压力变送器的现场检定测量不确度的评定

压力变送器的现场检定测量不确度的评定

查晓彤 陈俊

苏州市计量测试院 215128

摘要：压力变送器能够对不同介质产生的压力数值进行准确测量，因此在工业生产制造、轨道交通和石油化工等领域被广泛应用。由于压力变送器需要保证自身的测量精度，因此需要在使用现场进行检定和测量。本文拟采用同一型号不同编号的两台压力变送器，对其在现场进行精度测量并针对其不确度进行评定，以确保压力变送器在现场进行检定时能够见过效率和精准度。

关键词：压力变送器；计量检定；现场检定；测量不确定度

Abstract: pressure transmitter can accurately measure the pressure value generated by different media, so it is widely used in industrial production and manufacturing, rail transit, petrochemical and other fields. Since the pressure transmitter needs to ensure its own measurement accuracy, it needs to be verified and measured on the use site. In this paper, two pressure transmitters with the same model and different numbers are proposed to measure their accuracy on site and evaluate their inaccuracy, so as to ensure that the efficiency and accuracy of the pressure transmitter can be seen when it is verified on site.

Key words: pressure transmitter; Metrological verification; Field verification; Measurement uncertainty

压力变送器作为一种重要的工业测量仪器，在压力、流量、液位等方面得到了广泛地使用，是实现自动监控的关键技术。而压力传感装置，因其现场检定时间较少，且检定程序直接通过联机方式进行，且无须拆除，且因安装部位造成的零位偏差也无须顾及，因此一般都是在实地进行。这就需要对现场检验的不确定性进行检验，并在满足检验的前提下进行检验。

一、压力变送器的定义

在工业制造业中，压力变送器是将压力变量通过压力变送器转化为标准输出信号的一类测量类仪器。压力变送器可以将压力变送器测得气体、液体或其他物理压力的参数值通过特定转换装置以标准电信号的方式输出。压力变送器一般不作为独立测量仪器单独进行工作，多数配以调节器、记录仪和报警仪等二次测量仪表进行调节和压力测定。在工业生产制造领域中，压力变送器被广泛应用与水利水电、轨道运输、机电一体化工程、航天航空、石油化工和军事工业等领域。

二、影响现场检定测量不确定度的因素

（一）标准器引入的测量不确定度分量

在现场校验的压力变送器，是衡量基准的关键，根据JJG887-2005的规定，通常采用的是柱塞型和数码型压力表，检测时间内的延伸性不能大于被检测的压力变送器的最大容许错误的25%，因此检测的压力变送器中的0.1和0.05的被检测的压力变送器的最大容许错误的1/3。所以，通过选用合适的标准仪，可以有效地减少系统的误差，提高了测量精度。

（二）环境条件引入的测量不确定度分量

压力变送器的校准需要在环境（20℃+5℃，10分钟内不超过1℃），相对湿度（45% RH~75% RH），机械振动（压力变送器所在的位置不能有机械振动），外部磁场（除了磁场以外，不能有任何干扰）。但由于场地的环境较为复杂，很难满足要求，在进行测试时难免会产生一些偏差，导致不稳定的增大。

（三）被检表多次重复测量.重复性引入的测量不确定度分量

在试验性测试中，压力变送器必须进行两次以上的测试，压力变送器必须进行三次以上的工作。若要进行野外检验，因环境因素的复杂性，需加大检定的数量，以确保其准确率，造成因重复错误造成的不确定度^[5]。

（四）若使用液体作为工作介质，则有液柱差引入的测量不确定度分量

当压力介质是液态时，必须按厂家建议或送检员所要求的液体进行输送，并将其基准面与基准压力入口的基准面处于相同的水平。在不超过JJG887-2005规范规定范围内的情况下，所产生的偏差可以被忽视，或需要进行校正。

三、压力变送器现场检定及其不确定度评定

产生的影响

采用现场压力标尺对压力计、压力变送器、压力测控装置进行标定，其结果可反映实际的生产和工作状态，降低和消除因工作环境和工作条件造成的偏差，提高检验和标定精度，确保产品的品质，同时也可增加工作的工作效果。

