高精度溫度變送器特點(diǎn)

智能/高精度溫度變送器在對高、低頻干擾信號的抑制方面均有著(zhù)優(yōu)異表現，即使在大功率變頻控制系統中依然能夠可靠應用，同時(shí)，數字化技術(shù)的應用徹底克服了傳統溫度變送器線(xiàn)性差的缺點(diǎn)。智能/高精度溫度變送器與早期的 DDZ 型溫度變送器#大的區別是溫度曲線(xiàn)并不是完全固化在變送器電路板上，可以由軟件更改，并且取消了 DDZ 型溫度變送器的零點(diǎn)/量程調整電位器。故此智能溫度變送器的現場(chǎng)調校與 DDZ 型溫度變送器有了明顯的區別。 

 

2 智能/高精度溫度變送器修正值問(wèn)題

溫度變送器現場(chǎng)校準要得到兩個(gè)數據—校準點(diǎn)的修正值和不確定度。本文僅探討修正值問(wèn)題，不探討不確定度。

 

溫度變送器不能通過(guò)基準值的定值以做到對校準點(diǎn)的現場(chǎng)修正。此為校準點(diǎn)的準確度問(wèn)題，壓力變送器可通過(guò)對基準點(diǎn)的定值做到校準點(diǎn)的準確度 現 場(chǎng) 修 正，例 如 壓 力 變 送 器 的 0 點(diǎn) 定 值( 菜單項下 ZEＲO/SPAN TＲIM) 。

 

壓力的轉換式為: p = F0 + A·ΔF ( 1)式中: p 為壓力值，F0 為基準值 ( 基準電感值等電信號) ; A 為系數，ΔF 為電信號變量�？梢钥闯鲛D換公式是線(xiàn)性的，基準值的改變不會(huì )影響線(xiàn)性。所以壓力變送器可以對基準點(diǎn)定值。這里所說(shuō)的基準點(diǎn)的定值，本質(zhì)上也是基準點(diǎn)的遷移。例如在壓力變送器通大氣壓的情況下( 這里假定大氣壓對應壓力 0 點(diǎn)值) ，變送器的壓力輸出不等于 0 ( 4. 0 mA) ，無(wú)論是壓力轉換隔膜老化還是信號轉換元器件老化引起，都可以通過(guò)菜單項下的 0 點(diǎn)調整將 0 點(diǎn)定值 ( 菜單項下零點(diǎn)調整) 。其本質(zhì)是將式 ( 1) 中的 F0 變?yōu)榱?F1，僅改變直線(xiàn)起點(diǎn)不會(huì )改變直線(xiàn)斜率，也就是對 0點(diǎn)的準確度進(jìn)行修正。因對基準點(diǎn) ( 可為任意一個(gè)點(diǎn)) 的修正不影響整個(gè)量程的線(xiàn)性，故此對基準點(diǎn)的定值也是對整個(gè)壓力變送器量程校準點(diǎn)準確度的修正 ( 不考慮全量程非線(xiàn)性誤差的情況) 。溫度的轉換公式為 ( 以 Pt100 ( 0 ～800) ℃為例) :

 

ＲT = Ｒ0 ( 1 + A·T + B·T2) ( 2)

 

式中: ＲT 為在溫度 T 時(shí)的電阻值; Ｒ0 為基準電阻值 ( 0 ℃ 時(shí) 100 Ω) ; A、B 為系數; T 為溫度值�？梢钥闯鲛D換公式是非線(xiàn)性的，基準值的改變影響其余 所 以 點(diǎn)。故溫度變送器不可以對基準點(diǎn)( 任一點(diǎn)) 定值。在智能溫度變送器的調整菜單中已經(jīng)沒(méi)有了零點(diǎn)/量程調整一項。早期的 DDZ 型溫度變送器可以調整零點(diǎn)/量程，是以降低精度為代價(jià)。因為零點(diǎn)的每一次調整都改變了基準點(diǎn)的位置，進(jìn)而增加了實(shí)際曲線(xiàn)和標準曲線(xiàn)之間的誤差。所以，對于智能高精度溫度變送器是不能改變基準點(diǎn)數值的，只能通過(guò)補償，修正基準值。

 

 3 溫度變送器的單點(diǎn)修正

一體化溫度變送器現場(chǎng)應用多用于工藝點(diǎn)的監測，工藝點(diǎn)波動(dòng)較小，可近似認為單一固定點(diǎn)。所以對溫度變送器工藝點(diǎn)的校準，也即是對單一點(diǎn)的修正。其修正方式分為修正值修正和現場(chǎng)變送器量程遷移修正兩種。

 

