مشخصات دقت در ترانسمیتر فشار

ترانسمیترهای فشار به طور گسترده در صنعت فرآیند استفاده می شوند. مشخصات دقت در ترانسمیترهای فشار مدرن روز به روز در حال بهبود است.

اغلب مشخصات دقت تبلیغ شده تنها بخشی از حقیقت را شامل می شود. این فقط شامل برخی از مؤلفه های دقت است که بر دقت کلی تأثیر می گذارد که می توانید در عمل از ترانسمیتر فشار در برنامه خود انتظار داشته باشید.

در این مقاله، برخی از مشخصات دقت ترانسمیتر‌های فشار رایج و اجزای مختلف دقت را بررسی می‌کنیم تا دید گسترده تری پیدا کنید.

🔹ارائه دهنده: تیم تولید محتوای میراکنترل

زمینه دقت در ترانسمیتر فشار

«بازی‌های اعداد»  با مشخصات برخی ترانسمیتر‌ها انجام می‌شود، جایی که آنها یک عدد دقت را نشان می دهند یعنی فقط یکی از مؤلفه‌های دقت مهم است که باید در نظر بگیرید. در برخی موارد، این نمایش اعداد ممکن است گیج کننده باشند و تصور نادرستی از دقت عملی کلی که در برنامه خود به دست می آورید ایجاد کنند.

شاید رقابت و فروش برای بهترین اعداد دقت به این وضعیت منجر شده است، که برخی از تولید کنندگان یک عدد دقت “محدود” را ایجاد کرده و آن را روی جلد بروشور قرار داده و آن را در وب سایت خود تبلیغ می کنند.

به طور معمول، مشخصات یک ترانسمیتر فشار شامل چندین مؤلفه دقت است که باید هنگام در نظر گرفتن دقت کلی در نظر بگیرید.

همانطور که گفته شد، این مقاله برخی از مشخصات ترانسمیتر فشار رایج را بررسی می کند تا به شما ایده ای از نوع عوامل مهمی که باید در نظر بگیرید و از آنها آگاه باشید، ارائه دهد. همچنین، ما تعدادی اعداد مشخصات معمولی را برای اجزای مختلف دقت جزئی فهرست می کنیم.

از آنجایی که دقت ترانسمیتر فشار بر دقت تجهیزات کالیبراسیون شما تأثیر می گذارد، ما نیز این سؤالات دقت را از مشتریان دریافت می کنیم. مطمئناً کالیبراتور باید دقیق‌تر از ترانسمیتر فشاری باشد که با آن کالیبره می‌کنید، اما نسبت دقت بین این دو موضوعی است که افراد مختلف نظرات متفاوتی در مورد آن دارند. به هر حال، شما باید از عدم قطعیت کامل کالیبراسیون آگاه باشید و آن را در طول کالیبراسیون مستند کنید.

انتخاب تلورانس ترانسمیتر فرآیند شما باید بر اساس الزامات فرآیند باشد، نه بر اساس مشخصات ترانسمیتر فشاری که در آن مکان نصب شده است.

اجزای دقت ترانسمیتر فشار

دقت مرجع

اغلب یک عدد دقت “محدود” معمولاً روی جلد بروشور یا در وب سایت جداگانه ذکر شده است.

این را می توان “دقت مرجع” یا چیزی مشابه نامید که فقط برخی از بخش های دقت را شامل می شود، نه همه بخش ها. برای مثال فقط خطی بودن، پسماند بودن و تکرارپذیری را شامل می شود.

این “دقت در بهترین حالت” شامل تمام اجزای دقت عملی که باید در نظر بگیرید (موقعیت نصب، دمای محیط و غیره) نمی شود. بنابراین، فکر نکنید که این مشخصات همان چیزی است که می توانید در عمل از ترانسمیتر فشار هنگام نصب آن در فرآیند خود انتظار داشته باشید.

این “دقت در بهترین حالت” ممکن است برای دقیق ترین محدوده فشار برای دقیق ترین ترانسمیتر های فشار  با اعداد 0.04٪ یا حتی 0.025٪ محدوده باشد.

