摘要: 智能高精度溫度變送器由于具有對干擾信號的優(yōu)異抑制，在化工、能源行業(yè)大量應(yīng)用。但是高精度溫度變送器在精度提升的同時，現(xiàn)場校準方式也與早期 DDZ 型溫度變送器發(fā)生了很大的變化。文章通過探討高精度溫度變送器的溫度曲線及智能調(diào)整等特點，詳細的描述了高精度智能溫度變送器在現(xiàn)場校準的方式，給出了兩種高精度智能溫度變送器的校準方式 － 單點修正和區(qū)間修正。
高精度溫度變送器特點
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優(yōu)異表現(xiàn)，即使在大功率變頻控制系統(tǒng)中依然能夠可靠應(yīng)用，同時，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用徹底克服了傳統(tǒng)溫度變送器線性差的缺點。智能/高精度溫度變送器與早期的 DDZ 型溫度變送器#大的區(qū)別是溫度曲線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/量程調(diào)整電位器。故此智能溫度變送器的現(xiàn)場調(diào)校與 DDZ 型溫度變送器有了明顯的區(qū)別。
2 智能/高精度溫度變送器修正值問題
溫度變送器現(xiàn)場校準要得到兩個數(shù)據(jù)—校準點的修正值和不確定度。本文僅探討修正值問題，不探討不確定度。
溫度變送器不能通過基準值的定值以做到對校準點的現(xiàn)場修正。此為校準點的準確度問題，壓力變送器可通過對基準點的定值做到校準點的準確度 現(xiàn) 場 修 正，例 如 壓 力 變 送 器 的 0 點 定 值( 菜單項下 ZEＲO/SPAN TＲIM) 。
壓力的轉(zhuǎn)換式為: p = F0 + A·ΔF ( 1)式中: p 為壓力值，F(xiàn)0 為基準值 ( 基準電感值等電信號) ; A 為系數(shù)，ΔF 為電信號變量。可以看出轉(zhuǎn)換公式是線性的，基準值的改變不會影響線性。所以壓力變送器可以對基準點定值。這里所說的基準點的定值，本質(zhì)上也是基準點的遷移。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(yīng)壓力 0 點值) ，變送器的壓力輸出不等于 0 ( 4. 0 mA) ，無論是壓力轉(zhuǎn)換隔膜老化還是信號轉(zhuǎn)換元器件老化引起，都可以通過菜單項下的 0 點調(diào)整將 0 點定值 ( 菜單項下零點調(diào)整) 。其本質(zhì)是將式 ( 1) 中的 F0 變?yōu)榱?F1，僅改變直線起點不會改變直線斜率，也就是對 0點的準確度進行修正。因?qū)鶞庶c ( 可為任意一個點) 的修正不影響整個量程的線性，故此對基準點的定值也是對整個壓力變送器量程校準點準確度的修正 ( 不考慮全量程非線性誤差的情況) 。溫度的轉(zhuǎn)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 時的電阻值; Ｒ0 為基準電阻值 ( 0 ℃ 時 100 Ω) ; A、B 為系數(shù); T 為溫度值。可以看出轉(zhuǎn)換公式是非線性的，基準值的改變影響其余 所 以 點。故溫度變送器不可以對基準點( 任一點) 定值。在智能溫度變送器的調(diào)整菜單中已經(jīng)沒有了零點/量程調(diào)整一項。早期的 DDZ 型溫度變送器可以調(diào)整零點/量程，是以降低精度為代價。因為零點的每一次調(diào)整都改變了基準點的位置，進而增加了實際曲線和標準曲線之間的誤差。所以，對于智能高精度溫度變送器是不能改變基準點數(shù)值的，只能通過補償，修正基準值。
3 溫度變送器的單點修正
一體化溫度變送器現(xiàn)場應(yīng)用多用于工藝點的監(jiān)測，工藝點波動較小，可近似認為單一固定點。所以對溫度變送器工藝點的校準，也即是對單一點的修正。其修正方式分為修正值修正和現(xiàn)場變送器量程遷移修正兩種。
