温度测量的线性化

 
温度是过程控制中应用最为广泛的测量值。从大型化学制造业到小型实验室,在各行各业中,都需要通过精确的温度测量来确保产量、质量、安全性和合规性。

 

在工业过程中,最常见的温度测量方法是采用热电偶或 RTD(电阻温度装置),每种方法都有各自的利弊,具体取决于测量的环境。

 

热电偶和 RTD 传感器本质上都不是线性的。这意味着它们的信号输出并不直接与被测温度成正比,不同类型的产品各自具有独特相关曲线,请看以下范例。

 

 

另外,不存在两个设备是完全相同的,每个设备都有其独特的特性。为此人们设立了各种标准,例如 IEC60584 和 IEC60751,允许制造商可以根据设备与标准中定义的标称曲线的偏离程度对设备进行分类。然后可以根据所需精度选用热电偶和 RTD。

 

现今的温度变送器会对理想曲线进行存储和解读,因而有多种热电偶和 RTD 类型可供选择用于实现 4…20 mA 的线性输出。

 

这些嵌入式线性化是基于各类传感器的相关标准,最后实现尤其是在小范围内,以及不需要非常高精度温度测量的应用中可接受的线性输出。

 

然而,有许多应用的精度要求高、标准线性化无法满足这些应用的需求。

 

例如:

 

  • 化学生产中的反应温度控制,对于确保产量/质量和安全性至关重要
  • 石油和天然气行业中的计量交接,需要进行流量补偿以进行准确的成本核算和计费
  • 对于安全关断系统而言,对超温的快速响应至关重要

 

为提高测量的精度和线性度,您必须确保安装了由公认的制造商生产的,具有最佳长期稳定性的高规格温度变送器。

 

通过配置,这些变送器可添加其他线性化方法 ,从而使标准传感器能达到最佳传感器/变送器匹配状态,并且可以线性化自定义的传感器。

 

方法之一是对 RTD 采用 Callender Van Dusen 方程。在校准过程中,会为每个 RTD 生成传感器的特定数据,然后在兼容变送器的配置过程中输入这些数据,从而大大提高线性度。

 

无论是否进行线性化,都需要定期校准以确保在传感器的整个使用周期中都能保持精度。

 

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