同时，对现场的压力变送器校验的不确定性进行不定性的研究也很关键，它反映了在野外环境中的各种因素对测试的可信性和有效性地怀疑和不肯定，以及标准设备的选择和环境条件的限制^[4]。

四、压力变送器现场检定结果的测量不确定度评定

将压力变送器在现场（环境温度；30℃ 相对湿度∶50%）进行不确定度的检定测量时，选择一台量程在（0.5~1）kPa、0.5级的压力变送器，并将不确定度的测量结果进行记录，如表1所示。

表1 压力变送器不确定度测量值

通过测量结果可知：由于测量机器等外界干扰因素，测量结果一定误差，有测量误差而产生的无法进行准确衡定的值被称为不确定度，不确定度的存在也恰好说明测量结果在客观上的准确性。压力变送器检定结果产生的不确定度越小，说明测量结果与真实测量值越接近，误差越小，测量质量越高；压力变送器检定结果产生的不确定度越大，说明测量结果与真实测量值越远，误差越大，测量质量越低。因此，压力变送器操作人员通常会通过对不确定值的判断来分析测量结果的准确性^[3]。

五、压力变送器现场检定结果的对比分析

通过对两台同一型号不同编号（型号1151，编号C011、C013）的压力变送器的不确定度进行维持一年的不间断监测，对每月数据汇总并进行比对，在不同温度、不同季节和不同时间段对压力变送器的性能、精确度和温度性进行分析。压力变送器的允许误差范围均为±0.15mA。图1为编号C011压力变送器鉴定数据随时间变化曲线图。图2为编号C013压力变送器检定数据随时间变化曲线图。

图1编号C011压力变送器鉴定数据随时间变化曲线图

图2编号C013压力变送器检定数据随时间变化曲线图

通过编号∶C011、CO13压力变送器检定数据随时间（12个月，每月一组数据）变化曲线图可直观看出；两台压力变送器在不同月份的测量数据（平均值）有一定的变化，其中11-2月4个月份数据距标准值（16.8mA）偏低，7-9月3个月份数据距标准值（16.8mA）偏高，但均未超差且符合标定的准确度等级^[1]。

如果仪器使用者想要得到更加准确的变送器实验数据，我们可以根据实际情况给出全年的或某时间段的检定数据和随时间变化曲线图。也可根据曲线图确定容易超差的时间段进行压力仪器的定期检定校准工作，使得压力仪器保持良好的测量性能，得到的数据更加准确可靠^[2]。

结语：

现场测试中的不确定性是非常关键的，它能反映出在现场环境的复杂性对测试的可信性和有效性地怀疑和不肯定，以及标准设备的选择和环境条件的限制。针对用户的需要，为用户量身定做适合于现场条件的校验方案，并提供年度或一定时期内的校验资料及时间变动图表。用户可以通过图表来判断出压力计易于超差的时期，并有目标地设置其校正时间，从而保证其工作性能，从而保证其结果的准确性和可靠性，并可以直接观察其工作状态。

参考文献：

[1]吴蔡祥.压力(差压)变送器现场检定/校准有关问题的浅析[J].计量与测试技术,2019,46(08):91-93.DOI:10.15988/j.cnki.1004-6941.2019.8.028.

[2]陈平.压力变送器现场检定测量结果不确定度的评定[J].中国原子能科学研究院年报,2015(00):121-122.

[3]杨斌.压力变送器的现场检定测量不确定度的评定[J].自动化与仪表,2015,30(05):73-76.DOI:10.19557/j.cnki.1001-9944.2015.05.020.

[4]裴全斌,乔实,陈福权,陆玉城.对天然气站场用压力变送器不同检定方法的分析比较[J].计量与测试技术,2011,38(06):54-56+58.

[5]李森斌.压力变送器、变送器自动测试/校准系统的研制[D].电子科技大学,2008.