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2023-02-20 11:44:50
校準(zhǔn)是指對儀器進行調(diào)整，使其輸出在指定范圍內(nèi)準(zhǔn)確對應(yīng)于其輸入。
我們要知道儀器的輸出在連續(xù)范圍內(nèi)與其輸入準(zhǔn)確對應(yīng)的唯一方法是讓該儀器接受已知輸入值，同時測量相應(yīng)的輸出信號值。這意味著我們必須使用可信賴的標(biāo)準(zhǔn)來建立已知的輸入條件并測量輸出信號。
以下示例顯示了用于校準(zhǔn)壓力和溫度變送器的輸入和輸出標(biāo)準(zhǔn)：
一個值得注意的例外是數(shù)字儀器，它輸出數(shù)字信號而不是模擬信號。在這種情況下，無需將數(shù)字輸出信號與標(biāo)準(zhǔn)進行比較，因為數(shù)字?jǐn)?shù)字不易發(fā)生校準(zhǔn)漂移。
然而，數(shù)字儀器的校準(zhǔn)仍然需要與可信標(biāo)準(zhǔn)進行比較，以驗證模擬量。
例如，即使變送器的數(shù)字輸出信號不會漂移或被誤解，數(shù)字壓力變送器的輸入校準(zhǔn)值仍必須通過壓力標(biāo)準(zhǔn)進行驗證。
本節(jié)的目的是描述有效校準(zhǔn)不同類型儀器的程序。
線性儀器
對這種粗略程序的改進是檢查儀器在下限值和上限值之間的幾個點的響應(yīng)。一個常見的例子是所謂的五點校準(zhǔn)，其中在 0% (LRV)、25%、50%、75% 和 100% (URV) 范圍內(nèi)檢查儀器。
這個主題的一個變體是在 10%、25%、50%、75% 和 90% 這五個點進行檢查，同時仍然在 0% 和 100% 處進行零和跨度調(diào)整。無論選擇用于檢查的具體百分比如何，目標(biāo)都是確保我們(至少)在刻度上的所有點都達到最低必要精度，因此儀器在投入使用時的響應(yīng)可能是可信的。
對基本五點測試的另一項改進是檢查儀器在五個校準(zhǔn)點的響應(yīng)下降和上升。此類測試通常稱為上下校準(zhǔn)。這種測試的目的是確定儀器是否有任何明顯的滯后現(xiàn)象：對方向變化缺乏反應(yīng)。
一些模擬儀器提供了一種調(diào)整線性度的方法。僅在絕對必要時才應(yīng)移動此調(diào)整!很多時候，這些線性調(diào)整非常敏感，并且容易被熱心的手指過度調(diào)整。
僅當(dāng)無法在儀器的整個范圍內(nèi)達到所需的精度時，才應(yīng)更改儀器的線性度調(diào)整。否則，建議調(diào)整零位和跨度控件以“拆分”刻度上最高點和最低點之間的誤差，并保持線性度不變。
校準(zhǔn)“智能”數(shù)字發(fā)射器的過程(也稱為微調(diào))略有不同。與模擬儀器的零位和量程調(diào)整不同，數(shù)字儀器的“低”和“高”微調(diào)功能通常是非交互式的。
這意味著您只需在校準(zhǔn)過程中應(yīng)用一次低電平和高電平刺激。微調(diào)“智能”儀器的傳感器包括以下四個一般步驟：
對儀器應(yīng)用較低范圍的值刺激，等待其穩(wěn)定
執(zhí)行“低”傳感器微調(diào)功能
對儀器施加上限值刺激，等待其穩(wěn)定
執(zhí)行“高”傳感器微調(diào)功能
同樣，微調(diào)“智能”儀器的輸出(數(shù)模轉(zhuǎn)換器或 DAC)包括以下六個一般步驟：
在智能變送器的輸入和輸出(ADC 和 DAC)都經(jīng)過調(diào)整(即根據(jù)已知準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)參考進行校準(zhǔn))之后，可以設(shè)置下限值和上限值。
事實上，一旦微調(diào)程序完成，發(fā)射機就可以根據(jù)需要多次測距和再次測距。重新調(diào)整智能變送器的唯一原因是確保傳感器和/或轉(zhuǎn)換器電路可能已經(jīng)超出可接受限度的長期精度。
這與模擬發(fā)射器技術(shù)形成鮮明對比，在模擬發(fā)射器技術(shù)中，每次重新測距都需要重新校準(zhǔn)。
非線性儀器
固有非線性儀器的校準(zhǔn)比線性儀器更具挑戰(zhàn)性。兩個調(diào)整(零和跨度)不再足夠，因為定義一條曲線需要兩個以上的點。
非線性儀器的示例包括擴展電表、平方根表征器和位置表征控制閥。
每臺非線性儀器都有自己推薦的校準(zhǔn)程序，因此我建議您參考特定儀器的制造商文獻。但是，我會提供一條建議：在校準(zhǔn)非線性儀器時，記錄下您所做的所有調(diào)整(例如，每個校準(zhǔn)螺絲擰了多少圈)，以防萬一您發(fā)現(xiàn)需要將儀器“重新設(shè)置”回它的原始狀態(tài)。
我不止一次努力校準(zhǔn)非線性儀器，卻發(fā)現(xiàn)自己離良好的校準(zhǔn)比最初開始的地方更遠。在這樣的時候，很高興知道您總是可以倒退并重新開始!
