差壓變送器的使用在工業(yè)生產(chǎn)中是普遍存在的，隨著生產(chǎn)中工藝要求越來越高，對于差壓變送器的度要求也在提高，目前在差壓變送器的計(jì)量和使用過程中，由于生產(chǎn)要求的提高速提高，出現(xiàn)了很多現(xiàn)實(shí)問題無法在現(xiàn)行的ｊｊｇ８８２－２００４《壓力變送器檢定規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）得到解釋。比如高精度、小量程范圍的差壓變送器，零位輸出如何確定，這在目前就是一個(gè)空白的有待研究的領(lǐng)域。為了解決用戶在生產(chǎn)中可能會遇到的此類問題，本文以使用為廣泛的二線制差壓變送器為例，對零位輸出的問題進(jìn)行分析研究。對徑向角度引起的差壓變送器的零位輸出問題進(jìn)行研究，研究結(jié)果顯示徑向角度對差壓變送器的輸出影響比較嚴(yán)重，微小的徑向角度都可能造成測量誤差超出大允許誤差的情況。針對以上引入的誤差的情況進(jìn)行分析，從技術(shù)角度保證差壓變送器的正確使用和計(jì)量，保證量值傳遞的準(zhǔn)確可靠。
２ 差壓變送器的原理
二線制差壓變送器（以下簡稱變送器）主要由感壓單元、信號處理與轉(zhuǎn)換單元以及顯示單元（有些不包含）組成，如圖１所示。其供電電壓為包含有２４ｖｄｃ的一個(gè)直流電壓范圍，在使用和計(jì)量過程中都默認(rèn)為２４ｖｄｃ供電，其輸出信號為４～２０ｍａ。流電壓范圍，在使用和計(jì)量過程中都默認(rèn)為２４ｖｄｃ供電，其輸出信號為４～２０ｍａ。圖１ 二線制差壓變送器組成示意圖變送器的信號輸出連接方式如圖２所示，在計(jì)量過程中有時(shí)會用過程儀表校驗(yàn)器替代電源、直流電流表部分。變送器的輸入部分連接如圖３所示，計(jì)量過程中往往會將壓力１選擇直接通大氣。使用過程中只有壓力１、壓力２，沒有壓力源部分。
３ 差壓變送器的計(jì)量
根據(jù)《規(guī)程》要求，在規(guī)定的環(huán)境條件下逐項(xiàng)完成外觀檢查、密封性檢查、絕緣電阻、絕緣強(qiáng)度、基本誤差、回程誤差、靜壓影響的計(jì)量檢定項(xiàng)目，密封性和絕緣強(qiáng)度僅在檢定中進(jìn)行，后續(xù)檢定可以不做。靜壓影響也是在檢定中進(jìn)行，后續(xù)檢定在必要時(shí)進(jìn)行。
簡單介紹變送器計(jì)量過程中的幾個(gè)容易出錯(cuò)的方面。１）檢定點(diǎn)的選擇：檢定點(diǎn)的選擇應(yīng)按量程基本均勻分布，一般應(yīng)包含上限值、下限值（或其附近輸入量程１０％以內(nèi)），不少于５個(gè)點(diǎn)。準(zhǔn)確度等級優(yōu)于０．１級的變送器應(yīng)不少于９個(gè)點(diǎn)。
２）每個(gè)檢定的標(biāo)準(zhǔn)輸出值ａｉ的確定，如式（１）所示：ａｉ＝４＋ ｐｉ－ｐ０ｐｍａｘ－ｐｃ（２ｄ－４） （１）式中：ｐｉ為第ｉ個(gè)檢定點(diǎn)的壓力值，單位ｐａ／ｋｐａ／ｍｐａ；ｐ０為下限點(diǎn)的壓力值，單位ｐａ／ｋｐａ／ｍｐａ；ｐｍａｘ為上限點(diǎn)的壓力值，單位ｐａ／ｋｐａ／ｍｐａ。
４ 差壓變送器計(jì)量中的問題研究
在日常計(jì)量中，發(fā)現(xiàn)變送器在計(jì)量中還存在一些《規(guī)程》中未涉及到，但是對計(jì)量和科研生產(chǎn)卻存在較大影響的問題，如變送器零位輸出受安裝角度影響的問題。在實(shí)驗(yàn)室計(jì)量過程中，尤其是高精度、小量程（尤其是微壓范圍）的變送器計(jì)量過程中，零位輸出如何確定，這類現(xiàn)象就很容易出現(xiàn)。
以某品牌某型號的變送器為例進(jìn)行說明［９］。被選擇的變送器的穩(wěn)定性和重復(fù)性都很好，環(huán)境因素不發(fā)生變化（主要是安裝角度）的情況下，６ｈ內(nèi)輸出飄移小于０．００１ｍａ，回程誤差及重復(fù)性誤差都小于０．００２ｍａ。其準(zhǔn)確度等級為０．０７５％，測量范圍０～１００ｋｐａ，供電電壓２４ｖｄｃ，輸出４～２０ｍａ，輸出大允許誤差為±０．０１２ｍａ［１０］。將變送器的ｈ端安裝在壓力源上，檢定介質(zhì)為空氣，ｌ端通大氣，當(dāng)壓力源壓力為０時(shí)，變送器標(biāo)準(zhǔn)示值調(diào)整為零，標(biāo)準(zhǔn)輸出調(diào)整為４．０００ｍａ。安裝變送器的位置由于外力影響發(fā)生了微小角度的徑向偏轉(zhuǎn)，瞬間輸出就發(fā)生了很大的變化（甚至出現(xiàn)超差），而且想再找回４．０００ｍａ輸出的位置就比較難了。
為了驗(yàn)證差壓變送器的位置變化對變送器輸出的影響。就以此變送器為實(shí)驗(yàn)樣本做了以下幾組實(shí)驗(yàn)［１１－１２］，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，環(huán)境溫度：２０℃，實(shí)驗(yàn)中６ｈ內(nèi)溫度變化不大于１℃，相對濕度５７％ ｒｈ，壓力源：５～２５０ｋｐａ，０．０２級活塞式壓力計(jì)１臺，３等水平儀１只。實(shí)驗(yàn)中使用水平儀對安裝位置徑向水平進(jìn)行測量，橫向保持不變。實(shí)驗(yàn)一對實(shí)驗(yàn)樣本安裝（用水平儀保證水平）在標(biāo)準(zhǔn)壓力源上，使用ｈａｒｔ手操器進(jìn)行零點(diǎn)和滿量程的調(diào)整后，分別進(jìn)行兩次測量（間隔１ｈ）。測量結(jié)果如表１所示。
表１ 實(shí)驗(yàn)一測量數(shù)據(jù)
實(shí)驗(yàn)二在實(shí)驗(yàn)一第２次測量完之后，在ｌ端所在的儀表與支撐物接觸面之間加入一張ａ４紙（用水平儀測量，仍然保持水平位置），分別進(jìn)行兩次測量（兩次間隔１ｈ）。測量結(jié)果如表２所示。
表２ 實(shí)驗(yàn)二測量數(shù)據(jù)
實(shí)驗(yàn)三在實(shí)驗(yàn)二第２次測量完成之后，去掉ｌ端加入的ａ４紙，在ｈ端所在的儀表與支撐物接觸面之間加入一張ａ４紙（用水平儀測量，仍然保持水平位置），分別進(jìn)行兩次測量（間隔１ｈ）。測量結(jié)果如表３所示。
表３ 實(shí)驗(yàn)三測量數(shù)據(jù)
綜合上述３組實(shí)驗(yàn)的測量數(shù)據(jù)，可以明確得到結(jié)論：此類差壓變送器零位輸出受安裝角度影響很大，３組實(shí)驗(yàn)的測量數(shù)據(jù)都基于此變送器水平位置安裝（水平儀的誤差范圍內(nèi)），測量得到的。但同一測量點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)的大差值達(dá)到了０．００４ｍａ，而其大允許誤差為±０．０１２ｍａ，６ｈ內(nèi)輸出飄移小于０．００１ｍａ。因此引入的誤差對計(jì)量和科研生產(chǎn)的影響就可想而知了。
５ 差壓變送器的正確計(jì)量與使用
在日常計(jì)量工作中，經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的問題，將變送器水平安裝在壓力源上，壓力源壓力為０時(shí)，變送器零位輸出嚴(yán)重超差，將變送器徑向微調(diào)一個(gè)角度，變送器輸出值恢復(fù)正常，這種狀態(tài)下，完成整個(gè)計(jì)量檢定過程，檢定結(jié)果為合格。為了保證變送器的正確使用，作為計(jì)量人員，這一情況應(yīng)及時(shí)與變送器的用戶進(jìn)行溝通。一般有兩種情況：
１）跟用戶溝通后，確定用戶使用位置是活動(dòng)的，且用戶不要求對變送器的輸出進(jìn)行調(diào)整，微調(diào)徑向安裝角度，保證零位輸出值正常，完成計(jì)量檢定，應(yīng)在檢定證書中體現(xiàn)水平位置零點(diǎn)輸出值，給出備注，使用中安裝完成后，對零點(diǎn)進(jìn)行測量，保證零點(diǎn)輸出在某點(diǎn)的某一允許誤差范圍內(nèi)才能正常使用。
２）跟用戶溝通后，確定用戶可以保證水平安裝，對差壓變送器在水平狀態(tài)下進(jìn)行零點(diǎn)和滿量程的調(diào)整，完成計(jì)量檢定，需要在檢定證書中體現(xiàn)水平位置未調(diào)整之前零點(diǎn)的輸出值，給出備注，此變送器使用中安裝使用，必須保證徑向水平，保證零點(diǎn)輸出值在某一允許誤差范圍內(nèi)才能正常使用。
６ 結(jié) 論
由于差壓變送器的計(jì)量和使用中存在零位輸出受安裝角度影響的問題，現(xiàn)有《規(guī)程》中沒有明確規(guī)定，對計(jì)量和使用都存在一些誤讀和誤導(dǎo)。所以有必要對差壓變送器單獨(dú)設(shè)立檢定規(guī)程，或設(shè)立對應(yīng)的技術(shù)規(guī)范對現(xiàn)有規(guī)程進(jìn)行補(bǔ)充，對差壓變送器安裝的徑向角度做出相應(yīng)規(guī)定，保證差壓變送器計(jì)量量值傳遞準(zhǔn)確可靠，為科研生產(chǎn)保駕護(hù)航。