信号漂移会导致测量精度下降,具体原因及校准方法如下:
①信号漂移原因分析:
环境因素:
温度变化:环境温度剧烈波动(如从 20℃升至 40℃),会导致磁敏元件半导体特性变化(如霍尔元件灵敏度温度系数为 0.1%/℃,温度每变化 10℃,灵敏度变化 1%),输出信号漂移;变送器电路中的电阻、电容等元件受温度影响,参数发生变化(如电阻阻值偏差>5%),也会导致信号漂移。
湿度影响:高湿度环境(相对湿度>85%)会使磁敏元件引脚氧化,接触电阻增加,信号传输不稳定;湿气进入变送器电路,会导致电路漏电,输出信号漂移(如 4-20mA 信号从 12mA 漂移至 13mA)。
配件与电路因素:
磁敏元件老化:磁敏元件长期使用(超过 3 年),内部半导体芯片老化,线性度变差(非线性误差从 1% 增至 3%),信号漂移量>±0.2mA / 年;元件引脚焊点氧化,接触不良,信号时断时续,表现为漂移。
电路故障:变送器电路中的运算放大器、稳压管等元件老化,输出电压不稳定(如稳压管输出电压从 24V 漂移至 23V),导致信号漂移;电路中存在虚焊(如电阻焊点虚接),接触电阻随振动变化,信号波动漂移。
②校准方法:
准备工作:
环境控制:将液位计置于恒温恒湿环境(温度 20±2℃,相对湿度 45%-65%),静置 2 小时,消除环境因素对配件的影响;断开变送器电源,检查接线端子是否松动、氧化,松动时紧固(扭矩 0.8-1.2N・m),氧化时用砂纸打磨并涂抹导电膏。
设备准备:准备标准液位计(精度 ±0.1mm)、高精度万用表(精度 ±0.01mA)、标准磁体(磁场强度 2000Gs);将液位计排空介质,确保浮子处于空量程位置,连接变送器电源(24V DC)。
零点校准:
空量程校准:确认浮子在空量程位置,用万用表测量变送器输出信号,记录初始值(如 4.1mA);若为模拟量变送器,调节 “ZERO" 校准电位器,使输出信号稳定在 4.00mA(允许偏差 ±0.02mA);若为智能变送器,通过 HART 手操器或软件进入 “零点校准" 模式,输入标准空量程液位值,自动校准至 4.00mA。
稳定性验证:校准后保持浮子在空量程位置 30 分钟,每隔 5 分钟记录一次输出信号,波动范围≤±0.02mA 为合格;若波动过大,检查磁敏元件是否老化,老化时更换元件。
量程校准:
满量程校准:向液位计内注入介质至满量程(用标准液位计确认实际液位),测量变送器输出信号(如 19.8mA);调节 “SPAN" 校准电位器(模拟量变送器)或通过软件(智能变送器)输入标准满量程液位值,使输出信号稳定在 20.00mA(允许偏差 ±0.02mA)。
中间点验证:在量程范围内选取 25%、50%、75% 三个中间点,注入对应液位的介质,测量输出信号(如 25% 量程对应 8.00mA、50% 对应 12.00mA、75% 对应 16.00mA),允许偏差 ±0.05mA;若中间点偏差过大,检查磁敏元件线性度,线性度差时更换元件。
校准确认:校准完成后,连续运行 24 小时,每隔 4 小时记录一次空量程、满量程及中间点信号,均符合偏差要求则校准合格;若仍出现信号漂移,检查变送器电路元件,更换老化的电阻、电容、运算放大器等元件。