企業熱工儀器參數控制中的校準方法探析

黃健明

（廣東省肇慶市質量計量監督檢測所，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，同樣發現存在一定的特殊之處——壓力信號為首要內容。壓力信號發出后，起到的調節模塊作用至關重要，接下來通過模擬總線實現數據采集的目標，進行A/D之間的轉換，最終通過使用壓力測量軟件進一步處理分析，輸出數據，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轉換，再通過數據采集模塊，之后溫度測量軟件發揮應有的作用，進行數據分析，便可以對硬盤的數據進行保存留檔。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與應用軟件通過高性能硬件進行結合，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，主要通過物理參數進行識別系統的檢測，通過傳感器的檢測，才能夠有效地進行數據的收集并調節信號，通過轉換，實現物理因素與數據之間的對接，進而發揮其應有的效用。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定。在操作過程中，準確記錄其中發生壓力變化的實際數值，完成之后統計數據進行誤差的計算。基本誤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、準確的數值。設備準備好后，輸入電勢值，留意電勢值的等分點，等分點為4 mA和20 mA，檢查核實數據是否符合要求。在確定的范圍之內，參考技術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，需要的設備為具備較高準確度的電壓表。重復以上操作，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 內部校準

在進行內部校準時，首先核定需要測量的范圍及需要測量的參數，因此在內部校準在前，物理參數測量在后，按照此種順序進行。同時，在進行內部校準時，需注意不同軟件的參數標準存在一定的差異，由此內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據，這樣數據的使用者在一定程度上也難以改動數據，這種情況下，數據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系列進行數據的收集，并對動態范圍和增益進行校準。最后，按照對應的參數計量檢定規程校準其他的參數。

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境的影響。眾所周知，通常測量儀器的安裝環境是在VAI/VME機箱或者是計算機桌面PXI/Compact PC1機箱，這樣的環境會產生很多變因，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）

工業過程中產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、外校準。虛擬儀器的整體校準在以上所說的校準中已經基本說明了，讓其測量誤差在壓力校準要求范圍內，除去內部穩定性后，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，具體表現在數碼管不發光、信號不能有效輸出或者輸出不穩定、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，在數碼管出現故障時，需要對電源線、電源開關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電流情況下出現誤差大的問題，應該對分流電阻進行檢查；倘若在100 mV、5 V情況下出現誤差大的問題，則應該對分壓電阻、量程開關進行檢查；倘若兩者誤差均很大，應該對A/D轉換器的基準電壓進行確認，同時將其調整為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 結論

綜上所述，虛擬儀器的有效使用可以解決校準熱工參數測量儀器的基本問題。因此，在實際操作過程中，產品在能夠保證質量的同時，不僅僅能夠避免在日常操作中可能產生的操作誤差，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.熱工過程控制系統參數優化方法的研究［J］.華北電力學院學報，1993（1）.

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