企业热工仪器参数控制中的校准方法探析

发布来源：发布时间：2018/01/30点击量：1553

企业热工仪器参数控制中的校准方法探析

黄健明

（广东省肇庆市质量计量监督检测所，广东 肇庆 526070）

摘  要：企业热工仪器对于一个热工企业而言是进行正常、安全运转的基础保障，因此，进一步加强对热工仪器的检修与校验对企业运行至关重要。现阶段如何校准压力等特殊参数、如何解决热力计量检测中的问题，对于热工企业而言亟待解决。通过对虚拟仪器热工参数检测原理的分析，为广大使用者提供了软件、传感器和转换器校准3种措施。

关键词：热工仪器；参数校准；传感器；外部校准

中图分类号：TK39             文献标识码：A       DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2018.03.068

1  虚拟仪器的特点

对虚拟仪器的测量途径进行分析，同样发现存在一定的特殊之处——压力信号为首要内容。压力信号发出后，起到的调节模块作用至关重要，接下来通过模拟总线实现数据采集的目标，进行A/D之间的转换，最终通过使用压力测量软件进一步处理分析，输出数据，保留存档，便于以后使用。同时，温度信号在虚拟仪器中同样有着不可替代的作用。通过温度变送器进行AM转换，再通过数据采集模块，之后温度测量软件发挥应有的作用，进行数据分析，便可以对硬盘的数据进行保存留档。虚拟仪器主要通过软件进行具体的控制，显著特征为主流技术与应用软件通过高性能硬件进行结合，然而此特征并不能使用通常方法进行校准。

2  测量方法

现阶段，使用广泛的3种虚拟仪器校准方法分别为传感器、软件和外部校准。

2.1  传感器校准（也称“变送器校准”）

计算机在进行识别时同样存在一定的缺陷，比如温度、气压等相对比较特殊，因此，要进行校准，便需要借助传感器进行识别校准。校准时，主要通过物理参数进行识别系统的检测，通过传感器的检测，才能够有效地进行数据的收集并调节信号，通过转换，实现物理因素与数据之间的对接，进而发挥其应有的效用。下面分别讨论压力传感器校准和温度传感器校准。

2.1.1  压力传感器校准

对于压力传感器校准而言，具体分为3类，即静压误差的校准、基本误差的校准以及回程误差的校准。在确定误差的存在性时，关注的并不是误差的值。通常情况下，将压力进行等分，从0～100分为4个部分，同时进行中间值的设定。在操作过程中，准确记录其中发生压力变化的实际数值，完成之后统计数据进行误差的计算。基本误差是指公称输出值与实际值输出值之差对输出值范围（16 mA）的百分率。至于回程误差，在分别将微超过测量数值的最大值输入值放入100%，75%%，50%，25%，0%后，进一步将回程误差（传感器正反输出的实测值的差）记录下来。最后计算回程误差（变送器正、反输出实测值差的绝对值）。

2.1.2  温度传感器校准

对于温度传感器而言，最重要的便是热电偶温度变送器。热电偶温度变送器中包含电压表、电流表主要组成部件，电压表要求包含具体、准确的数值。设备准备好后，输入电势值，留意电势值的等分点，等分点为4 mA和20 mA，检查核实数据是否符合要求。在确定的范围之内，参考技术要求及工作说明书进行下一步的测试。在对热电阻温度变送器进行校准时，需要的设备为具备较高准确度的电压表。重复以上操作，分别输入传感器量程范围阻值与等分电阻值，参照要求与说明进行下一步工作。

2.2  内部校准

在进行内部校准时，首先核定需要测量的范围及需要测量的参数，因此在内部校准在前，物理参数测量在后，按照此种顺序进行。同时，在进行内部校准时，需注意不同软件的参数标准存在一定的差异，由此内部校准测量仪需要与校准测量软件保持一致。而对于分压器及跳线而言，它们在装置中起到的作用并不大。

2.3  外部校准

对于外部校准而言，在执行方面具有较高的要求，同时外部校准对仪器也有着较高的要求。在进行外部校准时，完成校准后便立刻保存数据，这样数据的使用者在一定程度上也难以改动数据，这种情况下，数据的准确性和安全性便有了较好的保障。特殊信号，比如温度、压力等均属于外部校准信号，在企业控制中使用的电流一般为4～20 mA，此类外部校准通过E系列进行数据的收集，并对动态范围和增益进行校准。最后，按照对应的参数计量检定规程校准其他的参数。

3  测量不确定度分析

3.1  电磁干扰

计算机的测量准确度受到环境的影响。众所周知，通常测量仪器的安装环境是在VAI/VME机箱或者是计算机桌面PXI/Compact PC1机箱，这样的环境会产生很多变因，比如电流、电压、电磁等干扰，这些因素都会影响仪器的准确度。

3.2  测量外部校准的误差（不确定度）

工业过程中产生的准确信号最大准许误差值是（0.01%Rdg＋0.01%FS），这是由校准器的准确度所决定的。

3.3  校准测量传感器的误差（不确定度）

温度标准的误差影响了输入量t，而0.30 ℃是说明书准许的最大不确定度。

压力标准的误差影响了输入量p，而0.05%FS是说明书准许的最大不确定度。

测量TRX-11电流挡的不确定度u（I1）。

评定测量u（I2）的重复性变送器输出电流。定期校准是保证虚拟仪器精确度的必要步骤。类似于传统的仪器，基于计算机测量仪器的虚拟测量仪器也需要定期进行内、外校准。虚拟仪器的整体校准在以上所说的校准中已经基本说明了，让其测量误差在压力校准要求范围内，除去内部稳定性后，最高有0.08%，通常为0.3%～0.5%.

3.4  常见的故障排除

对于虚拟仪器而言，同样存在许多故障，具体表现在数码管不发光、信号不能有效输出或者输出不稳定、输出的信号存在一定的误差以及信号不能有效输入等方面。首先，在数码管出现故障时，需要对电源线、电源开关以及电源输入保险进行检查，查看是否存在问题。当遇到输出信号误差大时，通过使用万用表，对输出量程电阻进行测量。倘若在20 mA电流情况下出现误差大的问题，应该对分流电阻进行检查；倘若在100 mV、5 V情况下出现误差大的问题，则应该对分压电阻、量程开关进行检查；倘若两者误差均很大，应该对A/D转换器的基准电压进行确认，同时将其调整为

1 V。当遇到信号不能输入的情况时，需要检查输入保险及分流电阻等。

4  结论

综上所述，虚拟仪器的有效使用可以解决校准热工参数测量仪器的基本问题。因此，在实际操作过程中，产品在能够保证质量的同时，不仅仅能够避免在日常操作中可能产生的操作误差，同时在进行自动控制的前提下还能够解决企业职员在校准方面的大量难题。

参考文献：

［1］韩璞，张丽静.热工过程控制系统参数优化方法的研究［J］.华北电力学院学报，1993（1）.

［2］刘希萍，李诚.热工参数控制中的校准方法浅谈［J］.科技风，2011（23）.

〔编辑：刘晓芳〕

————————
本文已公开发表在《科技与创新》杂志2018年第3期