修正值修正即工藝點(diǎn)單一點(diǎn)校準，得出修正值， 在 DCS 軟件進(jìn)行溫度修正。例如工藝點(diǎn)為 50 ℃，實(shí)際溫度變送器輸出為 55 ℃ ( 由實(shí)際電流值導出，此處為方便說(shuō)明采用溫度值) ，則修正值為 50 ℃ － 55 ℃ = －5 ℃，然后在 DCS 軟件設定溫度修正即可。具體數值計算可參見(jiàn)表1 遷移量程對比。

現場(chǎng)變送器量程遷移則為工藝點(diǎn)單一點(diǎn)校準，得出修正值，依據修正值對溫度變送器進(jìn)行量程遷移。例如工藝點(diǎn)為 50 ℃，實(shí)際溫度變送器輸出為 55 ℃，溫度變送器量程0 ～ 100 ℃，則量程遷移5 ℃，變更為 5 ～ 105 ℃ ( 實(shí)際遷移以電流值為準，此處方便說(shuō)明) 。此種方式wuxu改變 DCS，DCS 控制輸入即為工藝點(diǎn)的 50 ℃。

 

溫度變送器工藝點(diǎn)工藝單一點(diǎn)波動(dòng)范圍小，即可認為在小范圍內線(xiàn)性。一般認為工藝點(diǎn)在正負 2 ℃范圍內波動(dòng)均可應用工藝點(diǎn)單一點(diǎn)校準修正。單點(diǎn)量程遷移亦即單點(diǎn)現場(chǎng)修正，準確度問(wèn)題只對系統誤差有效。精度等級還是由單點(diǎn)數據的離散型決定的，即單點(diǎn)的不確定度。如單點(diǎn)數據離散性好，則單點(diǎn)修正效果好，反之則效果差。

 

 4 溫度變送器的區間修正

溫度變送器校準點(diǎn)的修正值如應用到變送器的整個(gè)量程，從式 2 可以得出—應轉換公式非線(xiàn)性，則要滿(mǎn)足全量程的修正公式，需足夠多的校準點(diǎn)修正值進(jìn)行擬合。這在整個(gè)量程來(lái)說(shuō)擬合曲線(xiàn)的工作量過(guò)大，難以實(shí)行。一般的做法是選取常用點(diǎn)范圍內的100 ℃范圍區間，即認為在100 ℃區間范圍內線(xiàn)性，近似為理想曲線(xiàn)，以減少計算量。溫度變送器的區間修正同單點(diǎn)修正相同，采用修正值修正和現場(chǎng)變送器量程遷移修正兩種。

 

修正值修正，在 100 ℃ 區間范圍內每隔 10 ℃校準，即得到 11 個(gè)修正值，選取修正值中#大概率中間值或加權平均數作為區間修正值，在 DCS軟件進(jìn)行溫度修正。例如數據見(jiàn)表 2( 方便說(shuō)明僅選取6 組數據) ，則溫度修正值為3. 2 ℃或3. 18 ℃。

現場(chǎng)變送器量程遷移修正，在 100 ℃ 區間范圍內每隔 10 ℃校準，即得到 11 個(gè)修正值，選取修正值中#大概率中間值或加權平均數作為區間修正值，依據修正值對溫度變送器進(jìn)行量程遷移。區間范圍修正是假設溫度變送器的修正曲線(xiàn)線(xiàn)性的，其準確度等級相對工藝點(diǎn)單一點(diǎn)修正低。同時(shí)量程遷移后，要重新進(jìn)行校準，以確定遷移后的數據是否滿(mǎn)足溫度變送器的準確度等級要求�？梢罁�遷移后的數據進(jìn)行二次遷移。滿(mǎn)量程的遷移也是建立在誤差為線(xiàn)性的假設上的。如果誤差是非線(xiàn)性的，則現場(chǎng)量程遷移效果將不能滿(mǎn)足要求。同時(shí)由于溫度對應曲線(xiàn)的特殊性，這里要使修正范圍在滿(mǎn)足工藝要求的基礎上盡量窄小。以滿(mǎn)足在修正量程內溫度對應曲線(xiàn)為線(xiàn)性的。 

 

5 總結

JJF 1183 《溫度變送器校準規范》有準確度等級要求，這與一般的校準規范有區別。在溫度變送器量程遷移后的校準，要參考此準確度等級。同時(shí)，以羅斯蒙特644 型溫度變送器為例，調整菜單中有，傳感器輸入調校，變送器 － 傳感器匹配，輸出調校，輸出換算調校。此幾項調整也可減少系統誤差，增加準確度。實(shí)際的溫度變送器現場(chǎng)校準和修正，一般是先執行這幾項調整，再進(jìn)行量程的遷移。