Zusätzlicher Fehler und wie man damit umgeht. Zusätzlicher Temperaturfehler Temperaturfehler für Drucksensoren

Federmanometer Die folgenden instrumentellen Fehler sind typisch.

1. Charakteristische Fehler (Skalenfehler), die durch eine unvollständige gegenseitige Kompensation der Nichtlinearität der Eigenschaften des Sensorelements und des Übertrsowie bei Sensoren des elektrischen Wandlers verursacht werden. Diese Fehler werden durch die individuelle Anpassung des Mechanismus an hergestellten Instrumenten- und Sensormustern minimiert.

Existieren spezielle Mechanismen Dadurch ist es möglich, an vielen Stellen des Merkmals Fehler auf Null zu reduzieren. Ein Beispiel für einen solchen Mechanismus ist ein mechanischer Skalenfehlerkorrektor, bei dem eine Rolle auf einer Nocke aus flexiblem Band gleitet; Die Krümmung der Nocke kann sich aufgrund der lokalen Biegung des Bandes mithilfe von Einstellschrauben stufenlos ändern (Abb. 6.15.). Die Rolle ist auf einem Hebel montiert, der beim Drehen der Abtriebsachse eine zusätzliche Winkelbewegung des einen oder anderen Zeichens verleiht. Das Vorzeichen der Zusatzbewegung hängt davon ab, ob die Rolle auf die Nocke oder die Aussparung der Nocke trifft.

2. Fehler, die durch den Einfluss schädlicher Kräfte verursacht werden, zu denen vor allem Reibungskräfte im Getriebe-Vervielfachungsmechanismus und im elektrischen Wandler, Kräfte aus Unwucht beweglicher Teile, elektromagnetische oder elektromagnetische Kräfte gehören elektrostatische Kräfte durch gegenseitige Anziehung oder Abstoßung beweglicher und feststehender Teile des elektrischen Wandlers. Diese Fehler können auf folgende Weise reduziert werden:

a) Reduzierung schädlicher Kräfte durch Verbesserung der Qualität der Stützen, sorgfältiges Auswuchten des Mechanismus usw. Durch die Erhöhung der Genauigkeit des Auswuchtens kann die Spannung der Federn gelockert werden, die das Spiel bestimmen, was wiederum zur Reduzierung der Reibungskräfte beiträgt;

b) Vergrößerung der wirksamen Fläche des empfindlichen Elements;

c) die Verwendung von Differentialstromwandlern, bei denen sich in der Ausgangslage die Anziehungskräfte gegenseitig kompensieren;

d) der Einsatz von Trackingsystemen, die das empfindliche Element von Reibungskräften entlasten.

3. Temperaturfehler von Manometern durch Temperatureinfluss Umfeldüber die physikalischen Parameter von Materialien und geometrische Abmessungen von Teilen.

Die Temperatur beeinflusst den Elastizitätsmodul des Sensorelements am stärksten.

Die linearisierte Abhängigkeit des Elastizitätsmoduls von der Temperatur hat die Form

n/m 2,

Wo Eo- Ursprünglicher Wert E(bei 6 = 9o) in n/m 2 ;

- Temperaturkoeffizient E;

Die Kennlinie des empfindlichen Elements eines Differenzdruckmessgeräts hängt durch die Beziehung mit dem Elastizitätsmodul zusammen

Relativer Wert des Temperaturfehlers

Der Einfluss der Temperatur auf die geometrischen Abmessungen des empfindlichen Elements und des Transmiwird durch die Abhängigkeit ausgedrückt

M,

wo ist die geometrische Größe;

Linearer Ausdehnungskoeffizient.

Dieser Einfluss wirkt sich deutlich schwächer auf die Messwerte des Instruments aus, da die Temperaturkoeffizienten der linearen Ausdehnung von Metallen um eine Größenordnung kleiner sind als die Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls.

Auch die Temperatur beeinflusst den Restdruck Höhe in Aneroiden (empfindliche evakuierte Elemente), die in Absolutdruckmessgeräten verwendet werden. Wenn sich die Temperatur um einen bestimmten Betrag ändert, tritt ein Fehler auf

. Wenn sich schließlich die Temperatur ändert, kann sich auch der Ausgabeparameter ändern R, L, M oder MIT elektrischer Wandler.

Die Reduzierung von Temperaturfehlern wird auf folgende Weise erreicht:

a) die Herstellung empfindlicher Elemente aus einer Legierung vom Typ Elinvar, die einen sehr niedrigen Temperaturkoeffizienten des Elastizitätsmoduls aufweisen;

b) Reduzierung des Restdrucks im Inneren der Aneroids durch gründlicheres Absaugen;

c) durch die Einführung spezieller Bimetallkompensatoren in die Konstruktion des Geräts, die je nach Temperatur einen Anstieg des Gerätemesswerts bewirken, dessen Größe dem Temperaturfehler des Geräts entspricht und dessen Vorzeichen entgegengesetzt ist.

