[Series] Hiệu chuẩn thiết bị đo lường (P1) - Liệt kê các khái niệm căn bản

Nếu bạn đã đọc qua bài viết: Hiệu chuẩn thiết bị đo lường những định nghĩa cơ bản có lẽ bạn đã được thiết bị những kiến thức nhất định về hiệu chuẩn. Đây sẽ là series giải thích chuyên sâu về hiệu chuẩn cho các bạn muốn mày mò thêm:

Khái niệm hiệu chuẩn thiết bị đo lường cơ bản

Hiệu chuẩn thiết bị đo lường khái niệm căn bản

Một số thuật ngữ thường được áp dụng trong đo lường, hiệu chuẩn thiết bị đo lường

Quá trình (Process)

Quá trình vật lý mà chúng ta muốn điều khiển hay đo đạc.

Ví dụ : hệ thống lọc nước, nồi hơi, hệ thống lộc dầu, hệ thống phát điện...

Biến hay biến quá trình (Process Variable, hay PV)

Những đại lượng vật lý mà chúng ta muốn đo trong quá trình (Process)

Ví dụ: áp suất, mức, nhiệt độ, lưu lượng, pH, vị trí, vận tốc, độ rung...

Điểm đặt, giá trị đặt (Setpoint, hay SP)

Giá trị mà chúng ta muốn biến quá trình PV duy trì tại đó. Hay nói cách khác, là giá trị "mục tiêu" của biến quá trình PV.

Phần tử cảm biến sơ cấp (Primary Sensing Element, or PSE)

Môt thiết bị cảm nhận trực tiếp biến quá trình và biến đổi những gì cảm nhận được sang một tí hiệu gần giống như điện áp, dòng điện, điện trở, lực cơ học, chuyển động..

Ví dụ: cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, ống bourdon, microphone, loadcell, biến trở...

Đầu dò (Transducer)

Một thiết bị chuyển đổi tín hiệu thiết bị đo lường tiêu chuẩn này sang tín hiệu thiết bị đo tiêu chuẩn khác , và hoặc thực hiện một vài quá trình với tín hiệu đó. Thường là biến đổi sang dạng rơ le

Ví dụ: biến đổi I/P ( biến đổi tín hiệu 4-20mA sang 3-15psi áp khí nén), biến đổi P/I ( chuyển tín hiệu khí nén 3-15psi sang tín hiệu 4-20mA),tính toán căn bậc hai tín hiệu đầu vào.

Lưu ý: Nói theo một cách khoa học Tranducer là thiết bị biến đổi dạng năng lượng này sang dạng khác, giống như microphone hay 1 cặp nhiệt điện. Hiển nhiên, trong đo lường công nghiệp chúng ta thường sử dụng "phần tử cảm biến sơ cấp" để miêu tả khái niệm này và dành từ " đầu dò" để đề cập cụ thể đến một thiết bị biến đổi các tín hiệu đo lường tiêu chuẩn.

Bộ chuyển đổi, bộ chuyển phát tín hiệu (Transmitter)

Một thiết bị biến đổi tín hiệu được tạo Bởi vì một phần tử cảm biến sơ cấp (PSE) thành một tín hiệu thiết bị đo lường tiêu chuẩn như áp suất khí nén 3-15psi, dòng diện moojt chiều 4-20mA, tín hiệu số... mà có thể truyền đến thiết bị hiển thị, thiết bị điều khiển hoặc cả hai.

Giá trị dưới và giá trị trên của dải đo (Lower-and Upper-Range Values), viết tắt tương ứng là LRV and URV

Các giá trị đo lường quá trình được coi là 0% và 100% của dải đo của 1 transmitter. Ví dụ, nếu bộ biến đổi nhiệt độ transmitter được hiệu chuẩn để đo dải nhiệt độ khởi đầu tại 300°C và chấm dứt tại 500°C, thì LRV sẽ là 300°C và URV sẽ là 500°C.

Zero and Span

Sự biểu đạt thay thế cho LRV và URV cho điểm 0% và 100% của dải đo hiệu chuẩn của thiết bị đo lường. Zero đề cập đến điểm đầu của dải đo thiết bị đo lường (tương đương LRV), trong khi Span diễn tả độ rộng của dải đo ( URV - LRV)

Ví dụ: nếu 1 bộ chuyển đổi nhiệt độ được hiệu chuẩn để đo nhiệt độ từ 300°C đến 500°C, thì Zero sẽ là 300 và Span sẽ là 500 -300=200°C.

Giới hạn dưới của dải đo (Lower Range Limit (LRL))

Đây là giá trị dưới của giá biến quá trình đo được mà bộ biến đổi có thể được cấu hình để đo. Nó khác với giá trị dưới của dải đo LRV.

Sửa đổi dải đo bộ biến đổi (Transmitter Re-ranging)

Chức năng cấu hình để đổi mới setup 4mA và 20mA của 1 bộ biến đổi.

Giới hạn trên của dải đo (Upper Range Limit (URL))

Đây là giá trị cao nhất của biến quá trình đo được mà bộ chuyển đổi có thể cấu hình để đo. Nó khác với giá trị trên của dải đo URV.

Dải đo hiệu chuẩn (Calibration Range)

Dải hiệu chuẩn của 1 bộ biến đổi được định nghĩa là "khoảng giữa các giới hạn mà bên trong là cái dại lượng đo, nhận và truyền đi, biểu hiện bằng các giá trị dưới và trên của dải đo.” các giá trị này được xác định bởi giá trị Zero và Span của transmitter. Giá trị zero là giá trị thấp nhất của dải đo. Ví dụ một bộ chuyển đổi áp suất đang được dùng để đo áp suất từ 0-500psi có dải hiệu chuẩn là 0-500pso.

Dải đo của thiết bị đo (Instrument Range)

Nó được xem là công suất của bộ biến đổi.

Ví dụ: nếu nhà phát triển thiết kế 1 bộ biến đổi áp suất để đo áp suất 0-700psi thì 0-700psi là dải đo của thiết bị đo. Trong trường hợp này thì bộ chuyển đổi chỉ đo được áp suất từ 0-700psi. Nếu vượt quá 700psi thì bộ biến đổi sẽ có nguy cơ bị hỏng do vượt quá công suất của nó. Dải hiệu chuẩn có thể giống hoặc khác dải của thiết bị đo. Ví dụ một bộ biến đổi áp suất có dải đo thiết bị ghi trên nhãn là 0-700psi và đầu ra là 4-20mA. Tuy vậy nếu kỹ thuật viên muốn thiết bị đo này sẽ được hiệu chuẩn cho 0-300psi =4-20mA. Khi đó dải đo hiệu chuẩn là 0-300psi còn dải đo thiết bị đo là 0-700psi. Trong ví dụ này thì điểm zero đầu vào là 0psi và diểm zero đầu ra là 4mA. Giá trị SPAN đầu vào là 300psi và span đầu ra là 16mA.

Bộ điều khiển (Controller)

Một thiết bị nhận tín hiệu biến quá trình PV từ 1 phần tử cảm biến sơ cấp (PSE) hay Bộ biến đổi (transmitter), so sánh tín hiệu này với giá trị muốn đạt được (được gọi từ giá trị đặt) và tính toán giá trị tín hiệu đầu ra thích hợp để gửi đến phần tử điều khiển đầu cuối (FCE) như một động cơ điện hay điều khiển van.