摘要：在選擇和使用絕對壓力變送器時必須認(rèn)真考慮變送器的精度、量程、零為位漂移等方面。由于缺乏相關(guān)知識和經(jīng)驗(yàn)，許多APT用戶錯誤地選擇和使用APT時，他們的APT實(shí)際上并非在有效地工作。本文就結(jié)合我們在校準(zhǔn)絕對壓力變送器過程中的經(jīng)驗(yàn)，專門給出一些在選擇和使用APT中非常重要的建議，特別是區(qū)別于表壓（GPT）和差壓變送器（DPT）的特性，僅供相關(guān)技術(shù)人員參考。
關(guān)鍵字：絕對壓力變送器（APT），精度，測量范圍，
一引言
隨著社會自動化程度的提高，各類變送器被廣泛的采用，壓力變送器被廣泛采用的同時其性能也被大家所熟悉和掌握。壓力變送器又可分為表壓、差壓和絕對壓力變送器三種類型。檢定規(guī)程JJG882-1994中僅僅介紹了前兩種類型的壓力變送器，對絕對壓力變送器沒有詳細(xì)介紹。絕對壓力變送器具有區(qū)別于一般壓力、差壓變送器的特性，使用人員往往缺乏相關(guān)的知識，造成APT選用、使用和校準(zhǔn)方面的錯誤，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量或生產(chǎn)效率，在有些場合卻有可能造成非常嚴(yán)重的安全隱患。希望能夠引起相關(guān)人員的重視。本文首先介紹APT的基本特征，特別是區(qū)別于壓力變送器（GPT/DPT）的特征。然后在介紹在選用和使用中的注意事項(xiàng)。
二APT的基本特征
1零位漂移
將零位漂移作為第一項(xiàng)特征是因?yàn)樵擁?xiàng)是APT的區(qū)別于PT的最大之處，也是目前APT最難解決的問題。主要困難包括以下兩方面：1相對于表壓和差壓變送器，絕對壓力變送器零位更容易漂移，2只有在專業(yè)的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室和特定的裝置上才能進(jìn)行零位校準(zhǔn)，所以絕對壓力的零位情況如何在現(xiàn)場往往無法驗(yàn)證，除非出現(xiàn)輸出低于4mA情況，才能意識到該變送器零位已經(jīng)嚴(yán)重漂移，因?yàn)榻^對壓力不會出現(xiàn)負(fù)壓力。
為什么說相對于表壓和差壓變送器，絕對壓力變送器零位更容易漂移呢？首先在結(jié)構(gòu)上分析，以
ROSEMENT的3051型壓力變送器為例，其結(jié)構(gòu)原理為：變送器高、低壓側(cè)的隔離膜片和灌充液將過程壓力傳遞給灌充液，接著灌充液將壓力傳遞到傳感器中心的傳感膜片上。傳感膜片是一個張緊的彈性元件，其位移隨所受壓而變化（對于GPT和DPT器，大氣壓如同施加在傳感膜片的低壓側(cè)一樣）。APT低壓側(cè)始終保持一個參考壓力。所以對于GPT和DPT，傳感片兩端為對稱結(jié)構(gòu)，也就是容易實(shí)現(xiàn)零位的穩(wěn)定。對于APT低壓端需要保持一個參考壓力（一般高真空，根據(jù)儀表的測量范圍和精度確定真空度的要求）。這樣傳感片兩端為對非稱結(jié)構(gòu)，也就是無論是參考腔漏、放氣還是材料形變等因素都會造成現(xiàn)零位的不穩(wěn)定，也就是零位漂移。YOKOGAWA的EJA系列絕對壓力雖然和1151和3051測壓方式不同但都需要一個參考壓力，也為非對稱結(jié)構(gòu)。實(shí)際APT零位漂移情況我們通過ROSEMENT、YOKOGAWA、ABB、SEIMENS，DRUCK、FUJI等國內(nèi)外公司的200多只APT三年的校準(zhǔn)記錄統(tǒng)計(jì)，得出一年后不同量程的壓力變送器零位超差情況，（見圖1），其中Y軸為零位誤差大于變送器精度要求的變送器比例，X軸為變送器量程或測量上限，單位（kPa abs）。通過該圖表可以看出一年后APT的情況，即量程為200kPa（abs）以上APT零位漂移一般可以滿足要求，以后隨著量程減小不合格比例增大，對小于500Pa（abs）的APT一年后零位基本上都超過允許范圍。有許多APT零位甚至達(dá)到變送器零位限制位置。
秦山核電有限公司、寶鋼集團(tuán)有限公司、上海石化有限公司等單位都出現(xiàn)過因?yàn)榻^對壓力變送器測量壓力不準(zhǔn)造成產(chǎn)品質(zhì)量問題或生產(chǎn)不正常情況。通過我們檢測均是因?yàn)锳PT零位漂移造成的，通過零位調(diào)整成功解決了問題。目前以上公司都將其APT進(jìn)行定期送校，以保證零位和精度滿足要求。
2溫度影響