Es gibt Bimetallkompensatoren des 1. und 2. Typs.

Die Funktionsweise von Kompensatoren des 1. Typs (Abb. 6.16, a) basiert auf der Einführung der linearen Bewegung des freien Endes in Reihe mit dem elastischen empfindlichen Element eines kinematischen Elements in Form einer freitragend montierten Bimetallplatte davon wird, proportional zur Temperaturerhöhung, zur Auslenkung s des elastischen empfindlichen Elements addiert (bzw. davon subtrahiert). Die Berechnung des Wertes für einen Platten-Bimetallkompensator (siehe Abb. 6.19, a) erfolgt nach der Formel (siehe Kapitel II):

M,

Wo ist die Dicke der Bimetallplatte? M;

- Längenausdehnungskoeffizienten von Komponenten

Bimetall;

Plattenlänge in M;

- Temperaturerhöhung °C.

Ein Kompensator vom Typ 1 kompensiert nur den additiven Temperaturfehler.

Die Wirkung von Kompensatoren vom Typ 2 (siehe Abb. 6.16.6) basiert auf der Einführung einer kinematischen Verbindung in Form einer Bimetallplatte in die Kurbel, deren Bewegung des freien Endes proportional zum Temperaturanstieg ist. bewirkt eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Kurbelarms um einen Betrag , der auf die gleiche Weise ermittelt wird wie der Wert von As für einen Kompensator 1. Art nach Formel (6.16). Die Art des Einflusses des Kompensators 2. Typs auf die Erhöhung der Instrumentenwerte hängt vom anfänglichen Installationswinkel der Kurbel ab (siehe Abb. 6.16, a). Wenn dieser Winkel nahe Null liegt, das heißt, wenn bei s = 0 die Kurbel ungefähr senkrecht zur Pleuelstange steht, dann bewirkt die Erhöhung des Kurbelarms fast nicht die anfängliche Drehung der Kurbel, sondern ändert nur das Übersetzungsverhältnis des Mechanismus. Daher ist die durch den Kompensator 2. Typs eingeführte Korrektur bei = 0 rein multiplikativer Natur.

d) die Verwendung von elektrischen Differenzwandlern, die zwei variable Parameter erzeugen z 1 Und z 2 und entsprechend einer Spannungsteilerschaltung verbunden; Beim Betrieb an einer hochohmigen Last weist der Differenzwandler keinen Temperaturfehler auf, da die Größe der entnommenen Spannung von den Parameterwerten abhängt z 1 Und z 2 hängt nicht davon ab, sondern wird durch die Beziehung bestimmt z 1 / z 2 Es ist wichtig, nur die Gleichheit der Temperaturkoeffizienten der Parameter sicherzustellen z 1 Und z2,

e) die Verwendung elektrischer Kompensatoren in Form von Draht- oder Halbleiter-Wärmewiderständen, die an den externen Stromkreis angeschlossen sind, um Temperaturfehler zu kompensieren, die durch alle anderen Elemente des Sensors verursacht werden. Varianten solcher Schemata werden in Kap. besprochen. VII.

4. Fehler durch Spiel in Stützen, Scharnieren und Führungen des Übertragungs- und Vervielfachungsmechanismus. Um Fehler durch Spiel zu vermeiden, ist auf der Abtriebsachse des Übersetzungsgetriebes eine Spiralfeder (Haar) installiert, die mit Vorspannung versorgt wird. Die Höhe der Spannung wird nach Überlegungen so gewählt, dass über den gesamten Drehwinkelbereich der Abtriebsachse das von der Feder um ihre Achse erzeugte Moment das reduzierte Unwuchtmoment multipliziert mit dem Maximalwert der Vibrationsüberlastung oder Überlastung geringfügig übersteigt lineare Beschleunigungen. Eine zu hohe Federspannung ist unerwünscht, da sie zu erhöhten Reibungsfehlern führt.

5. Fehler durch Hysterese und elastische Nachwirkung. Die Reduzierung dieser Fehler wird durch die Auswahl von Materialien mit guten elastischen Eigenschaften und die Verbesserung ihrer Wärmebehandlungsbedingungen erreicht. Empfindliche Elemente aus Legierungen vom Typ 47ХНМ und Berylliumbronze weisen die geringsten Fehler aufgrund von Hysterese und elastischem Nacheffekt auf.

