温度一变压力读数就偏,这个偏差到底从哪来?能补回来吗?

客户问:我们的压力变送器装在户外,夏天被太阳晒,壳体能到六十多度,冬天又降到零下。同一个压力下输出就偏了不少。这个偏差是敏感元件本身带来的,还是安装不当造成的?能补回来吗?

一、温度影响的三条路径

其一,敏感元件本身。硅压阻芯片的灵敏度和零点都随温度变化,对应灵敏度温度系数与零点温度系数,两者都是非线性曲线,每片芯片的形状各不相同。其二,机械结构。弹性元件的弹性模量随温度上升而下降,波登管、膜片、活塞与活塞筒的配合间隙随热膨胀改变;活塞式压力计的有效面积也随温度变化,因此 JJG 59《活塞式压力计》要求在计算压力值时对有效面积作温度修正,并把温度测量引入的不确定度一并计入。其三,介质侧。隔离膜片与毛细管内的灌充硅油受热膨胀,会在膜片上附加一个虚假压力;引压管内液柱密度变化,也会改变传到传感器的差压。

二、补偿能做到什么程度

常见做法是在生产阶段做全温区多点标定:在若干温度点与压力点采集数据,用多项式拟合或分段查表,把零点与灵敏度的误差模型写入仪表。只在常温点标定、只做一阶线性补偿的仪表,往往在低温段和高温段残留较大误差,这也是两端偏、中间准这类现象的成因。补偿模型依据的是芯片自身温度,属于稳态模型。

三、现场为什么补不准:温度梯度

表内用于补偿的温度传感器测的是芯片附近温度。阳光直射、蒸汽伴热或靠近热源会形成温度梯度,芯片实测温度与模型所依据的温度不一致,补偿效果就会打折扣。措施包括加装遮阳罩、让表体远离伴热管线、剧烈变温之后等待热平衡再读数。

四、安装与维护要点

  • 测量蒸汽或高温介质时加装冷凝弯(虹吸管),使介质温度降到常温后再进仪表。
  • 引压管尽量短,两侧对称布置并一同保温,减少两侧温差引入的附加差压。
  • 按规程做温度影响试验与周期检定,确认补偿后的残余误差仍落在允许误差之内。

五、通用工程原则

先看温度范围,再看介质兼容性,接着确定准确度等级与仪表类型:温度范围决定是否需要远传隔离或冷凝结构,介质决定隔离膜片材质,精度要求决定标定方案与检定周期。具体型号交给供应商按上述边界条件确认即可。