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十二步选购传感器

   日期:2012-12-03     来源:互联网    
核心提示:  选择一款设备来测试物理属性,如温度,会是一个混乱的过程。但是一些捷径和对细节的忽略可以使你获得真正的上等货。这里,按照时间

  选择一款设备来测试物理属性,如温度,会是一个混乱的过程。但是一些捷径和对细节的忽略可以使你获得真正的上等货。这里,按照时间次序记录的步骤,是我多数时候尝试利用的方法,尤其是在测量真的很重要的时候。其潜在观点和木匠的信条相似:两次测量,一次切割。

  第1步,建立测量跨度或范围要求

  找出你的测量范围以及任何容许的变化。许多厂商指定精确性或者不确定度作为测量范围的百分比。确定你理解这些规格的意义。许多供应商制作说明很快,并且在他们的文献中放宽了对一些术语的定义。一些供应商做得更好,然而仍有一些厂商忽略了某些对你的应用至关重要的细节:周围温度的影响,尤其是剩余温度系数;响应时间常数;或者是振动、无线电频率干扰或磁场的影响。

  第2步,在精确性和不确定性需求方面达成一致意见

  精度和分辨率发挥什么样的作用呢?你是否需要温度保持在±0.1℃,或者±1℃,或者±10℃ (或°F)?你或许需要查看各个传感器的可选项,并对每种候选类型做出误差分析。你或许需要做一些额外的调查工作来获得现实中可接受的公差。了解你所需要的精确性和精度将会使你有额外的收获,并使你能够检验并证实其他人告诉你的内容。

  在选择过程中涉及的每一个人,包括你的上级和操作人员,需要和你的需求意见保持一致。例如,一个热电偶恰好适合10°F精度的情况,但肯定不会在0.1°F的精度下使用它。另一方面,如果环境或者测试条件允许,一个电阻温度探测器(RTD)将处理0.1°F的精度。

  例如,如果你需要在RTD上利用连接线,你需要确定连接线的电阻不会对探测器加上导线的总体待测电阻产生重要的影响。如果很可能会有较大影响的话,你可能需要一个3或4线的结构。相反,这一点将影响你对读出器、发射器和/或数据记录单元的选择。哪一种将用于处理你的三线或四线RTD连接?

  第3步,确认测量条件的影响

  了解你所有的测量条件以及它们会对你的传感器可能造成的影响。这可以成就或毁掉一个测量,在工业或公共事业生产应用中尤其显著。特别是热电偶,如果被连接到补偿电缆上,而这些电缆要穿过很大的温度梯度范围,就能够产生各种可变偏压,或者是能够沿着加热的长度方向经受很高的温度,如在金属铠装、矿石绝缘器件等情况下。

  如果你不能使用接触设备,可以考虑一下非接触选择。同样,如果环境条件对于你欣赏的传感器来说太过严酷,要确保利用厂商提供的附件处理这些难题。在工业应用中,热、冷、粉尘含量以及振动是主要的负面影响因素,但是湿气、雨、雨夹雪以及雪在某些时候会使情况变得更糟糕。

  牢记利用接触和非接触传感器测量任何表面温度都是一个艰难的工作,存在很多潜在的误差源。实现很好的热敏接点有时比较困难,但是未能达到热敏接点会增加由于热电偶和RTD速度降低而导致的测量误差。但是,IR温度计能够忠实地跟随表面温度的变化,假设它们的响应时间常数足够小,在一些应用需求中,它们比接触式传感器更为优越。它们主要的局限(理论上)并不是时间响应,而是更恰当地应付表面发射系数和反射率,尤其是当被测温度和环境温度相似时。

  第4步,制作候选名单

  制作一个备选设备和系统类型的短名单。尽管只有一个会是你真正想要的,但是会有几种设备可以完成工作。包括所有那些看起来可接受的。

  但是现在,你需要认识到你的传感器实际上是一个多面系统的一部分。如果它将和一个控制系统连接,要保证和相关负责人检查后者,保证它们拥有一个通路节点来传送信号。无论何种硬件包含其中,任何系统的关键部分都是负责维护设备的人或部门,甚至是在你已经转移到下一个项目或工作后。他们或许需要在手头上拥有替换或备用的零件,例如在冷却线路中的空气或水过滤器。由于经常在连续运行的生产线上发生问题,他们或许还会建议使用一个冗余的传感器增加可靠性,防止发生灾难性故障。在24/7加工线上,你或许还需要警报器为设备提供服务性支持,除非已经有一个系统能提供这类的提示。你的支持团队也会希望间断性的对最初的校准确认提出建议,推荐信号源或者附加设备,并且/或者训练他们执行这一工作。