6. Fehler durch den Einfluss des Umgebungsdrucks. Diese Fehler entstehen bei Druckmessgeräten mit doppelt empfindlichen Elementen (siehe Abb. 3.6 und 6.8), wenn deren Wirkflächen ungleich sind. Um Fehler zu reduzieren, werden empfindliche Elemente mit möglichst nächstliegenden Wirkflächen ausgewählt.

1. Merkmale der Verwendung von Drucksensoren

Die Einsatzgebiete von Drucksensoren (Druckmessumformern) sind recht breit gefächert, doch in der Regel hat jede konkrete Anwendung ihre eigenen Besonderheiten, die bei der Auslegung der Sensoren berücksichtigt werden müssen.

Generell lassen sich alle Anwendungen von Druckaufnehmern in zwei Hauptgruppen einteilen:

• Messung des tatsächlichen Drucks (oder Vakuums) eines beliebigen Mediums in einer Rohrleitung oder technologische Installation;
• Messung des Füllstands von Flüssigkeiten in Behältern (Tanks) durch Messung des Drucks der Flüssigkeitssäule (hydrostatischer Füllstandsensor).

Bei der Auswahl von Drucksensoren beider Gruppen müssen folgende Anwendungsmerkmale geklärt werden:

• Hygieneanforderungen: Die Lebensmittel- und Pharmaindustrie stellt hohe Anforderungen an Drucksensoren hinsichtlich der Hygiene sowohl an der Kontaktstelle zum Produkt als auch außerhalb (in der Regel bestehen sie vollständig aus Edelstahl). Das Sortiment von KIP-Service LLC umfasst speziell entwickelte Drucksensoren von KLAY-INSTRUMENTS für den Einsatz in der Molkerei, Brauerei und Nahrungsmittelindustrie .
• Verfügbarkeit von Zertifikaten: oft, z verschiedene Anwendungen Zusätzlich zum üblichen GOST R-Konformitätszertifikat (oder Konformitätserklärung) sind zusätzliche Zertifikate erforderlich. Beispielsweise erfordern Buchhaltungssysteme eine Zulassungsbescheinigung über die Art der Messgeräte; für den Einsatz von Drucksensoren in der Lebensmittelindustrie ist eine Schlussfolgerung des SES erforderlich; für Anwendungen in gefährlichen Industrien ist eine Genehmigung von Rostechnadzor erforderlich usw.
• Anforderungen an den Explosionsschutz: In der Explosionsindustrie (z. B. Öl- und Gasindustrie, Chemieindustrie, Alkoholindustrie) werden explosionsgeschützte Drucksensoren eingesetzt. Die am weitesten verbreiteten Explosionsschutzarten für Sensoren sind eigensichere Ex ia-Stromkreise und die explosionsgeschützte Kapselung Ex d, deren Auswahl vom konkreten Anwendungsfall abhängt.
• Art des Messmediums: Ist das Messmedium zähflüssig, aggressiv, schwach flüssig oder weist es andere spezifische Eigenschaften auf (z. B. das Vorhandensein von Schmutzpartikeln), müssen diese Merkmale ebenfalls berücksichtigt werden. Möglicherweise erfordert diese Anwendung den Einsatz von Membrandrucksensoren (ausgestattet mit einer Trennmembran), die das empfindliche Element des Sensors vor der Einwirkung aggressiver Medien schützen.
• Vorhandensein äußerer Einflüsse: das Vorhandensein von Vibrationen, elektromagnetischen Feldern oder anderen mechanischen oder elektrischen Einflüssen.

Bei der Auswahl von Drucksensoren für Anwendungen der Gruppe I zur Messung von Drücken über 1 bar müssen Sie außerdem Folgendes berücksichtigen:

• Vorhandensein von Wasserschlägen im System: Wenn es zu Wasserschlägen im System kommen kann, muss der Drucksensor mit einem ausreichenden Spielraum für Überlastung (Spitzendruck) ausgewählt werden oder es müssen Maßnahmen zur Kompensation von Wasserschlägen (Schalldämpfer, spezielle Sensoren usw.) vor Ort getroffen werden.
• Optionale Ausrüstung: Bei der Druckmessung werden die Sensoren in der Regel mit 3-Wege-Ventilen montiert. Bei der Messung des Dampfdrucks wird außerdem empfohlen, Drucksensoren über ein spezielles Gerät anzuschließen – das Perkins-Rohr, das die Temperatur des auf das Medium einwirkenden Mediums senkt Drucksensor.

Bei der Auswahl von Drucksensoren für den Einsatz als hydrostatische Füllstandsensoren ist zu berücksichtigen, dass sich der Druckwert auf gleicher Höhe der Flüssigkeitssäule bei Änderungen der Dichte des Messmediums ändern kann.