離散儀器
“離散”一詞的意思是個別的或不同的。在工程中，“離散”變量或測量指的是真或假條件。因此，離散傳感器是一種只能指示測量變量是高于還是低于指定設(shè)定值的傳感器。
離散儀器的示例是設(shè)計用于以特定值打開和關(guān)閉的過程開關(guān)。例如，壓力開關(guān)用于在空氣壓力低于 85 PSI 時打開空氣壓縮機，這是離散儀表的一個例子。
離散儀器與連續(xù)儀器一樣需要定期校準(zhǔn)。大多數(shù)離散儀器只有一個校準(zhǔn)調(diào)整：設(shè)定點或跳閘點。一些過程開關(guān)有兩個調(diào)整：設(shè)定點和死區(qū)調(diào)整。
死區(qū)調(diào)整的目的是提供一個可調(diào)整的緩沖范圍，在開關(guān)改變狀態(tài)之前必須經(jīng)過該范圍。以我們的 85 PSI 低壓開關(guān)為例，設(shè)定點為 85 PSI，但如果死區(qū)為 5 PSI，則意味著開關(guān)不會改變狀態(tài)，直到壓力升至 90 PSI 以上(85 PSI + 5 PSI)。
校準(zhǔn)離散儀器時，必須確保在正確的激勵變化方向上檢查設(shè)定點的準(zhǔn)確性。對于我們的氣壓開關(guān)示例，這意味著檢查開關(guān)是否在 85 PSI 下降時改變狀態(tài)，而不是 85 PSI 上升。
如果不是因為死區(qū)的存在，那么在校準(zhǔn)測試期間施加的壓力以何種方式變化都無關(guān)緊要。然而，無論死區(qū)是否可調(diào)，分立式儀器中始終存在死區(qū)。
例如，死區(qū)為 5 PSI 的壓力開關(guān)設(shè)置為在 85 PSI 下降時跳閘，將在 90 PSI 上升時重新設(shè)置。相反，設(shè)置為在 85 PSI 上升時跳閘的壓力開關(guān)(具有相同的 5 PSI 死區(qū))將在 80 PSI 下降時重新設(shè)置。
在這兩種情況下，開關(guān)在 85 PSI 時“跳閘”，但為該跳閘點指定的壓力變化方向定義了將在 85 PSI 的哪一側(cè)找到重置壓力。
無需太多試錯即可有效校準(zhǔn)離散儀器的程序是將激勵設(shè)置為所需值(例如，我們假設(shè)的低壓開關(guān)為 85 PSI)，然后將設(shè)定點調(diào)整朝相反方向移動作為刺激的預(yù)期方向(在這種情況下，增加設(shè)定點值直到開關(guān)改變狀態(tài))。
該技術(shù)的基礎(chǔ)是認(rèn)識到大多數(shù)比較機制無法區(qū)分上升的過程變量和下降的設(shè)定點(反之亦然)。
因此，下降的壓力可以通過上升的設(shè)定點調(diào)整來模擬。您仍然應(yīng)該執(zhí)行實際的變化激勵測試以確保儀器在實際情況下正確響應(yīng)，但這個“技巧”將幫助您在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)良好的校準(zhǔn)。
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