Een drukomvormer kalibreren

Kalibratie van de drukomvormer garandeert de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van het instrument. De metingen van de transducer kunnen onjuist zijn zonder de juiste kalibratie, wat leidt tot mogelijke fouten of onnauwkeurigheden in gevoelige toepassingen. Dit artikel is een stap-voor-stap handleiding voor het kalibreren van een drukomvormer. Lees ons artikel over drukomzetters voor informatie over de werking en het type drukomzetters.

Inhoudsopgave

• Apparatuur voor het kalibreren van drukomzetters
• Kalibratieproces voor drukomvormers
• Kalibratiecurve voor drukomvormer
• Hoe vaak een drukomvormer kalibreren
• Standaards en certificeringen voor transducerkalibratie
• FAQs

Apparatuur voor het kalibreren van drukomzetters

Apparatuur voor het kalibreren van drukomzetters bestaat meestal uit een drukgenerator, een referentiedruktransductor en kalibratiesoftware.

• Drukgenerator: Een drukgenerator produceert de vereiste druk voor kalibratie. Afhankelijk van de specifieke kalibratievereisten kan het een handpomp, een automatische pomp of een deadweight tester zijn.
• Referentiedrukopnemer: De referentiedrukopnemer heeft een nauwkeurig bekende prestatiekarakteristiek. Dit wordt gebruikt als vergelijkingspunt om de te testen drukopnemer te kalibreren.
• Kalibratiesoftware: Kalibratiesoftware registreert en analyseert de gegevens die tijdens de kalibratie worden geproduceerd. Deze software bevat vaak functies voor het beheren van kalibratieschema's, het opslaan van kalibratiegegevens en het genereren van rapporten.

Andere instrumenten zoals drukmeters en multimeters worden tijdens het proces gebruikt om respectievelijk de druk en de elektrische signalen te meten.

Er zijn ook compacte apparaten zoals draagbare kalibrators (Afbeelding 1) om de nauwkeurigheid van drukomzetters te controleren en aan te passen. Ze genereren bekende referentiesignalen die worden toegepast op het instrument dat wordt gekalibreerd. Door de meetwaarden van het instrument te vergelijken met het referentiesignaal kan de gebruiker aanpassingen maken om nauwkeurige metingen te garanderen in diverse veld- en industriële omgevingen.

Kalibratieproces voor drukomvormers

De kalibratieprocedure bestaat meestal uit het toepassen van bekende drukken op de transducer en het vergelijken van de outputwaarden met de corresponderende inputwaarden. Er worden aanpassingen gemaakt totdat de uitvoer nauwkeurig overeenkomt met de invoer.

1. Stel de transducer in: Plaats de transducer in een stabiele omgeving zonder trillingen of bewegingen.
2. Voorbereiding voor kalibratie: Oefen druk uit op de transducer, meestal ongeveer 90% van de maximale capaciteit. Als de maximale druk die het apparaat aankan bijvoorbeeld 10 bar is, breng het dan op een druk van ongeveer 8-9 bar. Houd deze druk ongeveer dertig seconden aan en laat de druk dan ontsnappen. Hierdoor presteert de transducer beter tijdens het kalibreren. Stel ook de basislijn van de transducer in op nul voordat u de kalibratie start.
3. Kalibratie:
   1. Verhoog de druk op de transducer in kleine stapjes.
   2. Gebruik een drukmeter om de toegepaste druk te registreren en een multimeter om de bijbehorende uitgangsspanning bij elke stap te meten. Herhaal dit totdat de volledige schaal van de transducer is bereikt.
   3. Het is belangrijk om de druk in dezelfde stappen te verhogen en verlagen om het gedrag van de transducer in beide richtingen vast te leggen.
   4. Geef het bij elk testpunt de tijd om tot rust te komen en te stabiliseren (ongeveer 30 seconden). Gebruik indien nodig meer testpunten om de kalibratienauwkeurigheid te verbeteren.
4. Controleren en registreren: Vergelijk de metingen met een referentieapparaat. Eventuele afwijkingen kunnen het gevolg zijn van kalibratiedrift (de geleidelijke verandering in de meetnauwkeurigheid van een instrument na verloop van tijd), defecte apparatuur, omgevingscondities, procedurefouten of problemen met referentieapparatuur. Documenteer de resultaten voor toekomstig gebruik.

Kalibratiecurve voor drukomvormer

Een kalibratiecurve voor een drukopnemer toont het verband tussen de drukingang en de elektrische signaaluitgang. Deze curve wordt vastgesteld door bekende drukingangen toe te passen, uitgangssignalen te registreren en deze gegevenspunten uit te zetten op een grafiek. De curve kan vervolgens worden gebruikt om de uitvoer te voorspellen op basis van gegeven invoer.