壓力儀表的測量精度受環(huán)境溫度影響也十分明顯。APT由于測壓元件的非對稱性，受溫度影響更大，特別是小壓力APT溫度影響更加明顯。但一般壓力變送器廠家不提供溫度系數(shù)技術(shù)指標(biāo)。所以在高精度要求的使用條件下，必須控制環(huán)境溫度在校準(zhǔn)溫度附近（20士2℃）。在環(huán)境溫度不能控制的條件下必須向供應(yīng)商索取相關(guān)資料，并計(jì)算溫度影響造成的測量不確定度，并最終合成測量不確定度。而不能簡單地用測量精度代替測量不確定度。對特殊使用環(huán)境APT，還應(yīng)該在特定環(huán)境溫度下進(jìn)行校準(zhǔn)。
有一些絕對壓力變送器專業(yè)廠家生產(chǎn)的APT帶有溫包系統(tǒng)，該系統(tǒng)將測壓元件加熱并控制在一定溫度（一般45℃以上，甚至100℃），這樣環(huán)境溫度低于該溫度時，可以大大降低環(huán)境溫度變化造成的影響。例如美國MKS公司，上海振太儀表有限公司等生產(chǎn)的高精度電容薄膜絕對壓力變送器。如果在這方面有特殊要求，建議采用該類型的APT。
3精度問題
精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)絕大多數(shù)APT的精度都可以達(dá)到各自的要求。
在確定APT精度時必須明確以下幾個參數(shù)：1）你要精確測量的壓力點(diǎn)或范圍P，2）在該壓力點(diǎn)的允許相對誤差A(yù)，3）預(yù)選擇APT的量程FS。然后可以確定APT精度A要求：
如果需要量程寬（例如10－１Pa~10５Pa），和相對精度要求（例如20%~50%），則建議采用熱傳導(dǎo)真空變送器。
另外，有些APT可以遷移量程比為100：1。但是必須認(rèn)識到遷移后的變送器精度等級將降低，具體精度指標(biāo)需要廠商提供。
三APT的校準(zhǔn)
根據(jù)以上介紹可知APT需要定期校準(zhǔn)，而JJG882-1994中對APT的校準(zhǔn)和檢定沒有特殊說明，在
此我們將介紹在APT校準(zhǔn)過程中需要區(qū)別于GPT和DPT的幾個方面。
1）需要一套真空系統(tǒng)，對于上限100kPa以上的APT，系統(tǒng)極限真空度達(dá)到1Pa，雙級旋片真空泵系統(tǒng)可以滿足要求。對于上限100kPa以上的APT校準(zhǔn)，需要10Pa~10Pa，該系統(tǒng)則需要分子泵+雙級旋片真空泵系統(tǒng)。
2）根據(jù)APT精度和量程，標(biāo)準(zhǔn)器可以選擇氣體活塞壓力計(jì)（有絕壓模式）、絕對數(shù)字壓力計(jì)或薄膜真空計(jì)以及各類真空標(biāo)準(zhǔn)裝置，但需要標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度小于被校APT精度的1/2。
3）被校APT的預(yù)熱，不同于其它變送器，由于結(jié)構(gòu)的不對稱，校準(zhǔn)APT需要比較長的預(yù)熱時間，以使其達(dá)到正常工作狀態(tài)。一般預(yù)熱時間不少于30min。特別對小量程的APT，需要更長時間的預(yù)熱，觀察零點(diǎn)輸出，不再向單方向減小或增大，方可開始校準(zhǔn)。
4）調(diào)零。一般變送器一年檢定周期后零位需要重新調(diào)整。調(diào)零前必須滿足以上三條，另外還需要聯(lián)系用戶征得客戶的允許。以變客戶對數(shù)據(jù)來集系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)修正。
以上四個方面是APT在校準(zhǔn)過程中區(qū)別于其它壓力變送器之處。
四結(jié)束語
本文所介紹的APT只要針對低壓力變送器，對于高壓力特別是200kPa以上的APT特性更接近與其它壓力變送器，可以根據(jù)相關(guān)資料選取和使用。現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個量的測量時首先要解決的問題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也應(yīng)當(dāng)合理配置。APT的定期校準(zhǔn)非常重要，校準(zhǔn)周期也應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體使用條件確定，一般不超過一年。
本文所介紹的相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，來源于有限的樣本，可能和實(shí)際情況有所出入，僅供相關(guān)人員參考。本文所統(tǒng)計(jì)的樣本也并非針對具體的哪個生產(chǎn)廠商和品牌，在此特做說明。
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