企業(yè)熱工儀器參數(shù)控制中的校準方法探析

黃健明

（廣東省肇慶市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所，廣東 肇慶 526070）

1 虛擬儀器的特點

對虛擬儀器的測量途徑進行分析，同樣發(fā)現(xiàn)存在一定的特殊之處——壓力信號為首要內(nèi)容。壓力信號發(fā)出后，起到的調(diào)節(jié)模塊作用至關(guān)重要，接下來通過模擬總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的目標，進行A/D之間的轉(zhuǎn)換，最終通過使用壓力測量軟件進一步處理分析，輸出數(shù)據(jù)，保留存檔，便于以后使用。同時，溫度信號在虛擬儀器中同樣有著不可替代的作用。通過溫度變送器進行AM轉(zhuǎn)換，再通過數(shù)據(jù)采集模塊，之后溫度測量軟件發(fā)揮應(yīng)有的作用，進行數(shù)據(jù)分析，便可以對硬盤的數(shù)據(jù)進行保存留檔。虛擬儀器主要通過軟件進行具體的控制，顯著特征為主流技術(shù)與應(yīng)用軟件通過高性能硬件進行結(jié)合，然而此特征并不能使用通常方法進行校準。

2 測量方法

現(xiàn)階段，使用廣泛的3種虛擬儀器校準方法分別為傳感器、軟件和外部校準。

2.1 傳感器校準（也稱“變送器校準”）

計算機在進行識別時同樣存在一定的缺陷，比如溫度、氣壓等相對比較特殊，因此，要進行校準，便需要借助傳感器進行識別校準。校準時，主要通過物理參數(shù)進行識別系統(tǒng)的檢測，通過傳感器的檢測，才能夠有效地進行數(shù)據(jù)的收集并調(diào)節(jié)信號，通過轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)物理因素與數(shù)據(jù)之間的對接，進而發(fā)揮其應(yīng)有的效用。下面分別討論壓力傳感器校準和溫度傳感器校準。

2．1．1 壓力傳感器校準

對于壓力傳感器校準而言，具體分為3類，即靜壓誤差的校準、基本誤差的校準以及回程誤差的校準。在確定誤差的存在性時，關(guān)注的并不是誤差的值。通常情況下，將壓力進行等分，從0～100分為4個部分，同時進行中間值的設(shè)定。在操作過程中，準確記錄其中發(fā)生壓力變化的實際數(shù)值，完成之后統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行誤差的計算?；菊`差是指公稱輸出值與實際值輸出值之差對輸出值范圍（16 mA）的百分率。至于回程誤差，在分別將微超過測量數(shù)值的最大值輸入值放入100%，75%%，50%，25%，0%后，進一步將回程誤差（傳感器正反輸出的實測值的差）記錄下來。最后計算回程誤差（變送器正、反輸出實測值差的絕對值）。

2．1．2 溫度傳感器校準

對于溫度傳感器而言，最重要的便是熱電偶溫度變送器。熱電偶溫度變送器中包含電壓表、電流表主要組成部件，電壓表要求包含具體、準確的數(shù)值。設(shè)備準備好后，輸入電勢值，留意電勢值的等分點，等分點為4 mA和20 mA，檢查核實數(shù)據(jù)是否符合要求。在確定的范圍之內(nèi)，參考技術(shù)要求及工作說明書進行下一步的測試。在對熱電阻溫度變送器進行校準時，需要的設(shè)備為具備較高準確度的電壓表。重復(fù)以上操作，分別輸入傳感器量程范圍阻值與等分電阻值，參照要求與說明進行下一步工作。

2.2 內(nèi)部校準

在進行內(nèi)部校準時，首先核定需要測量的范圍及需要測量的參數(shù)，因此在內(nèi)部校準在前，物理參數(shù)測量在后，按照此種順序進行。同時，在進行內(nèi)部校準時，需注意不同軟件的參數(shù)標準存在一定的差異，由此內(nèi)部校準測量儀需要與校準測量軟件保持一致。而對于分壓器及跳線而言，它們在裝置中起到的作用并不大。

