What is Sensor Calibration and Why is it Important?

Summary

传感器校准对于现代工艺流程工厂的运作至关重要，它能确保传感器准确测量流量、压力、温度等关键过程变量，从而让控制系统精确调整阀门、泵和其他执行器，保障工厂的安全高效运行。视频介绍了校准的概念、重要性以及如何通过“现状检查”和精确调整来最小化误差，强调了校准对于提高过程控制精度和保障过程安全的重要性。

Takeaways

• 🔍 传感器校准对于现代工艺流程工厂的运行至关重要，它能确保传感器准确地测量流量、水平、压力和温度等重要工艺变量。
• 📈 校准是通过一系列调整，使仪器或设备尽可能准确无误地运行，减少误差，即测量值与实际值之间的代数差。
• 🛠️ 传感器误差可能由多种因素引起，包括设备零点参考不准确、环境条件变化导致的量程偏移，以及机械磨损或损坏。
• 🔧 校准过程包括对传感器进行“现状检查”，即在进行任何调整之前先进行一次校准，以确定是否需要重新校准。
• 📊 进行“现状检查”时，使用精确的仪器生成0%、25%、50%、75%和100%的过程范围信号，并记录相应的输出信号，这称为“五点检查”。
• 🔄 检查滞后现象（hysteresis）时，记录并比较传感器输出在上升和下降过程中的偏差，以确保传感器的准确性。
• 🎯 如果测量偏差超过允许的最大偏差，就需要进行完整的校准。如果偏差在允许范围内，则不需要校准。
• 🔩 校准时需要使用非常精确的过程模拟器，如压力源，并使用电流表测量传感器的4-20 mA输出。
• 🔄 校准模拟传输器时，需要调整零点和量程，以减少测量误差。模拟传输器的零点和量程调整是相互影响的，因此校准是一个迭代过程。
• 📱 数字传输器允许通过调整模拟到数字转换器的输出（称为“传感器微调”）或数字到模拟转换器的输入（称为“4-20 mA微调”或“输出微调”）来校准。
• 🚀 校准后的误差会再次被图形化表示，以确保误差控制在规定的容忍范围内，从而确保工艺流程的高效和安全运行。

Q & A

现代工艺工厂中，工程师为何要指定传感器来测量过程变量？

工程师指定传感器来测量如流量、液位、压力和温度等重要的过程变量，以便过程控制系统能够调整阀门、泵和其他执行器，以维持这些量的适当值，并确保安全运行。

传感器校准的目的是什么？

传感器校准的目的是进行一系列的调整，使传感器或仪器尽可能准确地或无误差地运行，以确保传感的实际值能够被感知并传递给控制系统。

传感器测量误差可能由哪些因素引起？

传感器测量误差可能由多种因素引起，包括仪器可能没有正确的零点参考、电子设备随时间漂移、传感器范围的偏移以及机械磨损或损坏等。

为什么控制系统需要准确的传感器数据？

控制系统需要准确的传感器数据来做出正确的控制决策，如调整控制阀的输出或设置给料泵的速度，以保证过程的高效和安全运行。

传感器校准程序通常要求多久进行一次？

现代工艺工厂的传感器校准程序通常要求仪器定期进行校准，尽管校准可能需要相当长的时间，特别是当设备难以到达或需要特殊工具时。

进行“现状”检查的目的是什么？

进行“现状”检查的目的是在使用精确的仪器进行校准之前，对传感器进行一次校准，以确定当前的仪器校准是否在设备的公差范围内，从而决定是否需要重新校准。

“五点检查”是如何进行的？

“五点检查”是通过使用精确的仪器产生对应于传感器0%、25%、50%、75%和100%过程范围的过程信号，然后观察并记录相应的传感器输出，以毫安为单位。

如何检查传感器的滞后现象？

为了检查滞后现象，即传感器输出对于过程值在减小（'downscale'）时与增加（'upscale'）时不同的现象，需要记录对应于100%、75%、50%、25%和0%的输出信号，并计算每个检查点的偏差。

如果传感器的偏差大于允许的最大偏差，应该怎么办？

如果传感器的偏差大于允许的最大偏差，则需要进行完整的校准。

在校准模拟传感器时，通常使用什么类型的设备？

在校准模拟传感器时，通常使用非常精确的过程模拟器，如压力源，以及连接到过程侧的传感器，并使用电流表来测量传感器的4-20 mA输出。

数字传感器的校准如何进行？

对于数字传感器，可以通过调整模拟到数字转换器的输出（称为“传感器微调”）和/或数字到模拟转换器的输入（称为“4-20 mA微调”或“输出微调”）来调整传入的传感器信号。

校准后，传感器的最大偏差应降低到多少？

校准后，传感器的最大偏差应降低到规定的公差范围内，例如从0.38%降低到0.18%，确保在0.20%的公差范围内。