目前在壓力校準(zhǔn)的業(yè)界已經(jīng)廣泛使用高性能的數(shù)字式壓力校準(zhǔn)器,或壓力控制器作為各種壓力測量儀表的校準(zhǔn)儀器。根據(jù)計量檢定的規(guī)程,數(shù)字壓力控制器的不確定度一定要優(yōu)于被校準(zhǔn)儀器儀表的不確定度。因此,如何來考察數(shù)字壓力控制器的不確定度就是很關(guān)鍵了。這也就是引出本文章題目的原因。
這個問題乍看起來很簡單,但是在實際工作中卻經(jīng)常被混淆。而導(dǎo)致的結(jié)果是所選擇的壓力校準(zhǔn)器永遠(yuǎn)也達(dá)不到所要的指標(biāo),有的情況是由于對指標(biāo)錯誤的理解,而導(dǎo)致了選擇的錯誤,從而吃了啞巴虧。
關(guān)于數(shù)字壓力控制器的指標(biāo)各個廠家的表示方式五花八門。例如精確度或精密度,測量不確定度或精度,控制的不確定度(通常稱精度)等。
不論哪種表示的方式,其所要表示的含義大概有三類。
第一類的含義是數(shù)字壓力控制器的最佳測量不確定度。所謂最佳,就是在理想情況下的獲得的,而且可能是這種儀器可以達(dá)到的最好精度。那么這里面有很多問題或因素是沒有考慮在內(nèi)的。例如,這樣的精度指標(biāo)只是剛剛校準(zhǔn)完的指標(biāo),并不考慮一個月,半年或一年的指標(biāo)。也就是一個月或者半年以后就達(dá)不到這樣的精度了。再例如,當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化以后,例如30度,15度是否還可以獲得這樣的精度?還例如,所制造的儀器有多少可以達(dá)到這樣的指標(biāo),100臺里可能只有十分之一的數(shù)字壓力控制器可以達(dá)到這樣的指標(biāo),而其他是無法達(dá)到這樣的指標(biāo)。之所以列出這樣的指標(biāo)表示其廠家的最高水平,但是并不表示每臺儀器和環(huán)境稍微變化以后是否還可以或者大部分儀器都可以達(dá)到這樣的指標(biāo)。
第二類指標(biāo)表示的含義是傳感器的測量不確定度,或者最佳不確定度。這里要注意,他和第一類所表示的含義不同。這里所指的指標(biāo)只是傳感器本身的不確定度或者精度。對于數(shù)字壓力控制器來說,其原理都是內(nèi)部有高等級的壓力傳感器來完成測量,然后和被校準(zhǔn)的壓力儀表進(jìn)行對比測試來完成的。因此這種表示的方式只是內(nèi)置傳感器本身的精度,并不包括將傳感器安裝到數(shù)字壓力控制器里面后其他因素的影響,例如制造的工藝,測量電路的影響等。顯而易見,在上述兩個指標(biāo)中,傳感器的指標(biāo)應(yīng)該是最好的,但是是沒有實際意義的指標(biāo)。因為用戶要購買的不是傳感
器,而是最后的數(shù)字壓力控制器的測量指標(biāo)。而第一種指標(biāo)對用戶也缺少最后的意義,因為這是一個典型意義的指標(biāo),而不是普通意思的指標(biāo)。因為這個指標(biāo)用戶最后可能得不到。
第三類指標(biāo)是輸出壓力不確定度,它是數(shù)字壓力控制器的一個很重要的指標(biāo)。在進(jìn)行壓力的校準(zhǔn)過程中,要給被校準(zhǔn)的儀表提供一個精確的標(biāo)準(zhǔn)壓力,例如600kPa,這時數(shù)字壓力控制器輸出的壓力是否真的是600kPa呢?我們經(jīng)常把精力集中在數(shù)字壓力控制器的測量指標(biāo)上,實際上,輸出壓力不確定度才是數(shù)字壓力控制器的最根本指標(biāo),它是被校設(shè)備直接感受的壓力。
輸出壓力不確定度=測量不確定度+控制精度(或控制誤差)
數(shù)字壓力控制器都有控制誤差,為實際壓力和目標(biāo)壓力的最大偏差。動態(tài)控制誤差是限制壓力控制器水平的主要因素, 因為大多數(shù)數(shù)字壓力控制器給出的都是滿量程精度的控制誤差。要在寬量程范圍內(nèi)實現(xiàn)較低的校準(zhǔn)不確定度,則在較低壓力時控制誤差也必須很小。而多數(shù)數(shù)字壓力控制器僅提供“讀數(shù)精度的不確定度”或多只參考傳感器,但其壓力控制精度始終不變,這極大限制了在較低壓力下的輸出壓力不確定度。如果數(shù)字壓力控制器與活塞壓力計一樣給出的是讀數(shù)精度的控制誤差。即控制誤差在低壓下將減小,使得此時的輸出壓力不確定度不會變差。
數(shù)字壓力控制器理想的控制性能源自正截止壓力控制技術(shù),多年來這一技術(shù)通過軟硬件技術(shù)的發(fā)展得到了進(jìn)一步改良。比如數(shù)字壓力控制器以4倍增加的壓力測量速度進(jìn)一步提高了控制水平。在數(shù)字壓力控制器98%量程范圍內(nèi),輸出壓力不確定度幾乎等于測量不確定度,這對在寬量程內(nèi)實現(xiàn)低不確定度校準(zhǔn)才有意義。
綜上所述,在選擇數(shù)字壓力控制器時,首先看各重要技術(shù)指標(biāo)的表述方式是讀數(shù)精度還是滿量程精度;然后,不僅要看精度指標(biāo),更重要的是應(yīng)關(guān)注數(shù)字壓力控制器的測量不確定度和輸出壓力不確定度水平。此外,數(shù)字壓力控制器的長期穩(wěn)定性指標(biāo)也是直接反映儀器性能水平的重要因素,是不容忽視的重要指標(biāo)。
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