محدوده فشارهای مختلف

اغلب بهترین دقت (مرجع) فقط برای محدوده‌های فشار خاص معتبر است، نه برای همه محدوده‌های موجود. همچنین، ممکن است بر اساس نوع فشار متفاوت باشد، یعنی محدوده مطلق ممکن است با محدوده گیج متفاوت باشد.

در حالی که بهترین محدوده ها می توانند حتی 0.04٪ دقت برد داشته باشند، برخی از محدوده های دیگر از همان مدل ترانسمیتر فشار ممکن است، برای مثال، دقت 0.1٪ داشته باشند.

مشخصات دقت ممکن است برای محدوده های مختلف فشار موجود دو یا سه برابر شود. بنابراین، مطمئن شوید که دقت محدوده فشار مدل های دقیقی که استفاده می کنید چقدر است.

بازنگری

ترانسمیتر‌های HART (هوشمند) را می‌توان با نسبت وسیعی تغییر داد. اغلب می توانید ترانسمیتر فشار را با نسبت خاموشی 100:1 یا حتی بیشتر تغییر دهید. مشخصات دقت معمولاً به محدوده کامل یا با نسبت بازگشت محدود داده می شود.

اگر ترانسمیتر فشار HART (با خروجی mA) برای محدوده کوچکتر از محدوده کامل مجدداً بازنگری شود، معمولاً دقت را دقیق نشان نمیدهد. بنابراین، اگر ترانسمیتر فشار خود را مجدداً به محدوده کوچکتر از محدوده حداکثر تغییر دهید، به افزایش دقت کمک می کنید.

اثر دمای محیط

اکثر ترانسمیترهای فشار در شرایط محیطی مختلف در فرآیندها استفاده می شوند. همچنین، دمای محیط فشار ممکن است در طول استفاده بسیار متفاوت باشد.

مانند بسیاری از دستگاه‌های اندازه‌گیری، ترانسمیتر‌های فشار معمولاً نوعی ضریب دما دارند، یعنی یک جزء دقت وجود دارد که به دمای محیط بستگی دارد.

به نظر می رسد که وابستگی به دما اغلب در قالبی بسیار دشوار برای درک مشخص می شود. اما سعی کنید آن را درک کنید و از تامین کننده بپرسید که آیا نمی توانید آن را بفهمید.

به هر حال، با نگاه کردن به ترانسمیتر های مختلف، این ممکن است از مثلاً 0.01 درصد برد حتی تا 0.5 درصد برد متفاوت باشد. به نظر می رسد بدترین مدل ها نشان می دهند که اثر دما بیش از 1٪ محدوده است.

اگر دما در فرآیند شما بسیار متفاوت است، باید این را در نظر بگیرید.

اثر فشار استاتیک (خطی)

ترانسمیتر اختلاف فشار را می توان تحت شرایط فشار خط استاتیک استفاده کرد. این بدان معناست که هر دو ورودی فشار مشخصی دارند و ترانسمیتر فشار در حال اندازه گیری اختلاف بین دو ورودی است. در مقایسه با یک ترانسمیتر فشار گیج که فشار را در برابر فشار اتمسفر اندازه گیری می کند یا یک ترانسمیتر فشار مطلق که فشار را در برابر خلاء کامل اندازه گیری می کند.

یک ترانسمیتر اختلاف فشار ایده‌آل فقط تفاوت بین ورودی‌ها را اندازه‌گیری می‌کند، اما در عمل، فشار خط استاتیک حالت مشترک تا حدی بر خروجی تأثیر می‌گذارد.

اگر هر دو ورودی را برای فشار اتمسفر باز دارید، اختلاف فشار به طور طبیعی صفر است. همچنین، اگر فشار یکسانی (مثلاً 50 بار/psi) به هر دو ورودی اعمال شود، اختلاف فشار همچنان صفر است. در عمل، این فشار استاتیک تا حدودی بر خروجی ترانسمیتر فشار اثر می گذارد. بنابراین، با تغییر فشار خط، خروجی کمی تغییر می کند.

