压力变送器的技术参数里有一项叫测量精度,也就是测量误差,常见的有 0.075%、0.1%、0.2%、0.5%。很多人选型时只盯这个数字,装到现场却发现实际偏差比标称值大不少。原因在于:标称的那个百分比只是单项指标,而一台变送器在现场的总误差,是好几项误差叠出来的。
先弄清几个术语
- 零点偏置:膜片两侧加上相同压力时,传感器仍存在的输出值。理想情况为零,实际不为零。
- 量程:输出端点之间的代数差,通常两端点是零和满刻度。
- 零点温度偏移:由温度变化引起的零点变化。
- 灵敏度温度偏移:由温度变化引起的灵敏度变化,表现为输出曲线斜率变化。
- 线性误差:在期望压力范围内,传感器实际输出曲线与一条标定直线的偏差。常用最小二乘法算,也就是用数学方法拟合出最贴合的一条直线,再看各点偏离多少。
为什么实际误差会大于标称精度
零点温度偏移不是可预测的误差。每个器件的偏移方向都不一样,有的往上偏,有的往下偏。温度变化会让整条输出曲线沿电压轴上下平移,曲线形状不变,但基准变了。灵敏度温度偏移则改变斜率,直接放大或缩小整个量程的输出跨度。
这两项叠在一起,再算上线性误差,才是现场真实的总误差。只按标称精度去理解,就容易出现"设备选得挺好,数据就是不准"的情况。
有些误差是可以消掉的
这是选型和调试时最值得花心思的地方:
- 如果变送器工作在现场温度范围的一半以内,温度误差可以相应减小。
- 如果控制系统支持自动调零,零点偏置和零飘这两项在每次调零后可以消除,长期运行中它们的累积影响就不必重复计入。
换句话说,同样的产品在不同系统里表现出的实际精度可能差一截,差别就在这些处理上。
误差要分两类看
总结起来,变送器的误差来源有上面这些,性质上分两类:系统误差和随机误差。系统误差有规律、可通过标定补偿;随机误差没有规律,只能靠选更稳定的器件和更好的使用条件去压低。对于能消除的误差,想办法通过技术手段处理掉,保证变送器的输出质量。
选型时的做法是:先明确测量工况需要的精度等级,再对照这几项误差算一遍总误差,最后挑能满足要求的产品。按标称精度直接下单,往往就是后面现场反复校准的根源。
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