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在工控现场标定传感器应先了解传感器构造

时间:2021-10-13 点击次数:

在工控现场标定传感器应先了解其中的传感器构造,传感器获取现场信号的准确性直接影响到整个工业自动化系统的测量和控制精度。计算机系统接入模拟传感器输出的模拟电信号不应失真,以获取真实的现场信息。

本文提出了有针对性的位移传感器输入校准技术,根据传感器灵敏度计算硬件增益和通道增益,并通过软件校准。该方法通过工程实际验证,校准结果准确,操作方便,具有工程推广价值。

广泛应用于工业自动化生产、自动控制系统和非电力电测系统,在测控过程中发挥着重要作用。传感器获取现场物理信号的正确性直接关系到整个系统的测量精度。

传感器输入通道。

本文仅讨论模拟传感器,即输出模拟量电信号,不涉及数字传感器。

以力传感器(多为mv信号)为例。一是通过多路采样开关采样,进入放大器直流放大,最后将放大信号发送到ADC(模拟/数字转换器)。在此期间,必须采样快速瞬变的信号。ADC将放大的模拟电压信号转换为数字信号,并将数字信息发送到计算机系统。虽然它代表了各种物理参数值的大小,但它仍然必须通过标度(工程量转换)转换为原始参数的真实值来显示、计算和处理。

为了确保计算机系统能够获得真实的现场检测信息和系统的准确性,有必要采用不失真的转换方法获取真实的现场信息,并统一校准传感器输入通道的各个环节。

输入标定程序。

一般来说,位移输入没有类似反馈的内部硬件增益。

类似力传感器信号的放大通常通过位移反馈信号LVDT或电位计式)放大,但也需要计算增益,满量程的最大最小值保持在10V。

输入研究力传感器。连接计算机系统的力传感器是连接激励电压的惠斯通电桥。它可以输出以mv为单位的反馈信号[3]。该信号的强度与激励电压有关。如果激励电压为10V,则应提供非常准确的线性电源(内部或独立的外部电源)。力传感器的最终输出信号与力传感器上施加的外力成比例,即计算机系统测量的力信号。

力传感器的灵敏度由计量部门用标准测力机检定,并在力传感器检定证书中注明。例如,力传感器的灵敏度为1.9798mV/v。

然后确定硬件增益。MV级信号C获得最佳分辨率,MV级信号需要通过硬件增益放大,使信号尽可能接近10V的全范围。如表1所列,用户确定特定力传感器所需的增益非常简单。

对于具有确定灵敏度系数的力传感器,放大后的信号电压范围可以用以下公式计算:

放大信号电压=激励电压值×力传感器灵敏度×放大系数。

每一级放大系数都有相应的理想传感器灵敏度,可以给出最大的放大效果。例如,硬件增加500倍,相应力传感器的理想灵敏度为2mv/v。

V的信号超过2mV/V会导致总放大信号超过10V和A/D转换器输入饱和。这将被视为信号切断,因此无法实现全过程测量。可见500时放大系数最接近10V,说明没有信号被切断,所以是我们需要的最理想的放大系数。以下是几个方面。

2.1A/D转换器。

调理后放大传感器信号,将被送到ADC进行转换。由于放大器和ADC本身有轻微的误差,通常需要修改数字输出信号以获得更准确的信号。

2.2修正力传感器。

以10级20行表的形式进一步纠正反馈信号。该表用于修正力传感器的非线性,采用多步分段法。一般来说,力传感器的非线性区域出现在使用极限(100%量程)中,因此使用传感器校准增益和零偏差就足够了。

2.3力传感器零偏标定。

对于具有特定灵敏度的力传感器,以下例子的计算结果小于10伏,表明没有信号截断。例如:

10×1.934mV/V×500=9.670V10×2.321mV/V×250=5.800V,但±10V体测范围尚未达到。为了将反馈信号放大到满量程的最大和最小力,应使用力传感器校准增益(10级表)。

为了快速确定力传感器所需的校准增益,首先将相应的理想最大输入电压除以实际放大后的信号电压,然后将相应的理想灵敏度除以实际灵敏度。表3和表4是两种计算力传感器校准增益的方法值。

由于力传感器的静态零偏差或作用于力传感器的其他质量,在测量信号中可以看到零偏差。这种偏移可以通过输入10级表零偏列参数来消除,零偏移可以通过输入全量程百分比的力传感器来校准。

此后,软件中的读数将以满量程百分比或工程值的形式准确显示。

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