2. Messbereich

Messbereich des Drucksensors – der Bereich der Druckwerte, bei dem der Sensor Messungen durchführt und den Messwert linear in ein einheitliches Ausgangssignal umwandelt.

Der Messbereich wird durch die untere und obere Messgrenze bestimmt, die den minimalen und maximalen Werten des gemessenen Drucks entsprechen. Beispiele für Messbereiche: 0…1 bar, 0…2,5 MPa, –100…100 KPa.

Bei der Auswahl von Drucksensoren ist zu berücksichtigen, dass Sensoren sowohl über einen festen Messbereich (z. B. PD100-Druckwandler) als auch über einen einstellbaren Messbereich (z. B. KLAY-INSTRUMENTS-Drucksensoren) verfügen. Bei Drucksensoren mit festem Messbereich sind die Ausgangssignalwerte streng an die Messgrenzen gebunden. Beispielsweise gibt ein PTE5000-Drucksensor bei einem Druck von 0 MPa 4 mA und bei einem Druck von 0,6 MPa 20 mA aus, da er starr für den Bereich von 0 ... 0,6 MPa konfiguriert ist. Der Drucksensor KLAY 8000-E-S wiederum verfügt über einen einstellbaren Bereich von 0-1...4 bar, was bedeutet, dass der Sensor bei einem Druck von 0 bar ebenfalls 4 mA und bei jedem Druck 20 mA ausgibt Wert aus dem Bereich von 1...4 bar, der vom Benutzer über ein spezielles Potentiometer „SPAN“ eingestellt wird.

3. Prozesstemperatur

Die Temperatur des Messmediums ist sehr hoch wichtiger Parameter bei der Auswahl von Drucksensoren. Bei der Auswahl eines Sensors ist darauf zu achten, dass die Prozesstemperatur den zulässigen Betriebstemperaturbereich nicht überschreitet.

In der Lebensmittelindustrie finden kurzzeitige (20 bis 40 Minuten) CIP- und SIP-Reinigungsprozesse (Desinfektion) statt, bei denen die Umgebungstemperatur 145 °C erreichen kann. Für solche Anwendungen sollten Sensoren verwendet werden, die dieser vorübergehenden Einwirkung hoher Temperaturen standhalten, wie z. B. die SAN-Drucksensoren 8000-SAN und 2000-SAN von KLAY-INSTRUMENTS.

Die Messwerte aller Drucksensoren nach dem tensorresistiven Wandlungsprinzip hängen stark von der Temperatur des Messmediums ab, da sich bei Temperaturänderungen auch der Widerstand der Widerstände ändert, aus denen der Messkreis des Drucksensors besteht.

Für Drucksensoren wird das Konzept des „Temperaturfehlers“ eingeführt, bei dem es sich um einen zusätzlichen Messfehler pro 10 °C Änderung der Temperatur des Messmediums relativ zur Basistemperatur (normalerweise 20 °C) handelt. Daher muss die Prozesstemperatur bekannt sein, um den Gesamtmessfehler des Drucksensors bestimmen zu können.

Um den Temperatureinfluss zu reduzieren, nutzen Druckmessgeräte verschiedene Temperaturkompensationsschemata.

Aufgrund des Einsatzes der Temperaturkompensation lassen sich alle Drucksensoren in drei Gruppen einteilen:

• Budget-Drucksensoren, die keine thermischen Kompensationskreise verwenden;
• Sensoren im mittleren Preissegment mit passiven Wärmekompensationsschaltungen;
• Drucksensor hohes Level, für Systeme, die Messgenauigkeit erfordern und aktive Teverwenden.

Um den Druck von Medien mit einer konstanten Temperatur von mehr als 100 °C zu messen, werden spezielle Hochtemperatur-Drucksensoren eingesetzt, die es ermöglichen, den Druck von Medien mit Temperaturen bis zu 250 °C zu messen. Solche Sensoren sind in der Regel mit einem Kühlkörper ausgestattet und/oder verfügen über eine spezielle Konstruktion, die es ermöglicht, den Teil des Sensors mit der Elektronik in einem Bereich mit akzeptabler Betriebstemperatur zu platzieren.

4. Art der Verbindung zwischen Sensor und Prozess

Art der Anbindung des Sensors an den Prozess – die Art der mechanischen Einbindung des Drucksensors in den Prozess zur Durchführung von Messungen.

Die gängigsten Anschlüsse für Drucktransmitter allgemeiner Industrieausführung sind Gewindeanschlüsse G1/2″ DIN 16288 und M20x1,5.