به طور معمول، بسته به مدل ترانسمیتر فشار، اثر فشار خط می تواند از 0.025٪ محدوده تا 0.4٪ از محدوده باشد.

معمولاً فشار خط عمدتاً صفر ترانسمیتر فشار را تغییر می دهد، اما تغییر قابل توجهی در دهانه ایجاد نمی کند. بنابراین، در کالیبراسیون، می توانید این اثر را با اعمال فشار یکسان (فشار کم و فشار بالا) به هر دو ورودی آزمایش کنید و ببینید که صفر چقدر تغییر می کند.

فشار خط همچنین ممکن است بر دهانه ترانسمیتر فشار تأثیر بگذارد، که کنترل و کالیبراسیون آن را بسیار دشوارتر می کند. برای کالیبراسیون به یک استاندارد اختلاف فشار نیاز دارد.

ثبات دراز مدت

تمام دستگاه های اندازه گیری با گذشت زمان به آرامی دقت خود را از دست می دهند. برخی بیشتر، برخی کمتر. این برای ترانسمیترهای فشار نیز صدق می کند.

برخی از ترانسمیترهای فشار دارای پایداری 1 ساله هستند، برخی حتی دارای مشخصات 5 یا 10 ساله یا حتی بیشتر هستند.

به عنوان مثال، ترانسمیتر فشاری که دقت مرجع 0.04٪ برد دارد، می تواند پایداری 1 ساله 0.2٪ برد داشته باشد. برخی از مدل‌های دیگر دارای 0.2 درصد سطح محدوده مشخصات مشابهی هستند که برای 5 یا حتی 10 سال اعتبار دارند.

بهترین موردی که من پیدا کردم به اندازه 0.01 درصد دامنه به عنوان پایداری 1 ساله بود.

بسته به اینکه چقدر ترانسمیتر فشار خود را مجدداً کالیبره می کنید، باید اثر پایداری طولانی مدت را در نظر بگیرید، زیرا ممکن است ترانسمیتر فشار قبل از کالیبراسیون مجدد بعدی (و تریم احتمالی) تا این اندازه جابجا شود.

اثر موقعیت (جهت) نصب

موقعیت نصب معمولاً بر دقت ترانسمیتر فشار تأثیر دارد. اکثر ترانسمیترهای فشار دارای مشخصاتی برای موقعیت نصب هستند.

به طور معمول، تغییر در جهت، صفر را تغییر می دهد و بر دقت دهانه تأثیر می گذارد. در عمل، جهت ترانسمیتر فشار در طول استفاده معمولی تغییر نمی کند. اگر ابتدا ترانسمیتر فشار را در یک کارگاه کالیبره کنید و سپس آن را در فرآیند نصب کنید، یا اگر ترانسمیتر فشار را برای کالیبراسیون مجدد از فرآیند خارج کنید، جهت گیری باید در نظر گرفته شود.

مطمئناً اگر ترانسمیتر فشار دارای دیافراگم سیل باشد، محل قرارگیری لوله های مویرگی تأثیر زیادی بر روی مقدار صفر خواهد داشت. باز هم، این چیزی نیست که در طول استفاده معمولی تغییر کند، اما اگر ترانسمیتر فشار از محل نصب خود خارج شود، ممکن است بر کالیبراسیون تأثیر بگذارد.

اثر لرزش

بسیاری از ترانسمیترهای فشار دارای مشخصاتی برای اثر ارتعاش هستند.

به طور طبیعی، این تنها در صورتی باید در نظر گرفته شود که ترانسمیتر فشار در یک مکان ارتعاشی نصب شده باشد.

اثر لرزش نسبت به دقت اغلب نسبتاً کوچک است و می‌توان آن را برای مثال «کمتر از 0.1 درصد برد» مشخص کرد.

