基于提高壓力變送器測量能力的方法改進與分析

摘 要: 通過對壓力變送器的測得值進行不確定度分析，得出電測標準器是相對于壓力標準器對測得值更重要的影響因素，在實際工作中設法改善電測標準器的性能對于提高壓力變送器測量能力有顯著作用; 通過在測量系統中串接標準電阻，將電流測量方式轉換為電壓測量方式可以有效提高壓力變送器的測量能力。

0 引言

壓力變送器是一種將壓力信號轉變為標準的電測信號輸出的壓力儀表，智能型、高準確度壓力變送器在工程中被廣泛應用。［1］ 在壓力變送器的測量過程中，需要配備的主要標準設備為壓力標準器和電測標準器。實驗室條件下，為滿足對高準確度壓力變送器的測量要求，壓力標準器一般選擇性能穩定的活塞式壓力計，電測標準器可以選用經濟適用的多功能校準器。因此，在測量過程中，標準器引入的不確定度應包括壓力標準器和電測標準器兩部分。［2］ 下面以檢定壓力變送器為案例對測得值進行不確定度分析，進而評判標準器選擇的符合性。

1 不確定度分析 ［3］

1. 1 概述

1. 1. 1 被測壓力變送器信息

測量范圍: ( 0 ～6) MPa;

準確度等級: 0. 1 級;

輸出電流: ( 4 ～20) mA。

1. 1. 2 選用的標準器信息

活塞式壓力計: 測量范圍( 0.1 ～6) MPa，準確度等級0.01 級多功能校準器: 直流電流測量范圍( －25 ～25) mA，非常大允許誤差 ±( 1μA +0.01%FS) 。

1. 1. 3 測量的環境條件

環境溫度: ( 20. 0 ～20. 2) ℃;

相對濕度: ( 55 ～56) %。

1. 2 測量模型

壓力變送器測量誤差的測量模型:

式中: ΔI—變送器的輸出電流誤差，mA; I—多功能校準器的讀數值，mA; I m —變送器電流輸出量程，mA; P—標準器輸入壓力值，Pa; P m —變送器壓力量程，Pa; I 0 —變送器輸出電流起始值，mA。

1. 3 不確定度分量分析

輸入壓力對壓力變送器輸出誤差的靈敏系數:

輸出電流對壓力變送器輸出誤差的靈敏系數:

1. 3. 1 輸入量 P 的標準不確定度

輸入量 P 的標準不確定度主要來源于活塞式壓力計，環境溫度的影響可忽略不計。測量范圍為( 0.1 ～6) MPa，準確度等級為 0.01 級的活塞式壓力計非常大允許誤差不超過 ±0.6 kPa，服從均勻分布，則:

1. 3. 2 輸入量 I 的標準不確定度

輸入量 I 的標準不確定度主要來源于多功能校準器的示值誤差，環境溫度的影響可忽略不計，此處只分析標準器引入的不確定度，不考慮測量重復性的影響。

多功能校準器直流電流測量范圍為( － 25 ～25) mA，非常大允許誤差不超過 ± 6μA，服從均勻分布