Bei der Auswahl eines Sensors muss die Art des Anschlusses festgelegt werden, um einen einfachen Einbau in ein bestehendes System ohne zusätzliche Arbeiten (Schweißen, Schneiden anderer Gewindearten usw.) zu gewährleisten.

Die unterschiedlichsten Arten von Prozessanschlüssen kommen in der Lebensmittel-, Zellstoff- und Papierindustrie sowie in der chemischen Industrie zum Einsatz. Beispielsweise können KLAY-INSTRUMENTS Drucksensoren, die speziell für diese Branchen entwickelt wurden, mit mehr als 50 Stück gefertigt werden Verschiedene Optionen Einbindung in den Prozess.

Die Wahl des Anschlusstyps ist vor allem für die Lebensmittelindustrie relevant, da der Anschluss neben der Bequemlichkeit vor allem „Hygiene“ und das Fehlen von „toten Zonen“ für den Desinfektionsprozess gewährleisten muss. Für Drucksensoren, die in Kontakt mit arbeiten sollen Lebensmittel Es gibt spezielle Zertifikate, die ihre „hygienischen“ Eigenschaften bestätigen – das europäische EHEDG-Zertifikat (European Hygienic Equipment Design Group) und das amerikanische 3A Sanitary Standards-Zertifikat. In Russland für Sensoren in Kontakt mit Lebensmittelmedien, Verfügbarkeit ist erforderlich Sanitär und epidemiologisch Schlussfolgerungen. Im Sortiment der KIP-Service LLC werden die Anforderungen dieser Zertifikate durch Sensoren der Serien 8000-SAN und 2000-SAN von KLAY-INSTRUMENTS erfüllt.

5. Umgebungsparameter

Bei der Auswahl von Drucktransmittern sollten folgende Umgebungsparameter berücksichtigt werden:

• Umgebungstemperatur;
• Umgebungsfeuchtigkeit;
• Vorhandensein aggressiver Umgebungen;

Alle Umgebungsparameter müssen innerhalb akzeptabler Grenzen für den ausgewählten Drucksensor liegen.

Bei Vorhandensein aggressiver Stoffe in der Umgebung bieten viele Hersteller von Drucksensoren (u.a. KLAY-INSTRUMENTS BV) spezielle Ausführungen an, die gegen chemische Einflüsse resistent sind.

Beim Arbeiten unter Bedingungen hohe Luftfeuchtigkeit Bei häufigen Temperaturwechseln besteht bei Drucksensoren vieler Hersteller das Problem der Drucksensorkorrosion. Die Hauptursache für Sensorkorrosion bei Drucksensoren ist die Bildung von Kondenswasser.

Um den relativen Druck zu messen, benötigen Überdrucksensoren eine Kommunikation zwischen dem Sensor und der Atmosphäre. Bei preiswerten Sensoren ist der Sensor aufgrund des nicht abgedichteten Gehäuses (IP65-Stecker) mit der Atmosphäre verbunden; feuchte Luft Bei dieser Konstruktion kondensiert es nach dem Eindringen in den Sensor bei sinkender Temperatur und führt so nach und nach zur Korrosion des Messelements.

Für Anwendungen, bei denen herkömmliche Drucksensoren aufgrund von Sensorkorrosion versagen, sind industrielle Drucksensoren von KLAY-INSTRUMENTS ideal. Bei KLAY-Druckwandlern ist der Sensor über eine spezielle „atmungsaktive“ Membran aus Gore-Tex-Material mit der Atmosphäre verbunden, die verhindert, dass Feuchtigkeit in den Sensor eindringt.

Darüber hinaus sind die Sensorkontakte aller KLAY-Sensoren standardmäßig mit einer speziellen Kunststoffmasse gefüllt zusätzlicher Schutz Sensor vor Korrosion.

6. Ausgangstyp des Drucksensors

Das gebräuchlichste analoge Ausgangssignal für Drucksensoren ist ein einheitliches 4...20-mA-Stromsignal.

Fast immer entsprechen 4 mA dem unteren Wert des Messbereichs und 20 mA dem oberen Wert, manchmal tritt jedoch ein umgekehrtes Signal auf (normalerweise bei Vakuumbereichen). Auch in der Industrie gibt es Drucksensoren mit anderen Arten von analogen Ausgangssignalen, zum Beispiel: 0...1 V, 0...10 V, 0...20 mA, 0...5 mA, 0... 5 V.