2.3 外部校準

對于外部校準而言，在執(zhí)行方面具有較高的要求，同時外部校準對儀器也有著較高的要求。在進行外部校準時，完成校準后便立刻保存數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)的使用者在一定程度上也難以改動數(shù)據(jù)，這種情況下，數(shù)據(jù)的準確性和安全性便有了較好的保障。特殊信號，比如溫度、壓力等均屬于外部校準信號，在企業(yè)控制中使用的電流一般為4～20 mA，此類外部校準通過E系列進行數(shù)據(jù)的收集，并對動態(tài)范圍和增益進行校準。最后，按照對應(yīng)的參數(shù)計量檢定規(guī)程校準其他的參數(shù)。

3 測量不確定度分析

3.1 電磁干擾

計算機的測量準確度受到環(huán)境的影響。眾所周知，通常測量儀器的安裝環(huán)境是在VAI/VME機箱或者是計算機桌面PXI/Compact PC1機箱，這樣的環(huán)境會產(chǎn)生很多變因，比如電流、電壓、電磁等干擾，這些因素都會影響儀器的準確度。

3.2 測量外部校準的誤差（不確定度）

工業(yè)過程中產(chǎn)生的準確信號最大準許誤差值是（0.01%Rdg+0.01%FS），這是由校準器的準確度所決定的。

3.3 校準測量傳感器的誤差（不確定度）

溫度標準的誤差影響了輸入量t，而0.30℃是說明書準許的最大不確定度。

壓力標準的誤差影響了輸入量p，而0.05%FS是說明書準許的最大不確定度。

測量TRX-11電流擋的不確定度u（I1）。

評定測量u（I2）的重復(fù)性變送器輸出電流。定期校準是保證虛擬儀器精確度的必要步驟。類似于傳統(tǒng)的儀器，基于計算機測量儀器的虛擬測量儀器也需要定期進行內(nèi)、外校準。虛擬儀器的整體校準在以上所說的校準中已經(jīng)基本說明了，讓其測量誤差在壓力校準要求范圍內(nèi)，除去內(nèi)部穩(wěn)定性后，最高有0.08%，通常為0.3%～0.5%.

3.4 常見的故障排除

對于虛擬儀器而言，同樣存在許多故障，具體表現(xiàn)在數(shù)碼管不發(fā)光、信號不能有效輸出或者輸出不穩(wěn)定、輸出的信號存在一定的誤差以及信號不能有效輸入等方面。首先，在數(shù)碼管出現(xiàn)故障時，需要對電源線、電源開關(guān)以及電源輸入保險進行檢查，查看是否存在問題。當遇到輸出信號誤差大時，通過使用萬用表，對輸出量程電阻進行測量。倘若在20 mA電流情況下出現(xiàn)誤差大的問題，應(yīng)該對分流電阻進行檢查；倘若在100 mV、5 V情況下出現(xiàn)誤差大的問題，則應(yīng)該對分壓電阻、量程開關(guān)進行檢查；倘若兩者誤差均很大，應(yīng)該對A/D轉(zhuǎn)換器的基準電壓進行確認，同時將其調(diào)整為1 V。當遇到信號不能輸入的情況時，需要檢查輸入保險及分流電阻等。

4 結(jié)論

綜上所述，虛擬儀器的有效使用可以解決校準熱工參數(shù)測量儀器的基本問題。因此，在實際操作過程中，產(chǎn)品在能夠保證質(zhì)量的同時，不僅僅能夠避免在日常操作中可能產(chǎn)生的操作誤差，同時在進行自動控制的前提下還能夠解決企業(yè)職員在校準方面的大量難題。

［1］韓璞，張麗靜.熱工過程控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化方法的研究［J］.華北電力學(xué)院學(xué)報，1993（1）.

［2］劉希萍，李誠.熱工參數(shù)控制中的校準方法淺談［J］.科技風，2011（23）.