%甚至量程的0.5%變化,最差的模型似乎將溫度影響指定為範圍的1%以上。如果過程中的溫度變化很大,則應考慮到這一點。

靜(線)壓效應

      壓力變送器可在靜態管線壓力條件下使用,這意味著兩個輸入都具有一定的壓力,壓力變送器正在測量兩個輸入之間的差。與相對於大氣壓測量壓力的壓力變送器或相對於全真空測量壓力的絕對變送器相比。理想的壓力變送器隻能測量輸入之間的差異,但實際上,共模靜態線路壓力會對輸出產生一定影響。如果兩個輸入都打開到大氣壓,則壓差自然為零。同樣,如果您對兩個輸入施加了相同的壓力(例如50 bar / psi),則壓差仍為零。實際上,該靜壓會對壓力變送器的輸出產生一定的影響。因此,當管路壓力發生變化時,輸出也會有所變化。通常,取決於變送器型號,管路壓力影響可能會從量程的0.025%上升到量程的0.4%。

      通常,管路壓力主要改變壓力變送器的零位,但不會對跨度產生重大影響。因此,在校準中,您可以通過對兩個輸入施加相同的壓力(低壓和高壓)來測試此效果,並查看零值變化了多少。管路壓力也可能對壓力變送器的量程產生一定的影響,這使得操作和校準更加困難,它需要差壓標準進行校準。

長期穩定性

      隨著時間的推移,所有測量設備將逐漸失去其準確性,壓力變送器也是如此。一些壓力變送器具有指定的1年穩定性,有些甚至具有5年或10年甚至更長的規格。例如,基準精度為量程的0.04%的變送器可以具有量程的0.2%的1年穩定性。根據重新校準壓力變送器的頻率,您應該考慮長期的穩定性影響,因為在下次重新校準(和可能的調整)之前,壓力變送器可能會漂移很多。

安裝位置(方向)效果

      安裝位置通常會影響壓力變送器的精度,大多數壓力變送器都有安裝位置的規範。通常,方向的更改會更改零並且不會影響跨度精度。實際上,發射器的方向在正常使用期間不會改變。如果首先在車間校準變送器,然後將其安裝到過程中,或者將變送器從過程中取出進行重新校準,則無論如何都應考慮方向。當然,如果壓力變送器的密封較遠,毛細管的位置將對零值產生很大影響。同樣,如果將壓力變送器從安裝位置移開,這並不是在正常使用期間不會改變的事情,但可能會影響校準。

震動效果

      許多壓力變送器都有關於振動影響的規範,自然,隻有在將壓力變送器安裝在振動的地方時才需要考慮這一點。振動對精度的影響通常相對較小,例如,可以指定為“小於範圍的0.1%”。

電源效果

      壓力變送器需要外部電源才能工作,通常,電源是24 VDC電源。壓力變送器通常可以在很寬的電源電壓範圍內工作,甚至可以降至10 VDC。無論如何,如果電源電壓在操作過程中發生變化,則對壓力變送器的精度影響很小。電源電壓的影響通常很小,例如,可以指定為“每1伏變化小於跨度的0.01%”。  實際上,如果您的電源正常,這不是問題。

總精度規格

      一些壓力變送器具有某種“總精度”規範,其中包括一些常見的精度組件,這可以包括前麵提到的“參考精度”以及環境溫度效應和靜態/管線壓力效應。這種總精度具有更人性化的價值,因為它更接近於變送器可以期望的真實精度。例如,“總精度”指標可以是量程的0.14%,而參考值是0.04%。因此,一旦包括溫度和管路壓力影響,參考精度就會乘以3到4。另一個示例模型提供了0.075%的範圍參考精度,當包含溫度影響時,它會提高到0.2%,而當還包含靜態壓力影響時,它會達到範圍的0.3%。如果壓力變送器具有這種“總”精度規格,則可以幫助您更實際地了解您在實踐中可以期望的精度。即使通常仍然缺少“總”精度,此處還是列出了一些精度組件。

使用中的汙染

      在過程中使用壓力變送器測量壓力時,存在很大的危險,即壓力變送器的膜會被壓力介質或一些汙物汙染,這種汙染會嚴重影響變送器的精度。當然,這不是可以指定的,但是在正常使用中無論如何都是很大的風險。特別是,如果您決定要有很長的重新校準周期,例如幾年。因此,除了壓力變送器的長期漂移規範外,還應在風險分析中考慮這一點。如果壓力變送器非常髒,並開始嚴重測量錯誤,通常會在測量結果中看到這一點。但是,如果僅開始測量出輕微錯誤,則在正常使用中很難注意到。

最佳情況和最壞情況的例子

      當您將以上列出的所有不同精度規格加起來時,便得出了實際中可以期望的真實總精度規格。通常,當您組合獨立的不確定性分量時,通用規則是使用“平方根和”(RSS)方法。在最壞的情況下,僅將所有組成部分加在一起作為一個筆直的總和將是一個最壞的情況,實際上,從統計學上講,所有組成部分在同一方向上的可能性很小。因此,使用此統計RSS方法。為了獲得最佳情況的總結,我們應該采用所有精度最低的組件,而忽略那些可能不相關的組件。對於最壞的情況,我們應將所有精度組件作為最大值,並假設它們都存在。

最佳情況下的準確性

為了獲得最佳的精度,使用了以下假設:

      —選擇最佳參考精度

      —選擇最準確的型號和範圍

      —不要重新調整範圍->對精度沒有影響

      —在接近環境溫度的有限溫度範圍內使用壓力變送器,選擇最小的可用溫度效果。

      —假設無靜/線壓力影響(用於儀表測量)->無影響。

      —假設沒有振動效果->沒有效果

      —假設電源良好->沒有效果

      —包括一年的漂移

      在查看了壓力變送器的規格後,似乎可以找到的最小組合精度使我下降到 量程的0.15%左右  。對於大多數其他型號,似乎最好的情況是其兩倍左右,因此充其量約為  範圍的0.3% ,還有許多型號的最佳情況精度更高。

最壞情況下的準確性

為了找到最壞情況的準確性,使用了以下假設:

      —選擇精度規格最高的型號/壓力範圍

      —假設正在重新調整範圍

      —使用溫度影響更大的範圍

      —假設使用靜態/管線壓力

      —假設振動效果小

      —假設電源供應量較小

      —包括一年的漂移

      再次,看看不同的規格,似乎加上這些最壞情況的精度規格,我們 得出的結果是最精確的壓力變送器,大約  是量程精度的1%到1.5%。但是對於某些模型,這個數字也可以更高。

摘要

      如前所述,壓力變送器是非常精確的儀器。無論如何,仔細閱讀精度規格,包括影響精度的所有不同組件,都是一件好事。容易遺漏這些,隻看營銷和其他資料中顯示的一種準確性,例如“參考準確性”。這篇文章的目的是提高您對不同事物的認識,這些事物會影響您在實踐中可以期望的總體準確性。當然,所有測量設備都一樣,不僅是壓力變送器。最好閱讀所有規範,包括所有帶有小字體的腳注。


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