  第5步,回顾误差分析和折衷

  回顾,而且如果需要的话,对传感器进行误差分析,以确认你的候选传感器是否满足整体的测量和品质要求。这会产生一个循环,你需要回到步骤1和2并放宽或缩紧你的要求。有时候你需要面临折衷,例如更小的测量范围以获取更好的精确度,或者放宽精确性规定来补偿元器件的灵敏度及传感器自身周围的环境温度所带来的意料中的影响。你或许需要一个能够加热或制冷的定制外壳来应对极端环境。

  第6步,敲定测量规范

  确定让所有测量条件满足周围环境条件的要求。包括任何专用设备以及同外部的监视器、计算机及数据记录设备或控制系统相连的通信链接。如果有成本节约和维护或培训支持的要求,确定它们是最初报价的一部分。这就是精打细算所带来的利益:一份彻底详细的说明就是你接受或拒绝一套设备或系统的证明。最后,不要忘记坚持可追踪的校准证明。这或许是你能够有保证的将一份测量结果追溯到被认可的参考信息的唯一途径。

  第7步,征求出价

  通过对来自两家或四家合格供应商对报价的详细说明获得报价单。为了获取资格,供应商会满足你公司的采购部门制定的要求。至少,卖方必须是生意稳定,具有合理的专门技术,并得到几家参考用户的认同。它们必须建立测量质量评估程序。 

  第8步,同时选择设备和厂商

  回顾每个备选器件,同时提供的说明书来判定它们是否都符合条件,并仔细检查投标人没有着重指出的任何例外情况,这是很好的习惯做法。有时候,你做出的选择能使卖方再次审查他们的报价,并详细指出出现例外的原因。这使得直接见面变得很必要,这在你的职权范围内。在做出最终决定前,你还可以拜访卖方中的关键人士来衡量其经验及其对生产实践和产品的关注情况。

  第9步,检查

  在交付货款时检查你的传感器。它们是否满足厂家允诺的规格?你或许需要一些专门的工具或者模拟设备来模仿工艺参数和测量条件。

  第10步,安装

  这经常是测量工作最简单的一部分,但是有时会比设备自身的成本更高。在一条生产线中,布线成本可能会令人难以置信的高。无线过程发射器曾经在一些领域以及大型加工工厂中提供了很大的帮助,例如化学和石油管线,他们通常接入到工厂范围的网络系统中。

  第11步,委托

  关于委托没有太多可写的,但是它十分关键。许多现代设备拥有多路输出,既有数字的也有模拟的。你需要确定安装配线被正确完成。这意味着验证测试和信号输入来测试与外部设备的链接。安放、保护和任何设置(如响应次数、发射率或者发射率比值),以及其他设备细节都安装合适了吗?安装图正确吗?设备安装记录保证了维护人员的利益吗?他们需要核实适当的设置,以便在维修后的设备运行过程中进行检查。你是否和你的员工就维修和校准检查时间表及程序达成一致意见?你是否已经确认:一旦发生故障,就有马上解除问题的人?

  第12步,在线校验

  查证可以很简单也可以很复杂,就如利用IR温度计,因为只有很少的查证选择。概要:你需要另一种独立的方法,利用这种方法来比较新的传感器的测量结果。有时你需要做的就是在加工或产品被测量过程中收集包含物理和化学变化的测量信息。不过不要被那些利用不确定度低的参考测量方法所愚弄。

  最终思考

  如果有人已经完成了你想要做的工作,并且你所需要的全部就是一个替换传感器,这很有利。如果你正在开始一项崭新的试验,将是另外一种情形。或者你的前辈做的不如你所期望的那样彻底,但你现在有机会将不完善的安装转化成更正确和可靠的方法。我希望这篇文章提出的方法被证明是有帮助的。

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