Калибровка датчика давления на объекте

Калибровка датчика давления на объекте — это определение действительных метрологических характеристик прибора прямо на месте эксплуатации, без демонтажа и отправки в лабораторию. При калибровке датчика давления к нему подводят давление ручной помпой, сравнивают показания с эталонным прибором в нескольких точках шкалы, оценивают погрешность и вариацию, а результаты заносят в протокол. Ниже разобраны отличие калибровки от поверки, схема с помпой, точки шкалы, допуск и типичные ошибки.

Калибровка и поверка: в чём разница

Калибровка и поверка — разные метрологические процедуры. Калибровка — это совокупность операций для определения действительных значений метрологических характеристик средства измерений; она добровольна и не является подтверждением соответствия. Поверка — обязательная процедура подтверждения соответствия обязательным требованиям для средств измерений, применяемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений.

Калибровка не заменяет поверку. Если датчик применяется в сфере государственного регулирования, он подлежит обязательной поверке независимо от того, калибровался ли он.

Калибровка на объекте

Калибровка на объекте (по месту эксплуатации) проводится переносным оборудованием без снятия датчика с технологической линии или с минимальным вмешательством. Она удобна, когда демонтаж затруднён, а также позволяет учесть реальные условия монтажа. При этом сохраняются те же требования, что и в лаборатории: прослеживаемость к эталонам, стабильные условия измерений и достаточный запас точности эталона.

Схема калибровки с помпой

Базовая схема объединяет источник давления, эталон и калибруемый датчик на одной линии. Давление создают ручной помпой (пневматической — для малых давлений, гидравлической — для высоких) либо задают грузопоршневым манометром. Через тройник к общей линии подключают эталонный прибор (образцовый манометр или эталонный модуль давления калибратора) и калибруемый датчик, чтобы оба находились под одним давлением.

1. Сборка линии. Помпа, эталон и датчик соединяются герметично через тройник; выпускают воздух из гидравлической линии.
2. Задание давления. Помпой поднимают давление до значения очередной точки шкалы и выдерживают для стабилизации.
3. Сравнение показаний. Фиксируют давление по эталону и соответствующий выходной сигнал датчика (ток или напряжение).
4. Расчёт погрешности. Определяют отклонение показания датчика от эталонного значения в каждой точке.

Эталон должен быть заметно точнее калибруемого датчика — это обеспечивает достоверность оценки. Выходной сигнал датчика (например, унифицированный токовый) измеряют эталонным измерителем или встроенным модулем калибратора.

Точки шкалы и ход

Диапазон измерений разбивают на равномерные интервалы и снимают показания в нескольких точках — как правило, пять точек: 0, 25, 50, 75 и 100 % диапазона. Каждую точку проходят на прямом ходе (повышение давления) и на обратном ходе (понижение), чтобы оценить вариацию (гистерезис) выходного сигнала.

Вариацию определяют как разность между погрешностью на прямом и на обратном ходе в одной и той же точке. Перед снятием нижней точки давление предварительно доводят до верхнего предела и выдерживают — это стабилизирует характеристику.

Погрешность и допуск

Точность датчика давления нормируют пределом допускаемой основной погрешности. Чаще всего её выражают как приведённую погрешность — отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению (обычно к диапазону измерений), в процентах.

Предел допускаемой основной погрешности выбирают из нормированного ряда: ±0,1; ±0,15; ±0,16; ±0,2; ±0,25; ±0,4; ±0,5; ±0,6; ±1,0; ±1,5 %. По этому пределу для конкретного диапазона вычисляют допускаемую абсолютную погрешность, с которой сравнивают результаты калибровки.

Вариация выходного сигнала не должна превышать предела допускаемой основной погрешности (для датчиков более грубых классов допускается меньшая доля от него). Превышение вариации указывает на гистерезис сверх нормы.

Протокол калибровки

Результаты оформляют протоколом (сертификатом) калибровки. Он фиксирует, при каких условиях и какими эталонами выполнена калибровка и каковы действительные характеристики датчика.

1. Идентификация. Тип, заводской номер датчика и диапазон; данные эталонов и сведения об их прослеживаемости.
2. Условия. Температура, атмосферное давление, влажность, среда, положение датчика.
3. Результаты по точкам. Заданное давление по эталону, показание датчика, погрешность на прямом и обратном ходе, вариация.
4. Оценка. Поправки к показаниям и неопределённость измерений; вывод о соответствии заявленному классу.

Типичные ошибки

• Негерметичность линии. Утечки не дают удержать давление; перед калибровкой линию проверяют на герметичность.
• Разность высот. Столб жидкости между эталоном и датчиком в гидравлической схеме вносит поправку на гидростатическое давление; приборы располагают на одном уровне или учитывают поправку.
• Недостаточная выдержка. Показания снимают до стабилизации давления и без прогрева датчика — результат искажается.
• Нестабильные условия. Вибрация, пульсации давления и перепады температуры увеличивают разброс.
• Слабый эталон. Эталон, близкий по точности к датчику, не обеспечивает достоверной оценки.