اثر منبع تغذیه

یک ترانسمیتر فشار 2 سیم برای کار به منبع تغذیه خارجی نیاز دارد. به طور معمول، منبع تغذیه یک منبع تغذیه 24 VDC است.

ترانسمیتر ها معمولاً می توانند در محدوده ولتاژ تغذیه گسترده ای کار کنند که حتی تا 10 VDC نیز کاهش می یابد.

به هر حال، اگر ولتاژ تغذیه در حین کار تغییر کند، می تواند تأثیر کمی بر دقت ترانسمیتر فشار داشته باشد. اثر ولتاژ منبع تغذیه معمولاً کوچک است و به عنوان مثال می توان آن را به عنوان “کمتر از 0.01٪ دهانه در هر تغییر 1 ولت” مشخص کرد.

در عمل، اگر یک منبع تغذیه معمولی خوب دارید، این مشکلی نیست.

مشخصات دقت کل

برخی از ترانسمیتر ها دارای نوعی مشخصات “دقت کلی” هستند که شامل چندین جزء دقت رایج است. این می تواند شامل “دقت مرجع” ذکر شده قبلی و اثر دمای محیط و اثر فشار استاتیک/خط باشد. این نوع دقت کلی ارزش کاربرپسندتری دارد زیرا به دقت واقعی که از ترانسمیتر فشار انتظار دارید نزدیکتر می شود.

به عنوان مثال، مشخصات “دقت کل” می تواند 0.14٪ از محدوده باشد، در حالی که مرجع 0.04٪ است.

بنابراین به محض اینکه شما اثرات دما و فشار خط را در نظر بگیرید، دقت مرجع در ضریب 3 به 4 ضرب می شود.

مدل نمونه دیگری دقت مرجع محدوده 0.075٪ را ارائه می دهد، و زمانی که اثر دما در آن گنجانده شود، به 0.2٪ افزایش می یابد، و زمانی که اثرات فشار استاتیک نیز گنجانده شود، تا 0.3٪ محدوده می رسد.

اگر ترانسمیتر فشار این نوع مشخصات دقت “کل” را داشته باشد، به شما کمک می کند تا تصویر واقعی تری از نوع دقتی که در عمل انتظار دارید به دست آورید. حتی اگر دقت «کل» اغلب هنوز وجود ندارد، برخی از مؤلفه‌های دقت در اینجا فهرست شده‌اند.

آلودگی در استفاده

هنگامی که از یک ترانسمیتر فشار در فرآیندی برای اندازه گیری فشار استفاده می شود، خطر زیادی وجود دارد که غشای ترانسمیتر فشار توسط رسانه های فشار یا مقداری کثیفی آلوده شود. این نوع آلودگی می تواند تأثیر زیادی بر دقت ترانسمیتر فشار داشته باشد.

البته این چیزی نیست که بتوان آن را مشخص کرد، اما به هر حال در استفاده معمولی خطر بزرگی است. به خصوص، اگر تصمیم دارید یک دوره کالیبراسیون مجدد بسیار طولانی مانند چندین سال داشته باشید. بنابراین، علاوه بر مشخصات رانش بلندمدت ترانسمیتر فشار، این باید در تحلیل ریسک در نظر گرفته شود.

اگر ترانسمیتر فشار بسیار کثیف شود و شروع به اندازه گیری اشتباه کند، معمولاً آن را در نتایج اندازه گیری خواهید دید. اما اگر شروع به اندازه گیری کمی اشتباه کند، در استفاده معمولی به سختی متوجه آن می شود.

بهترین و بدترین نمونه

وقتی تمام مشخصات دقت مختلف ذکر شده در بالا را جمع آوری می کنید، به مشخصات دقت کلی واقعی می رسید که در عمل می توانید انتظار داشته باشید.

به طور کلی، هنگامی که اجزای عدم قطعیت مستقل را با هم ترکیب می کنید، قانون رایج استفاده از روش “مجموع ریشه مربع ها” (RSS) است. فقط جمع کردن همه اجزا با هم به عنوان یک مجموع مستقیم، بدترین سناریو خواهد بود و از نظر آماری، در عمل، احتمال زیادی وجود ندارد که همه اجزا در یک جهت در یک زمان باشند. بنابراین از این روش آماری RSS استفاده می شود.

