Плавающий ноль в датчиках давления
2 месяца назад
1 мин.
0
Плавающий ноль в датчиках давления: физические причины, диагностирование и корректировка.
Плавающий ноль в датчиках давления представляет собой систематическое смещение базовой отметки измерения, при котором прибор формирует ненулевой выходной сигнал при отсутствии воздействующего давления. Это явление существенно снижает точность измерений и способно приводить к неправильной работе автоматизированных систем управления и регулирования.
Технические причины возникновения плавающего нуля
Смещение нулевой точки в датчиках давления может быть вызвано рядом физических и технологических факторов:
- температурная нелинейность чувствительного элемента;
- остаточная деформация мембраны после перегрузок;
- пластическая деформация чувствительного узла;
- изменение сопротивления в мостовой схеме (тензорезистивные датчики);
- изменение ёмкости сенсорных электродов (ёмкостные датчики);
- утечка или дегазация разделительной жидкости;
- нарушение герметичности измерительной полости;
- неисправность электроники усилителя или АЦП.
Смещение нуля особенно характерно для сенсоров с металлическими мембранами и тензорезистивными измерительными мостами.
Признаки и идентификация плавающего нуля
Для выявления плавающего нуля необходимо контролировать показания датчика при отсутствии давления на чувствительный элемент. Признак неисправности:
- наличие стабильного смещения на выходном сигнале;
- повторяемость ошибки независимо от режима работы;
- корректная динамика при нагрузке, но постоянное смещение нулевого уровня.
Плавающий ноль — это постоянная величина, а не случайные флуктуации сигнала.
Методы устранения и коррекции плавающего нуля
Коррекция может выполняться различными методами, в зависимости от типа датчика:
- Программная коррекция;
Используется для цифровых датчиков давления. Параметр нулевой точки пересчитывается в контроллере или во внутреннем микропроцессоре датчика.
- Аппаратная регулировка;
В датчиках старых поколений могут использоваться механические или потенциометрические корректирующие элементы.
- Термическая стабилизация;
Выдержка датчика при рабочей температуре для снятия внутренних напряжений.
- Восстановление герметичности;
При наличии разделителя среды выполняется удаление газовой фазы и повторная заливка рабочей жидкости.
- Замена мембраны или сенсора.
Если мембрана получила необратимую деформацию — узел подлежит замене.
Влияние температуры на плавающий ноль
Изменение температуры приводит к:
- дрейфу сопротивления в мостовых схемах;
- изменению модуля упругости мембраны;
- изменению объёма жидкости разделителя;
- изменению ёмкости измерительных электродов.
Поэтому современные датчики давления оснащаются:
- термокомпенсацией;
- цифровыми коррекционными коэффициентами;
- сенсорами температуры для алгоритмической коррекции.
Это позволяет минимизировать температурный дрейф нулевого уровня.
Диагностика на объекте без демонтажа
Для определения ошибки нуля рекомендуется:
- измерить показания датчика при сбросе давления;
- контролировать выходной сигнал при атмосферном давлении;
- сравнить показания с эталонным манометром;
- убедиться в отсутствии воздуха или жидкости в электрическом разъёме;
- проверить герметичность импульсной линии;
- визуально осмотреть мембранный узел.
Если смещение нуля воспроизводится стабильно — это признак внутреннего дефекта датчика.