Kalibratiekrommen kunnen lineair of niet-lineair zijn, wat verschillende relaties tussen invoer en uitvoer aangeeft.

• Een lineaire kalibratiecurve toont een directe, proportionele relatie tussen invoer en uitvoer.
• Een niet-lineaire curve geeft een complexere relatie aan waarbij de output niet evenredig verandert met de input.

Factoren zoals temperatuurveranderingen, mechanische spanning en de leeftijd van het apparaat kunnen de nauwkeurigheid van de kalibratiecurve beïnvloeden. Regelmatige kalibratiecontroles helpen de nauwkeurigheid te behouden.

Voorbeeld

Overweeg het kalibreren van een drukomvormer met een volle schaal uitgang van 5V en een drukbereik van 0 tot 100 bar. Stel dat de ingangsdruk voor dit experiment wordt verhoogd in stappen van 20 bar (tabel 1). De grafiek in Figuur 2 toont de variatie van het elektrische uitgangssignaal bij een lineaire verandering van de ingangsdruk. De relatie kan echter ook niet-lineair zijn (de grafiek is dan geen rechte lijn) om verschillende redenen, zoals de mechanische eigenschappen van de materialen die in de transducer worden gebruikt, het ontwerp van de transducer en de omgevingsomstandigheden. Temperatuurveranderingen kunnen er bijvoorbeeld voor zorgen dat de materialen in de transducer uitzetten of krimpen, wat leidt tot niet-lineaire uitgangen.

Tabel 1: Een voorbeeld van de variatie in toegepaste druk en gegenereerde uitgangsspanning

Toegepaste druk (bar)	Uitgangsspanning (V)
0	0.00
20	1.00
40	2.00
60	3.00
80	4.00
100	5.00

Let op: De waarden in Tabel 1 zijn alleen ter informatie en komen mogelijk niet overeen met de resultaten van werkelijke experimenten.

Hoe vaak een drukomvormer kalibreren

De kalibratiefrequentie van een drukopnemer hangt af van verschillende factoren, zoals:

• Lokale, nationale of milieuregelgeving
• De reden voor kalibratie (kwaliteit, veiligheid of standaardonderhoud)
• Proces- en omgevingsomstandigheden

Bijvoorbeeld:

• Een drukopnemer die in een gesloten omgeving met stabiele omstandigheden is geïnstalleerd, kan elke 4 - 6 jaar worden gekalibreerd. Als hij echter buiten wordt geïnstalleerd, moet hij om de 1 - 4 jaar worden gekalibreerd, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden.
• Verminder het kalibratie-interval tot de helft als de drukomvormer een membraandichting op afstand heeft. Dit komt door de verhoogde mechanische spanning als gevolg van proces- of omgevingstemperatuurschommelingen en mogelijke fysieke schade aan het membraan.

Standaards en certificeringen voor transducerkalibratie

Normen

Kalibratiestandaarden voor de kalibratie van drukomzetters zijn vaste waarden die worden gebruikt om de metingen van het apparaat te vergelijken tijdens de kalibratie. Instanties zoals ISO of NIST definiëren deze standaarden. De kalibratie van drukomzetters moet worden uitgevoerd door een laboratorium dat is geaccrediteerd volgens ISO/IEC 17025, zodat gekwalificeerd personeel de kalibratie nauwkeurig uitvoert.

Certificeringen

Certificering is de formele erkenning dat een kalibratielaboratorium aan de eisen heeft voldaan en bekwaam is om kalibratietaken uit te voeren. De belangrijkste certificeringen zijn:

• ISO 9001: Stelt criteria op voor een kwaliteitsmanagementsysteem dat consistente prestaties en service garandeert.
• ISO/IEC 17025: Specificeert de algemene eisen voor de competentie van test- en kalibratielaboratoria.
• NIST traceerbare certificering: Verzekert de kalibratie van drukomzetters door te bevestigen dat de metingen nauwkeurig zijn volgens de normen van het National Institute of Standards and Technology.

Lees ons artikel over de selectie van drukomzetters voor meer informatie over de selectie van een omvormer voor een toepassing.

FAQs

Hoe kalibreer je een drukomvormer?

Pas bekende drukken toe met behulp van een referentiestandaard, registreer de meetwaarden van de transducer, vergelijk de ingangs- en uitgangswaarden en pas de uitgang van de transducer aan als deze afwijkt van de verwachte waarden.

Waarom moet de drukomvormer worden gekalibreerd?

Kalibratie garandeert nauwkeurige drukmetingen door eventuele afwijkingen in de uitvoer van de transducer te corrigeren, waardoor de betrouwbaarheid en precisie in diverse toepassingen behouden blijven.