برای به دست آوردن یک خلاصه در بهترین حالت، باید تمام مولفه های دقت کوچک را در نظر بگیریم و از مواردی که ممکن است مرتبط نیستند غافل شویم.

برای بدترین سناریو، باید تمام مؤلفه‌های دقت را حداکثر در نظر بگیریم و فرض کنیم که همه آنها وجود دارند.

دقت در بهترین حالت

برای به دست آوردن بهترین دقت، از مفروضات زیر استفاده شد:

• بهترین دقت مرجع را انتخاب کنید
• دقیق ترین مدل و محدوده را انتخاب کنید
• هیچ تغییری انجام ندهید -> هیچ تاثیری بر دقت ندارد
• از ترانسمیتر فشار در محدوده دمایی محدود، نزدیک به دمای محیط استفاده کنید. کوچکترین اثر دمای موجود را انتخاب کنید.
• فرض کنید هیچ اثر فشار استاتیک/خط (برای اندازه گیری گیج استفاده می شود) -> بدون اثر.
• فرض کنید هیچ اثر لرزشی -> بدون اثر
• منبع تغذیه خوب را فرض کنید -> بدون تاثیر
• شامل یک دریفت یک ساله

پس از بررسی مشخصات چندین ترانسمیتر فشار مختلف، به نظر می رسد که کوچکترین دقت ترکیبی که می توانم پیدا کنم، من را تا حدود 0.15 درصد از برد پایین می آورد. برای اکثر مدل‌های دیگر، به نظر می‌رسد که بهترین حالت تقریباً دو برابر آن است، بنابراین در بهترین حالت حدود 0.3 درصد محدوده است.

همچنین مدل های زیادی وجود دارند که دقت در بهترین حالت بالاتری دارند.

دقت در بدترین حالت

برای یافتن بدترین دقت، از مفروضات زیر استفاده شد:

• محدوده مدل/فشار را با بیشترین مشخصات دقت انتخاب کنید
• فرض کنید بازنگری اتفاق می افتد
• از محدوده با اثر دما بیشتر استفاده کنید
• فرض کنید از فشار استاتیک/خط استفاده می شود
• یک اثر لرزش کوچک را فرض کنید
• یک اثر منبع تغذیه کوچک را فرض کنید
• شامل یک دریفت یک ساله

باز هم، با نگاهی به مشخصات مختلف، به نظر می رسد که با اضافه کردن این مشخصات دقت در بدترین حالت، حدود 1٪ تا 1.5٪ دقت برد، با دقیق ترین ترانسمیتر ها، به دست می آوریم.

اما این رقم در برخی از مدل ها نیز می تواند بالاتر رود.

خلاصه

همانطور که قبلا ذکر شد، ترانسمیترهای فشار مدرن ابزار بسیار دقیقی هستند. به هر حال خوب است مشخصات دقت را دقیق بخوانید که شامل تمام اجزای مختلف است که بر دقت تأثیر می گذارد. از دست دادن این موارد آسان است و فقط به یک دقت نگاه کنید، به عنوان مثال، «دقت مرجع»، که در بازاریابی و سایر مطالب نشان داده شده است.

هدف از این مقاله بالا بردن آگاهی شما در مورد چیزهای مختلف است که بر دقت کلی شما در عمل تاثیر می گذارد.

البته، این موضوع در مورد تمام تجهیزات اندازه گیری صدق می کند، نه تنها برای ترانسمیتر های فشار. خواندن تمام مشخصات، از جمله تمام پاورقی ها با چاپ کوچک، همیشه خوب است.

برای سفارش و یا ترانسمیتر فشار و همچنین کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره رایگان با شماره های 88341674-021 | 88341172-021 تماس حاصل فرمایید.

منبع: