基于提高压力变送器测量能力的方法改进与分析

摘 要: 通过对压力变送器的测得值进行不确定度分析，得出电测标准器是相对于压力标准器对测得值更重要的影响因素，在实际工作中设法改善电测标准器的性能对于提高压力变送器测量能力有显著作用; 通过在测量系统中串接标准电阻，将电流测量方式转换为电压测量方式可以有效提高压力变送器的测量能力。

0 引言

压力变送器是一种将压力信号转变为标准的电测信号输出的压力仪表，智能型、高准确度压力变送器在工程中被广泛应用。［1］ 在压力变送器的测量过程中，需要配备的主要标准设备为压力标准器和电测标准器。实验室条件下，为满足对高准确度压力变送器的测量要求，压力标准器一般选择性能稳定的活塞式压力计，电测标准器可以选用经济适用的多功能校准器。因此，在测量过程中，标准器引入的不确定度应包括压力标准器和电测标准器两部分。［2］ 下面以检定压力变送器为案例对测得值进行不确定度分析，进而评判标准器选择的符合性。

1 不确定度分析 ［3］

1. 1 概述

1. 1. 1 被测压力变送器信息

测量范围: ( 0 ～6) MPa;

准确度等级: 0. 1 级;

输出电流: ( 4 ～20) mA。

1. 1. 2 选用的标准器信息

活塞式压力计: 测量范围( 0.1 ～6) MPa，准确度等级0.01 级多功能校准器: 直流电流测量范围( －25 ～25) mA，非常大允许误差 ±( 1μA +0.01%FS) 。

1. 1. 3 测量的环境条件

环境温度: ( 20. 0 ～20. 2) ℃;

相对湿度: ( 55 ～56) %。

1. 2 测量模型

压力变送器测量误差的测量模型:

式中: ΔI—变送器的输出电流误差，mA; I—多功能校准器的读数值，mA; I m —变送器电流输出量程，mA; P—标准器输入压力值，Pa; P m —变送器压力量程，Pa; I 0 —变送器输出电流起始值，mA。

1. 3 不确定度分量分析

输入压力对压力变送器输出误差的灵敏系数:

输出电流对压力变送器输出误差的灵敏系数:

1. 3. 1 输入量 P 的标准不确定度

输入量 P 的标准不确定度主要来源于活塞式压力计，环境温度的影响可忽略不计。测量范围为( 0.1 ～6) MPa，准确度等级为 0.01 级的活塞式压力计非常大允许误差不超过 ±0.6 kPa，服从均匀分布，则:

1. 3. 2 输入量 I 的标准不确定度

输入量 I 的标准不确定度主要来源于多功能校准器的示值误差，环境温度的影响可忽略不计，此处只分析标准器引入的不确定度，不考虑测量重复性的影响。

多功能校准器直流电流测量范围为( － 25 ～25) mA，非常大允许误差不超过 ± 6μA，服从均匀分布