压力变送器的测量不确定度分析

　　压力变送器是一种将压力变量转换为可传递的标准化输出信号仪表，而且其输出信号与压力变量之间有一给定的连续函数关系( 通常为线性函数) 。随着科学技术的发展，工业测控技术要求及自动化水平的提高，而迅速发展起来的新型压力测量仪器，在油田、电厂及冶金等行业中有越来越多的使用。用压力变送器来测量压力、差压、流量和液位信号，具有其它直读式压力表无法比拟的优越性: 可远距离传输信号、智能化程度高及调整方便等。为确保压力变送器测量准确，结果可靠，保证生产安全稳定运行，必须对其进行检　　定，对测量不确定度进行分析。

　　1 类型和原理

　　压力变送器有电动和气动两大类: 电动的标准化输出信号主要为 3 ～10mA 和 4 ～20mA( 或 1～ 5V) 的直流电信号; 气动的标准化输出信号主要为 20 ～ 100kPa 的气体压力。不排除具有特殊规定的其他标准化输出信号。

　　压力变送器通常由感压单元、信号处理和转换单元组成。有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。压力变送器的结构原理图如图 1 所示。

　　压力变送器按原理可分为电容式、谐振式、压阻式、力( 力矩) 平衡式、电感式和应变式等。

　　2 不确定度检定

       依据标准[1，2]在 21℃( 温度波动不大于 1℃ /10min) ，相对湿度 50% 的环境下对 3051 压力变送器( 测量范围 0 ～4MPa，准确度等级 0. 5 级) 进行检定。

　　2. 1 检定设备

　　CST2002 智能数字压力校验仪，其技术指标为:

  　a. 使用温度 0 ～ 50℃ ，相对湿度小于 99%( 非凝露) ，气压 86 ～106kPa;

　　b. 压力量程 - 100kPa ～ 100MPa 内 28 种智能压力模块任选，特殊量程( 如 100MPa 以上、2kPa 以下以及绝压等) 双方商定制作，最大允许误差 0. 05%( 折算电流为 0. 008mA) ;

　　c. 电流量程 0 ～ 25mA，电压量程 0 ～ 25V，最大允许误差为 ± ( 0. 02%读数 +0. 003%量程) ;

　　d. 内部电磁充电时间为 8h，放电时间 10h，若仪表内 24V 电源给变送器供电，则为 7 ～8h;

　　e. 电源输出为 DC24V，± 5% ，电流输出50mA;

　　f. 检定 0 ～ 4MPa 3051 压力变送器选择的是4MPa 的模块。

　　2. 2 测量方法

　　3051 压力变送器是输出为 4 ～ 20mA 直流信号的两线制变送器，压力变送器的检定框如图 2所示。

　　标准压力由两用检验器产生，压力变送器输出直流信号由 CST2002 智能数字压力校验仪显示、记录，压力变送器所需 24V 直流电压也是由CST2002 智能数字压力校验仪供给。检定时，从下限压力值开始平稳地输入压力信号到各个检定点，读取并记录变送器的输出值至上限压力值，然后反方向改变压力信号到各检定点，读取并记录输出值至下限压力值，一般应连续进行 3 次循环检定，取 3 次循环检定结果的算术平均值，作为各检定点实际输出电流值。