Das Sortiment der KIP-Service GmbH an Drucksensoren umfasst ausschließlich Sensoren mit einem Ausgangssignal von 4...20 mA. Um eine andere Art von Ausgangssignal von 4...20 mA zu erhalten, können Sie den universellen Signalwandler Seneca Z109 REG2 verwenden, der nahezu alle Arten von einheitlichen Strom- und Spannungssignalen gegenseitig umwandelt und dabei eine galvanische Trennung gewährleistet.

Zusätzlich zum Hauptsignal 4...20 mA können intelligente Drucksensoren mit Unterstützung des HART-Protokolls hergestellt werden, mit dem Informationen über den Status des Sensors und zusätzliche Informationen konfiguriert oder abgerufen werden können.

Zusätzlich zum analogen Ausgang verfügen intelligente Drucksensoren auch über einen digitalen Ausgang. Hierbei handelt es sich um Sensoren mit Ausgabe über das Profibus PA-Protokoll, das SIEMENS in seinen Geräten verwendet.

7. Erforderliche Messgenauigkeit

Bei der Berechnung des Messfehlers von Drucksensoren muss berücksichtigt werden, dass zusätzlich zum Hauptfehler ein zusätzlicher Fehler vorliegt.

Grundlegender Fehler- der vom Hersteller für normale Betriebsbedingungen angegebene Wert des Drucksensorfehlers relativ zum Messbereich. Als normale Betriebsbedingungen werden in der Regel folgende Bedingungen verstanden:

• Umgebungs- und Arbeitstemperatur - 20 °C;
• Der Druck des Arbeitsmediums liegt im Messbereich des Sensors;
• Normaler atmosphärischer Druck;
• Am Einbauort des Sensors treten keine Strömungsturbulenzen oder andere Phänomene auf, die die Messwerte beeinflussen könnten.

Zusätzlicher Fehler - der Fehlerwert, der durch Abweichungen der Betriebsbedingungen vom Normalzustand aufgrund der Eigenschaften dieser speziellen Anwendung verursacht wird. Eine der Hauptkomponenten des Zusatzfehlers ist der Temperaturfehler, der in angegeben wird technische Dokumentation an Drucksensoren und kann für eine bestimmte Temperatur des Arbeitsmediums berechnet werden.

Zusätzliche Fehler können auch durch Turbulenzen in der Strömung des Messmediums, Änderungen der Dichte des Mediums während der hydrostatischen Füllstandmessung, dynamische Belastungen auf Ausrüstung während der Bewegung im Weltraum (Schiffe, Fahrzeuge usw.) und andere mögliche Faktoren.

Bei der Berechnung des Fehlers des gesamten Messsystems muss auch die Genauigkeitsklasse berücksichtigt werden Messinstrument- Indikator.

Als Beispiel berechnen wir den gesamten Messfehler für das folgende System:

Gegeben:

• Der Drucksensor KLAY-Instruments 8000-SAN-F-M(25) wird an der Produktleitung installiert;
• Der maximale Produktdruck beträgt 4 bar, daher ist der Sensor auf einen Bereich von 0…4 bar eingestellt;
• Maximale Produkttemperatur - 60 °C;
• Strömungsturbulenzen und andere Faktoren haben keinen Einfluss auf die Genauigkeit.

Lösung:

• Gemäß den Passdaten stellen wir fest, dass der Hauptfehler des 8000-SAN-F-(M25)-Sensors 0,2 % beträgt
• Temperaturfehler laut Reisepass sind es 0,015 %/°C, der Temperaturfehler bei 60 °C beträgt also 0,015 %/°C x (60 °C – 20 °C) = 0,6 %
• 0,2 % + 0,6 % + 0,25 % = 1,05 % – gesamter relativer Fehler;
• 1,05 % x 4 bar = 0,042 bar – der absolute Messfehler dieses Systems.