修正值修正即工藝點單一點校準，得出修正值， 在 DCS 軟件進行溫度修正。例如工藝點為 50 ℃，實際溫度變送器輸出為 55 ℃ ( 由實際電流值導(dǎo)出，此處為方便說明采用溫度值) ，則修正值為 50 ℃ － 55 ℃ = －5 ℃，然后在 DCS 軟件設(shè)定溫度修正即可。具體數(shù)值計算可參見表1 遷移量程對比。
現(xiàn)場變送器量程遷移則為工藝點單一點校準，得出修正值，依據(jù)修正值對溫度變送器進行量程遷移。例如工藝點為 50 ℃，實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 ℃ ( 實際遷移以電流值為準，此處方便說明) 。此種方式wuxu改變 DCS，DCS 控制輸入即為工藝點的 50 ℃。
溫度變送器工藝點工藝單一點波動范圍小，即可認為在小范圍內(nèi)線性。一般認為工藝點在正負 2 ℃范圍內(nèi)波動均可應(yīng)用工藝點單一點校準修正。單點量程遷移亦即單點現(xiàn)場修正，準確度問題只對系統(tǒng)誤差有效。精度等級還是由單點數(shù)據(jù)的離散型決定的，即單點的不確定度。如單點數(shù)據(jù)離散性好，則單點修正效果好，反之則效果差。
4 溫度變送器的區(qū)間修正
溫度變送器校準點的修正值如應(yīng)用到變送器的整個量程，從式 2 可以得出—應(yīng)轉(zhuǎn)換公式非線性，則要滿足全量程的修正公式，需足夠多的校準點修正值進行擬合。這在整個量程來說擬合曲線的工作量過大，難以實行。一般的做法是選取常用點范圍內(nèi)的100 ℃范圍區(qū)間，即認為在100 ℃區(qū)間范圍內(nèi)線性，近似為理想曲線，以減少計算量。溫度變送器的區(qū)間修正同單點修正相同，采用修正值修正和現(xiàn)場變送器量程遷移修正兩種。
修正值修正，在 100 ℃ 區(qū)間范圍內(nèi)每隔 10 ℃校準，即得到 11 個修正值，選取修正值中#大概率中間值或加權(quán)平均數(shù)作為區(qū)間修正值，在 DCS軟件進行溫度修正。例如數(shù)據(jù)見表 2( 方便說明僅選取6 組數(shù)據(jù)) ，則溫度修正值為3. 2 ℃或3. 18 ℃。
現(xiàn)場變送器量程遷移修正，在 100 ℃ 區(qū)間范圍內(nèi)每隔 10 ℃校準，即得到 11 個修正值，選取修正值中#大概率中間值或加權(quán)平均數(shù)作為區(qū)間修正值，依據(jù)修正值對溫度變送器進行量程遷移。區(qū)間范圍修正是假設(shè)溫度變送器的修正曲線線性的，其準確度等級相對工藝點單一點修正低。同時量程遷移后，要重新進行校準，以確定遷移后的數(shù)據(jù)是否滿足溫度變送器的準確度等級要求。可依據(jù)遷移后的數(shù)據(jù)進行二次遷移。滿量程的遷移也是建立在誤差為線性的假設(shè)上的。如果誤差是非線性的，則現(xiàn)場量程遷移效果將不能滿足要求。同時由于溫度對應(yīng)曲線的特殊性，這里要使修正范圍在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上盡量窄小。以滿足在修正量程內(nèi)溫度對應(yīng)曲線為線性的。
5 總結(jié)
JJF 1183 《溫度變送器校準規(guī)范》有準確度等級要求，這與一般的校準規(guī)范有區(qū)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，以羅斯蒙特644 型溫度變送器為例，調(diào)整菜單中有，傳感器輸入調(diào)校，變送器 － 傳感器匹配，輸出調(diào)校，輸出換算調(diào)校。此幾項調(diào)整也可減少系統(tǒng)誤差，增加準確度。實際的溫度變送器現(xiàn)場校準和修正，一般是先執(zhí)行這幾項調(diào)整，再進行量程的遷移。
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