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在工控現場標定傳感器應先了解傳感器構造

時間:2021-10-13 點擊次數:

在工控現場標定傳感器應先了解其中的傳感器構造,傳感器獲取現場信號的準確性直接影響到整個工業自動化系統的測量和控制精度。計算機系統接入模擬傳感器輸出的模擬電信號不應失真,以獲取真實的現場信息。

本文提出了有針對性的位移傳感器輸入校準技術,根據傳感器靈敏度計算硬件增益和通道增益,并通過軟件校準。該方法通過工程實際驗證,校準結果準確,操作方便,具有工程推廣價值。

廣泛應用于工業自動化生產、自動控制系統和非電力電測系統,在測控過程中發揮著重要作用。傳感器獲取現場物理信號的正確性直接關系到整個系統的測量精度。

傳感器輸入通道。

本文僅討論模擬傳感器,即輸出模擬量電信號,不涉及數字傳感器。

以力傳感器(多為mv信號)為例。一是通過多路采樣開關采樣,進入放大器直流放大,最后將放大信號發送到ADC(模擬/數字轉換器)。在此期間,必須采樣快速瞬變的信號。ADC將放大的模擬電壓信號轉換為數字信號,并將數字信息發送到計算機系統。雖然它代表了各種物理參數值的大小,但它仍然必須通過標度(工程量轉換)轉換為原始參數的真實值來顯示、計算和處理。

為了確保計算機系統能夠獲得真實的現場檢測信息和系統的準確性,有必要采用不失真的轉換方法獲取真實的現場信息,并統一校準傳感器輸入通道的各個環節。

輸入標定程序。

一般來說,位移輸入沒有類似反饋的內部硬件增益。

類似力傳感器信號的放大通常通過位移反饋信號LVDT或電位計式)放大,但也需要計算增益,滿量程的最大最小值保持在10V。

輸入研究力傳感器。連接計算機系統的力傳感器是連接激勵電壓的惠斯通電橋。它可以輸出以mv為單位的反饋信號[3]。該信號的強度與激勵電壓有關。如果激勵電壓為10V,則應提供非常準確的線性電源(內部或獨立的外部電源)。力傳感器的最終輸出信號與力傳感器上施加的外力成比例,即計算機系統測量的力信號。

力傳感器的靈敏度由計量部門用標準測力機檢定,并在力傳感器檢定證書中注明。例如,力傳感器的靈敏度為1.9798mV/v。

然后確定硬件增益。MV級信號C獲得最佳分辨率,MV級信號需要通過硬件增益放大,使信號盡可能接近10V的全范圍。如表1所列,用戶確定特定力傳感器所需的增益非常簡單。

對于具有確定靈敏度系數的力傳感器,放大后的信號電壓范圍可以用以下公式計算:

放大信號電壓=激勵電壓值×力傳感器靈敏度×放大系數。

每一級放大系數都有相應的理想傳感器靈敏度,可以給出最大的放大效果。例如,硬件增加500倍,相應力傳感器的理想靈敏度為2mv/v。

V的信號超過2mV/V會導致總放大信號超過10V和A/D轉換器輸入飽和。這將被視為信號切斷,因此無法實現全過程測量??梢?00時放大系數最接近10V,說明沒有信號被切斷,所以是我們需要的最理想的放大系數。以下是幾個方面。

2.1A/D轉換器。

調理后放大傳感器信號,將被送到ADC進行轉換。由于放大器和ADC本身有輕微的誤差,通常需要修改數字輸出信號以獲得更準確的信號。

2.2修正力傳感器。

以10級20行表的形式進一步糾正反饋信號。該表用于修正力傳感器的非線性,采用多步分段法。一般來說,力傳感器的非線性區域出現在使用極限(100%量程)中,因此使用傳感器校準增益和零偏差就足夠了。

2.3力傳感器零偏標定。

對于具有特定靈敏度的力傳感器,以下例子的計算結果小于10伏,表明沒有信號截斷。例如:

10×1.934mV/V×500=9.670V10×2.321mV/V×250=5.800V,但±10V體測范圍尚未達到。為了將反饋信號放大到滿量程的最大和最小力,應使用力傳感器校準增益(10級表)。

為了快速確定力傳感器所需的校準增益,首先將相應的理想最大輸入電壓除以實際放大后的信號電壓,然后將相應的理想靈敏度除以實際靈敏度。表3和表4是兩種計算力傳感器校準增益的方法值。

由于力傳感器的靜態零偏差或作用于力傳感器的其他質量,在測量信號中可以看到零偏差。這種偏移可以通過輸入10級表零偏列參數來消除,零偏移可以通過輸入全量程百分比的力傳感器來校準。

此后,軟件中的讀數將以滿量程百分比或工程值的形式準確顯示。

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