Bei der Auswahl von Drucksensoren setzt sich jeder Verbraucher das Ziel, den Druck mit der in der technischen Dokumentation angegebenen Genauigkeit zu messen. Dies ist einer der Auswahlkriterien für Sensoren. Im Pass des Sensors verlangen die GOST-Standards die Angabe akzeptabler Werte Grundfehler Messungen (+ - vom wahren Druck). Diese Werte gemäß GOST 22520 werden aus dem Bereich 0,075 ausgewählt; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5 %; usw. abhängig von Technische Fähigkeiten Produkte. Der Hauptfehlerindikator ist normalisiert für normale (also ideale) Bedingungen Messungen. Normale Bedingungen werden gemäß GOST 12997 bestimmt. Diese Bedingungen werden auch im Prüfverfahren für Messgeräte festgelegt. Um beispielsweise den Hauptfehler zu ermitteln, müssen Sie laut MI1997 die folgenden Umgebungsbedingungen festlegen. Mittwoch:
- Temperatur 23+-2 °C,
- Luftfeuchtigkeit von 30 bis 80 %,
- Geldautomat. Druck 84-106,7 kPa,
- Stromversorgung 36+-0,72V,
- Fehlen externer Magnetfelder usw.
Wie Sie sehen, sind die Betriebsbedingungen für den Sensor bei der Ermittlung des Hauptfehlers nahezu ideal. Daher muss jedes Kalibrierlabor über die Möglichkeit verfügen, diese zu regulieren. Um beispielsweise die Temperatur in einem Raum zu regulieren, werden Mikroklimageräte (Heizung, Klimaanlage etc.) eingesetzt. Aber welche Messwerte der Sensor wir unter realen Betriebsbedingungen in der Anlage erhalten, beispielsweise bei +80 °C oder -30 °C, ist fraglich. Die Antwort auf diese Frage gibt der Indikator zusätzlicher Fehler, das auch in TU und GOST standardisiert ist.
Zusätzlicher Fehler- Abweichung der Umrechnungsfunktion durch eine Einflussgröße (Temperatur, Druck, Vibration, Funkstörungen, Versorgungsspannung etc.). Berechnet als Unterschied(ohne Berücksichtigung des Vorzeichens) zwischen dem Fehlerwert bei Arbeitern(tatsächliche) Messbedingungen und den Fehlerwert unter normalen Bedingungen.
Natürlich beeinflussen alle Betriebsbedingungen das Ausgangssignal. Bei Drucksensoren (Messumformern) ist jedoch die Abweichung der Umgebungslufttemperatur der bedeutendste Effekt. In GOST 22520 wird der zusätzliche Fehler für jede Abweichung von 10 °C von den Normalbedingungen (d. h. von 23 °C) normalisiert. Toleranzen nach GOST sehen so aus:

Wenn der Sensor diese Toleranzen bei der Temperaturprüfung erfüllt, entspricht er „GOST 22520“, was in den meisten Fällen in der Dokumentation des Sensors steht.
Analysieren wir die Genauigkeit des Sensors, der GOST 22520 entspricht, wenn er der Temperatur ausgesetzt wird. Beispielsweise kann ein Sensor mit einem Grundfehler von 0,5 % und einem Betriebstemperaturbereich von -30 bis +80 °C bei 30 °C einen Fehler von 0,5 + 0,45 = 0,95 % bei 40 °C aufweisen (Abweichung von 2 Dez. °C) entsprechend 1,4 %, und bei 80 °C erhalten wir schließlich eine Genauigkeit von 3,2 % – das ist die Summe aus Haupt- und Zusatzfehler. Ich möchte Sie daran erinnern, dass wir es mit einem 0,5 %-Sensor zu tun haben und bei einem Betrieb bei 80 °C eine Genauigkeit von 3,2 % erreichen (ca. 6-mal schlechter), und ein solcher Sensor erfüllt die Anforderungen von GOST 22520.
Die Ergebnisse sehen nicht sehr schön aus und werden den Käufer eines Sensors mit einer angegebenen Genauigkeit von 0,5 % sicherlich nicht erfreuen. Daher tun dies die meisten Hersteller thermische Kompensation des Ausgangssignals und die Anforderungen an zusätzliche Sensoren werden in den Spezifikationen für einen bestimmten Sensor verschärft. Fehler aufgrund der Temperatur. Für SENSOR-M-Sensoren legen wir beispielsweise in den technischen Spezifikationen eine Anforderung von weniger als 0,1 % pro 10 °C fest.
Zweck der Temperaturkompensation– zusätzlich reduzieren Fehler von Temperatur zu Null. Natur zusätzlich Temperaturfehler und Methoden zur Temperaturkompensation von Sensoren werden wir im nächsten Artikel ausführlich betrachten. In diesem Artikel möchte ich zusammenfassen.
Muss berücksichtigt werden Hauptfehler und zusätzlich abhängig von der geforderten Messgenauigkeit innerhalb Betriebstemperaturen Sensor Der zusätzliche Fehler jedes Sensors ist im Reisepass, in der Bedienungsanleitung oder in den Spezifikationen des Produkts zu finden. Wenn der Indikator zusätzlich ist Fehler werden darin nicht angegeben. Dokumentation für den Sensor, dann erfüllt er einfach die GOST-Anforderungen, die wir oben analysiert haben.
Man sollte auch unterscheiden Temperaturkompensationsbereich Und Betriebstemperaturbereich. Im Temperaturkompensationsbereich zusätzlich der Fehler ist minimal; wenn man den Temperaturkompensationsbereich überschreitet, gelten die Anforderungen wieder

Es ist klar, dass die Frage nach 4 Jahren nicht mehr relevant ist, aber so wie ich es verstehe, wurde bei +23 °C ein Fehler erhalten (25,04/25-1)*100 %= +0,16 % (in % der URL, also 25 MPa). ), bei +55 °C betrug der resultierende Fehler (24,97/25-1)*100 % = -0,12 %.

Und der Sensorfehler bei +23 °C wird auf 0,2 % der URL normalisiert, und bei +55 °C sollte er 0,2 % + 0,08 % * (55 °C – 23 °C)/10 °C = 0,456 % der URL betragen.

das heißt, es kann keine Probleme mit der Verifizierung geben (bei +23 °C haben wir +0,16 % mit einer Toleranz von +/-0,2 %, bei +55 °C haben wir -0,12 % mit einer Toleranz von +/-0,456 %). Bei +55 °C erwies sich das Gerät sogar als genauer als bei Normaltemperatur (+23 °C).

Das heißt, es kann keine Probleme mit der Verifizierung geben (bei +23°C haben wir +0,16% mit einer Toleranz von +/-0,2%...)

Alles scheint zu sein Lesungen vorgenommen in den Grundfehler passen , in diesem Fall gleich 0,05 MPa....

Es stellte sich folgende Frage: Der Drucksensor, der sich auf die Typprüfung für ein Messgerät vorbereitet...

Bei diesen Tests muss in diesem Fall die Richtigkeit und Gültigkeit des vom Entwickler dieses Sensors vorgeschlagenen MX... festgestellt werden zusätzlicher Sensorfehler aufgrund von Temperaturänderungen Umfeld...

Die Messwerte zeigten, dass der Hauptfehler des getesteten Sensors den vom Entwickler dafür vorgeschlagenen Wert der zulässigen Fehlergrenzen nicht überschritt – ±0,2 % oder in Absolutwerten ±0,05 MPa, aber

der erhaltene Wert des zusätzlichen Fehlers aus der Temperaturänderung für diesen Sensor übertroffen Der vom Entwickler vorgeschlagene Wert für die Grenzen des zulässigen zusätzlichen Fehlers:

Nach der Methode zur Berechnung des zusätzlichen Temperaturfehlers erhalten wir:

(24,97-25,04)/(25*0,1*(55-23)) * 100 = -0,0875 %, d. h. Der Sensor passt nicht in den zusätzlichen Temperaturfehler!!!

Diese. Der Entwickler ging davon aus, dass dieser Sensortyp vorhanden ist zusätzlicher Fehler aus einer Temperaturänderung von ±0,08 % der URL pro 10 °C, und als dieser Wert am ersten Sensor überprüft wurde, stellte sich heraus, dass er -0,0875 % betrug....

Hier stellt sich sofort die Frage, ob der Entwickler den Wert richtig eingestellt hat zusätzlicher Fehler ab einer Temperaturänderung von ±0,08 % der URL pro 10 °C ..., weil Es ist nicht erforderlich, den Gesamtfehler des Sensors bei einer Temperatur von +55 °C zu überprüfen, wie Sie es tun (stellen Sie sich vor, was passieren würde, wenn der erhaltene Wert des Hauptfehlers an der zulässigen Grenze für diesen Sensor liegen würde...), nämlich der Parameter, der normalisiert wird..., d.h. Größe Änderungen Fehler aus dem entsprechenden Änderungen Temperaturen....

Darüber hinaus ermöglichen die Messwerte lediglich die Abschätzung des zusätzlichen Fehlers durch Temperaturänderungen hoch ausgehend von der als normal angenommenen Temperatur +23°C.

Es ist auch notwendig, den zusätzlichen Fehler aufgrund von Temperaturänderungen abzuschätzen runter ausgehend von der als normal angenommenen Temperatur +23°C, d.h. bei -40°C, und diese Änderung beträgt nicht 32°C, wie bis zu einer Temperatur von +55°C, sondern 63°C..., also höchstwahrscheinlich der Wert des zusätzlichen Fehlers aus der Temperaturänderung runter das Ergebnis wird sogar größer sein als der für diesen Sensor ermittelte Wert hoch (-0.0875%)....

In der Regel wird der Zusatzfehler aus Temperaturänderungen für SI auf das Maximum der Zusatzfehler gesetzt hoch Und runter...., oder in seltenen Fällen zwei - verschiedene...

Daher ist es in diesem Fall notwendig, eine Reihe zusätzlicher Tests an einer repräsentativen Stichprobe der betrachteten Sensoren durchzuführen, um für sie (für diesen Sensortyp) einen ausreichenden zusätzlichen Fehler durch Temperaturänderungen festzustellen...