昌晖仪表:温度变送器调校技能

2017/10/8 17:55:37 人评论 次浏览 分类:变送器  文章地址:/tech/1285.html

热电偶温度变送器和热电阻温度变送器大多采用两线传送方式,外形基本是一样的。基本误差有±0.1%,±0.2%,±0.5%,智能温度变送器精度0.1%,HART温度变送器还具有HART通信功能。每个模拟型温度变送器只能配合一种分度号的测温元件使用;每个智能型温度变送器可以配合不同分度号的热电偶和热电阻,只需要通过温度变送器组态软件设定输入分度号类型和量程即可。在调校前需要搞清楚,在量程范围内该温度变送器的输出电流信号,是与被测温度成线性关系,还是与输入的电信号成线性关系。

《温度变送器的调校技能》介绍的调校方法是以不带温度传感器的一体化温度变送器为例。该方法是
以精密电阻箱、直流标准电位差计(或过程校验仪)作为标准信号源,模拟测温元件随温度变化而改变电量值的方法来进行校准。用此方法时,还必须对热电偶或热电阻再单独进行校准。

温度变送器
图1    智能温度变送器YR-ER213

热电偶温度变送器调校方法
1、热电偶温度变送器调校接线
热电偶温度变送器调校接线如图2所示。在《温度变送器校验接线》 技术文章中有更详细介绍。 
热电偶温度变送器调校接线
 图2     热电偶温度变送器调校接线

2、热电偶温度变送器的调校方法
①调校时,在温度变送器输入端接入直流标准电位差计,电位差计的输出信号为电动势,在输出端接上24VDC稳压电源,并在负载电阻两端并联接上标准数字电压表。
②先调零。反接信号输入线,使电位差计输出校验现场室温(严格讲是温度变送器接线端子处的环境温度)对应的电动势。调整模拟变送器零点电位器(智能温度变送器没有零点电位器,通过组态软件修改零点对应参数值实现零点调整),使数字电压表读数为1.0000V,使变送器的输出为4mA。
③再调满量程。正接信号输入线,使电位差计输出满量程对应的电动势(注意:该电动势为量程满度的电动势减去室温对应电动势后的值),调整模拟温度变送器满量程电位器(智能温度变送器没有满量程电位器,通过组态软件修改上下限量程对应参数值实现量程调整),使数字电压表读数为5.0000V,即输出为20mA。
④调校实例对一台配K分度号热电偶,量程为0-1000℃的热电偶温度变送器行校准。校准现场室温为7℃,通过查热电偶分度表,7℃对应热电势为0.277mV,1000℃对应热电势为41.269mV,反接后,电位差计输出0.277mV,调整零点电位器,使数字电压表读数为1.0000V则变送器输出为4mA。改为正接,使电位差计输出读数为40.992mmV(40.992mmV=41.269-0.277),调整满量程电位器,使数字电压表读数为5.0000V,则变送器输出为20mA。
⑤零点和满量程调校完成后,就可以进行全量程范围的校准工作。调校时变送器全量程范围内的校准点数不能少于5点,并且要均匀分布。
⑥校准时,先输入各个校准点温度对应的标准毫伏信号值,再测量变送器的输出值。从温度下限开始平稳地输入各被校点对应的毫伏信号值,读取并记录温度变送器的输出值,直至温度上限然后再从上限到下限平稳改变输入信号至各个被校点,读取并记录温度变送器的输出值直至温度下限。如此进行三个循环的测量。在接近被校点时,输入信号时应尽量缓慢,以避免出现过冲现象,根据记录就可进行测量误差的计算,计算方法下节介绍。
调校中如果参考端温度不稳定时,为保证变送器有正确的冷端补偿功能,模拟毫伏输入信号值可用下式计算。
E(t,t1)=E(t,t0)-E(t1,t0)
公式中E(t,t1)是测量端温度为t,参考端温度为t1时模拟输入毫伏电势值;E(t,t0)是测量端温度为t,从热电偶分度表上查出的毫伏电势值;E(tl,t0)是测量端温度为t1,从热电偶分度表上查出的毫伏电势值。
⑧对于量程可调的智能温度变送器,改变量程时零点与满量程需反复调试;热电偶变送器在调试前需要预热30min。

热电阻温度变送器调校方法
1、热电阻温度变送器调校接线
内引线是热电阻元件自身具备的引线方式,其通常位于保护管内。热电阻元件的内引线有两线、三线、四线制三种。因此,在调校因其接线方式也略有差别。图3是与三线制热电阻元件配合使用的热电阻温度变送器调校接线图。 
热电阻温度变送器调校接线图
图3   热电阻温度变送器调校接线图

