一、測試設備與測試要求

1. 測試設備

試驗對象為羅斯蒙特 3051CG5A52A1AB4I5M5型壓力變送器，其量程為 0~10MPa；通過(guò)恒溫室對試驗環(huán)境進(jìn)行溫度控制；采用艾默生HART475手操器進(jìn)行數據采集、量程遷移、零位調試等操作；采 用 Const 162 氣 壓 泵、Const 181A 液 壓 泵 提供 壓力源；分別以空氣和變壓器油作為試驗介質(zhì)；采用Const273 數 字 壓 力 校 驗 儀進(jìn)行輔助數據采集以及壓力大小控制。

 

2. 測試要求

控制環(huán)境溫度為（20±0.5） ℃， 濕 度 為（50±2）%RH，消除環(huán)境因素對壓力變送器示值的影響。將量程均分為 8 段，即選取 9 個(gè)檢定點(diǎn)。壓力泵作為壓力源，每個(gè)壓力點(diǎn)保持壓力 10s，通過(guò)數字萬(wàn)用表讀取輸出電流值。每個(gè)壓力點(diǎn)重復 5 次實(shí)驗，取 5 次讀數平均值作為其參照數據。

 

二、實(shí)驗

1. 量程遷移對壓力變送器產(chǎn)生誤差影響

對默認出廠(chǎng)設置 0~10MPa 的壓力變送器按一、2 測試要求進(jìn)行檢測，檢測結果如表 1 所示。隨著(zhù)壓力的增大，變送器輸出電流誤差值呈類(lèi)似線(xiàn)性增大，這是由于變送器本身存在誤差，并且用于控制壓力源的標準壓力計準確度為 0.01%FS，存在系統誤差。在測試過(guò)程中，輸出值穩定性較高，因此在標準狀態(tài)下，3051 型壓力變送器可以完全滿(mǎn)足西氣東輸各環(huán)節所需要的 0.2 級要求。接著(zhù)，在測量允許范圍內，使用艾默生 475現場(chǎng)通信器將該壓力變送器量程遷移為 0~6MPa 與0~14MPa，按測試要求進(jìn)行檢測，其結果如表 2、表 3 所示。進(jìn)行量程遷移后，實(shí)測電流值基本仍

呈線(xiàn)性變化，誤差隨量程的縮放產(chǎn)生了縮放變化，但沒(méi)有出現預期中誤差隨量程縮放比例而呈一定比例變化規律。這是由于羅斯蒙特壓力變送器采用的微處理器包含了有關(guān)傳感器響應壓力和溫度輸入特性的信息，即輸出信號已經(jīng)受到了補償調整。

根據羅斯蒙特公司提供的總體概率誤差公式：

式中：TPE——總體概率誤差；Ra——參考精度；TI——溫度影響；SPI——靜壓影響；URL——壓力上限值；URV——量程上限值；T——環(huán)境溫度。

 

本次測試采用的壓力變送器不是差壓變送器，無(wú)靜壓影響 SPI。在環(huán)境溫度不變情況下，將量程擴大或縮小，溫度影響 TI 數值會(huì )隨之變大或縮小。在工廠(chǎng)表征曲線(xiàn)不變的情況下，總體概率誤差 TPE也會(huì )隨之而改變，但 TPE 數值同時(shí)受 Ra 與 SPI 影響，因此在改變量程后，誤差并沒(méi)有呈一定比例變化。

對量程的遷移并不能改變微處理器中的工廠(chǎng)表征曲線(xiàn)，雖然會(huì )給壓力變送器帶來(lái)一些人為誤差，但在正常工作溫度范圍內，仍然可以滿(mǎn)足其使用準確度等級要求。在測量范圍回遷至 0~10MPa 后，壓力變送器的信號輸出恢復正常值，未帶來(lái)新的誤差。

 

2. 零位修正對壓力變送器產(chǎn)生的誤差影響

選取經(jīng)過(guò)一段時(shí)間正常使用后，零位出現少量漂移的壓力變送器進(jìn)行測試，其結果如表 4 所示。隨著(zhù)監測點(diǎn)壓力值的增大，變壓器輸出電流值誤差依然呈線(xiàn)性變化。整個(gè)測試過(guò)程中，數值跳動(dòng)幅度較小，可說(shuō)明在經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用后，3051 型壓力變送器保持了較好的穩定性。

 

在該壓力變送器泄壓穩定 30min 后，對其進(jìn)行零位修正操作，結果如表 5 所示。與表 4 對比可以發(fā)現，在零位修正完成后，隨著(zhù)壓力值變大，誤差值的遞增幅度與零位修正前基本相同。這是由于，對壓力變送器進(jìn)行零位修正屬于單點(diǎn)調整，對工廠(chǎng)表征曲線(xiàn)并未產(chǎn)生影響。在實(shí)際檢定過(guò)程中，零位修正操作有助于補償壓力變送器因為安裝位置不同而產(chǎn)生的客觀(guān)影響，也可以消除變送器因長(cháng)期使用造成的零位漂移。

 

3. 檢測介質(zhì)對壓力變送器產(chǎn)生的誤差影響

筆者選取變壓器油為介質(zhì)對上述修正過(guò)的壓力變送器進(jìn)行測試，結果如表 6 所示。與表 1 對比可知，在標準環(huán)境下，更換介質(zhì)后，檢定結果未發(fā)生明顯改變。

 

查閱相關(guān)資料獲悉，更換檢測介質(zhì)后，壓力變送器在檢測過(guò)程中的放置角度會(huì )對其檢測結果產(chǎn)生影響，因此，將受到介質(zhì)（此處為變壓器油）污染后的壓力變送器水平放置進(jìn)行測試，結果如表 7所示。

在標準條件下，受過(guò)變壓器油污染的壓力變送器測量誤差未有明顯變化，但是在測試過(guò)程中，輸出數據跳動(dòng)幅度變大，造成讀數困難，尤其是在受到輕微震動(dòng)后，該跳動(dòng)幅度明顯增大。這是由于壓力變送器的傳感器部分為擴散硅元件，靈敏度較高，黏附在其表面的變壓器油無(wú)法徹底清除，在受到震動(dòng)后直接對傳感器造成影響，引起輸出數據的波動(dòng)。

 

變壓器油熱膨脹系數為960×10-6/℃，在環(huán)境溫度發(fā)生變化后，由介質(zhì)污染產(chǎn)生的零位溫漂不在羅斯蒙特的工廠(chǎng)表征曲線(xiàn)囊括范圍內，故帶來(lái)的誤差影響更為明顯，在實(shí)際檢測過(guò)程中應盡量避免。

 

三、結論

1. 量程遷移操作不改變微處理器中的工廠(chǎng)表征曲線(xiàn)，雖然會(huì )給壓力變送器帶來(lái)人為誤差，但該誤差可以通過(guò)量程回遷消除。

2. 零位修正操作可以修復溫度變送器在長(cháng)期使用后產(chǎn)生的零位漂移，誤差值仍然保持線(xiàn)性。

3. 液體檢測介質(zhì)會(huì )對壓力變送器產(chǎn)生不可逆轉的影響，會(huì )導致測量誤差變大和示值不穩定，在實(shí)際操作過(guò)程中應避免。