准确表示过程变量

 
由于以下几个原因,准确表示过程变量非常重要:过程和自动化安全性、产量、质量和效率均受测量值精度的影响。

 

因此,过程控制系统的设计和工程必须在最广泛的环境条件下包含具有高级精度规格的组件。

 

温度变送器为例。

 

对于化学、钢铁、制药以及油气行业等(仅举几例)许多工业过程的安全性和效率而言,准确测量温度是一项基本要求。温度传感器发出的很小信号(如热电偶和 RTD)意味着温度变送器常常用于将相关 mV 或电阻转换为更强的 4-20 mA 信号,并提高对信号干扰的抗扰度。

 

因此,温度变送器如何能够准确转换并重新发送传感器信号,是过程回路总体精度中的一个重要因素。

 

温度变送器精度受大量外部和内部因素的影响。外部因素示例包括高频噪声、环境温度、电源和感应噪声。在内部,非线性器件、自发热或内部噪声也会对设备精度造成不利影响。

 

温度变送器的机械和电气设计质量可决定能够在多大程度上有效抑制这些不同因素,以及反之能在多大程度上准确表示您的过程值。

 

所有上述因素均可影响温度变送器的精度,因此必须在变送器精度的所有计算中涵盖这些因素。

 

更详细地考虑其中一些影响因素:

 

温度系数:

所有电子设备均受环境温度变化的影响。制造商通常会在室温 (+20°C) 下校准设备。然而,环境温度偏离校准温度越远,精度就越低。

 

温度系数是用于量化该精度影响的术语。温度系数可表述为(例如)量程百分比/°C 或 °C/°C

 

当环境温度与在工厂校准设备时的温度有所不同时,测量精度也会发生变化。

示例

温度系数 = 0.01°C/°C,环境温度 = 35°C,校准温度 = 20°C

温度系数 = 0.01 x (35-20) = 0.15°C

 

温度系数越低,变送器在不同的环境温度范围中便会越准确和稳定。

 

线性误差:

通常表述为(例如)量程 ±0.1%。这是变送器距离理想曲线的最大误差幅度。

 

线性误差是当前误差可在其中变动的最大极限。当在更高温度范围之内测量时,该误差会有所增加。

 

温度变送器数据表和手册中所示的精度值中通常包括非线性和重复性。

 

典型精度和“最坏情况”精度: 

在测试精度时,通常只会更改要测试的参数。所有其他参数均保持不变,以明确了解该参数的影响。

 

精度会在相对于理想值的正方向或负方向上偏移。因此,典型精度计算为不同变量的平方和,例如:

 

 

最坏情况精度是指偏差总和,其中理论上假定所有误差均在可能出现最大误差的相同方向上移动。

 

 

计算示例:

 

温度输入  Pt100 Ω
温度范围 0...150°C
环境温度 (Tamb) 35°C
精度 <±0.18°C
温度系数 <±0.01°C/°C
校准温度 20°C
温度系数 = 0.01 x (35-20) = ±0.15°C

 

典型精度(根据公式): 

 

 

最坏情况精度(根据公式): 

 

*如果在产品数据表中进行了详细说明,则在计算时可能还需考虑由于电源偏差和电磁兼容性 (EMC) 而导致的其他精度降低情况

 

 

 

根据制造商的不同往往通过不同术语或单位表示精度规格因此如果您想比较两个产品的精度规格重要的是将其精度规格转换为相同的术语以形成可靠的参考架构。

 

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