 
2、热电阻温度变送器的调校方法
①调校时,在热电阻变送器输入端接入标准电阻箱,标准电阻箱的输出信号为电阻值,在输出端接上24VDC稳压电源,并在标准电阻两端并联接上标准数字电压表。
②先调零。改变电阻箱的电阻值,使之等于量程的下限值,调整模拟温度变送器零点电位器(智能温度变送器没有零点电位器,通过组态软件修改零点对应参数值实现零点调整)使数字电压表读数为1.0000V,使变送器的输出为4mA。
③再调满量程。改变电阻箱的电阻值,使其等于量程的上限值,调整满量程电位器(智能温度变送器没有满量程电位器,通过组态软件修改上下限量程对应参数值实现量程调整),使数字电压表读数为5.0000V,即输出为20mA。
④调校实例:如有一台输入t100热电阻,量程为0-400摄氏度的温度变送器。正确接线后,标准电阻箱输出100Ω时,调整零点电位器,使数字电压表读数为1.0000V,使热电阻温度变送器输出电流为4mA.调整电阻箱使其输出电阻值为247.09Ω(即热电阻在400℃时所对应的电阻值),调整满量程电位器,使数字电压表读数为5.0000V,使温度变送器的输出电流为20mA。
⑤零点和满量程调校完成后,就可以进行全量程范围的调校工作。调校时变送器全量程范围内的校准点数不能少于5点,并且要均匀分布。
⑥校准时,先输入各个校准点温度对应的电阻信号值,再测量温度变送器的输出值。从温度下限开始平稳地输入各被校点对应的电阻信号值,读取并记录温变送器的输出值,直至温度上限然后再从上限到下限平稳改变输入信号至各个被校点,读取并记录温度变送器的输出值直至温度下限。如此进行三个循环的测量。在接近被校点时,输入信号时应尽量缓慢,以避免出现过冲现象,根据记录就可进行测量误差的计算,计算方法下节介绍。

误差的计算方法
按国家计量技术规范《JJF 1183-2007 温度变送器校准规范》中,“6”校准项目和校准方法第6.2.1.2条"规定,有带传感器和不带传感器两种校准方法和测量误差的计算公式,现摘录于下:
 a)带传感器的变送器在校准时测量顺序可以先从测量范围的下限温度开始,然后自下而上依次测量。在每个试验点上,待温度源内的温度足够稳定后方可进行测量(一般不少于30min):应轮流对标准温度计的示值和变送器的输出进行反复6次读数。按式(1)计算测量误差:
公式(1)

--- 变送器各被校点的测量误差(以输出的量表示),mA或V;
--- 变送器被校点实际输出的平均值,mA或V;
--- 变送器的输出量程,mA或V;
--- 变送器的输入量程,℃;
--- 变送器输出的理论下限值,mA或V;
--- 标准温度计测得的平均温度值,℃;
--- 变送器输入范围的下限值,℃。
b)不带传感器的变送器在校准时,应从下限开始平稳地输入各被校点对应的信号值,读取并记录输出值直至上限;然后反方向平稳改变输入信号依次到各个被校点,读取并记录输出值直至下限。如此为一次循环,须进行三个循环的测量。在接近被校点时,输入信号应足够慢,以避免过冲。
注:在对热电偶输入的变送器(具有参考端温度自动补偿)进行校准时,为获得整数的标准输出值,各被校点的输入信号应为被校点对应的电量值减去补偿导线修正值。
测量误差按式(2)计算:

---变送器被校点实际输出,取多次测量的平均值,mA或V;
---变送器的输出量程,mA或V;
---变送器的输入量程,℃;
---变送器输出的理论下限值,mA或V;
---变送器的输入温度值,即模拟热电阻(或热电偶)对应的温度值,℃;
---变送器输入范围的下限值,℃;
---补偿导线修正值,mV;
---热电偶特性曲线各温度测量点和斜率,对于某一温度测量点可视为常数,mV/℃。
 
测量结果的处理 测量误差可以用输出的单位表示,也可以用温度单位表示,或者以输入(或输出)的百分数表示。 由于变送器的输出通常都是温度的线性函数,它们之间的折算可以按式(3)进行:

---以输入的温度所表示的误差,℃。
注:DDZ系列变送器中有些欧宝电竞平台的输出是热电偶毫伏信号(或热电阻的电阻信号)的线性函数。此时,式(1)-式(3)中的t应以毫伏信号(或电阻信号)代替。

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