一、概述
压力测量设备在工程上应用广泛,种类繁多变送器。对压力测量设备的关键部件压力传感器的标定是保证设备精度的最重要环节。因此,压力传感器标定实验是《热工检测技术》课程教学的重要组成部分,通过该实验能加深学生对自动检测技术理论的理解,使学生更好的学好这门工程基础课,了解传感器动态响应特性的对动压测量的重要性和测量及处理方法。用压力波发生装置产生交变压力信号,用以上几种压力传感器同时测量这一压力信号,测量各压力传感器的动态特性。
二、实训系统功能
1.熟练掌握压力校验仪的使用
2.熟练掌握压力检定台的使用
3.熟练掌握差压变送器的操作及使用
4.熟练掌握压力表的使用实训
5.熟练掌握差压变送器的调校实训
6.熟练掌握手操器的操作实训
三、实训系统配置
1、压力校验仪
全自动气压校验台,压力量程:-95~600KPa;精度:0.05;直流电压输出:DC 24V;电流测量:0~20.0mA;电压测量:0~10.0V变送器。
2、精密压力表
测量范围:0~0.400KPa,精度:0.4级变送器。
3、差压变送器 1个
(0~100kPa)采用独特的单晶硅复合压力传感器、先进的整体式膜盒结构和最新的微处理器技术,采用双温度传感器,采用先进的MEMS传感技术和ASIC技术,支持HART协议变送器。
4.手操器
1)交互式智能校验仪变送器,模拟二线制变送器输出mA信号;波形输出,参数可配置;按步长或自定义信号值快捷输出;频率/脉冲信号输出,幅值可调;24VDC配电/回路电流测量;2/3/4线制电阻(热电阻)测量;内置ITS-90国际温标双向查表;摄氏度及华氏度温标切换;手动或自动冷端补偿方式;配置高精度冷端温度传感器;手操通讯器:支持HART协议;数据记录功能:支持长时间记录及数据保存;过程校验功能:支持自定义配置校验现场仪表;报警功能:测量模式下可启动高位或低位报警;
2)通讯功能:支持RS485有线Lora无线通讯;清零功能:mV/电阻信号测量时可进行小信号清零;可更换的充电电池,支持边充电边使用;使用24K镀金材质,有效保证信号精度;两路信号独立,可同时进行测量和输出,也可同时进行2路测量变送器。
5、变送器安装支架(1套):对差压变送器进行固定的托架变送器。
6、工作台(1套) :外形尺寸(长宽高)1400×600×750mm变送器,
7、空气压缩机一套
8、实训平台实验台:1200×700×1550mm变送器。桌子采用70*70MM铝型圆形材形为结构,桌面支架由铝材一次性压铸成型,连接而成。实验平台为1.5MM板金制作,形状L形,空调室内机为壁挂式,可以挂在平台上
工作原理
(1)基本校验原理
系统采用"标准源-被检表-标准表"的闭环验证模式:
标准源输出:系统生成精确的标准信号(电信号或物理量)
被检变送器响应:变送器将输入量转换为标准输出信号(通常4-20mA)
标准表测量:高精度测量设备检测变送器输出
误差分析:比较标准值与测量值变送器,计算基本误差、回差等指标
(2)典型校验流程
零点校验:
输入量程下限值(如0kPa压力)
记录变送器输出(理论值4mA)
计算零点误差
满量程校验:
输入量程上限值(如100kPa)
记录输出(理论值20mA)
计算量程误差
线性度测试:
按5-11点等分输入标准值
记录各点输出
绘制输入-输出曲线
计算非线性误差
回差测试:
先递增后递减输入信号
记录同一输入点上下行程输出差值
重复性测试:
对同一输入点多次测量
计算测量值的离散程度
(3)自动化校验模式
现代系统采用智能校验策略:
自动量程识别:通过扫描法确定变送器量程
自适应测试点选择:基于首次测试结果优化测试点分布
动态补偿校准:根据环境参数自动修正标准值
大数据分析:建立变送器性能退化模型
关键技术
(1)溯源技术
通过国家标准物质/设备逐级传递量值
采用约瑟夫森电压标准、量子化霍尔电阻标准等量子基准
(2)不确定度分析
建立完整的测量不确定度评定模型
考虑标准器误差、环境影响、测量重复性等因素
(3)温度补偿技术
实时监测环境温度
对标准电阻、半导体器件等进行温度系数补偿
(4)数字孪生技术
建立变送器数字模型
通过仿真预测不同工况下的性能表现
(5)智能诊断技术
基于机器学习的故障模式识别
自动生成校准建议和维修方案