圧力伝送器の標準試験方法

圧力トランスミッターをテストする方法には、通常、校正済みの圧力源を使用して既知の圧力値をトランスミッターに加え、同時に出力信号 (4 ～ 20 mA またはデジタル出力など) を測定することが含まれます。次に、測定された出力が理論値と比較されて、デバイスの精度が評価されます。この方法は、機器の受け入れ、日常的な校正、トラブルシューティングのために産業環境で広く使用されています。

たとえば、範囲が 0 ～ 10 bar の圧力トランスミッタの場合、5 bar が適用されると、理論上の出力は 12 mA になるはずです。実際の出力が 11.8 mA の場合、-0.2 mA の偏差があり、許容誤差に対して評価する必要があります。このポイントごとの比較により、デバイスのパフォーマンスを明確に理解できます。

試験装置の構成と精度のマッチング

圧力トランスミッターのテスト方法を実行する場合、テスト機器の精度は結果の信頼性に直接影響します。通常、測定の不確実性を最小限に抑えるために、基準機器は被試験デバイスよりも少なくとも 3 倍正確である必要があります。

• 圧力源: 手動圧力ポンプ (例: 0 ～ 25 bar の範囲) または自動圧力コントローラー
• 基準圧力計：精度0.05％FS以上
• 電流測定器：分解能0.001mA以上
• 電源：安定した24V DC（変動≤ ±0.5%）

0.1% FS 精度のトランスミッタのテストなどの高精度アプリケーションの場合は、少なくとも 0.03% FS 精度の基準機器を推奨します。このマッチング原理により、測定の不確実性が大幅に軽減されます。

さらに、接続チューブの密閉性も重要です。低圧ではたとえ軽微な漏れであっても目立たない場合がありますが、高圧では不安定になる可能性があります。

標準的な試験手順とデータ記録

圧力トランスミッターをテストする方法は、一般に、再現性とヒステリシス特性を評価するための圧力の増加と減少の両方のテストを含む、体系化された手順に従います。

ゼロチェックと初期状態の検証

圧力入力がゼロの場合、トランスミッタ出力は 4 mA に近くなるはずです。出力が 4.08 mA を示した場合、それはゼロ オフセットを示します。通常、許容されるゼロ偏差は ±0.05 mA 以内です。

テスト中、システムは安定した状態を保つ必要があります。たとえば、5°C の温度変化により、約 0.02% FS のドリフトが発生する可能性があります。

段階的な圧力増加とデータ収集

圧力を徐々に増加させて出力信号を記録することは、圧力トランスミッタをテストする方法の中心的なステップです。一般的なテスト ポイントには、フル スケールの 0%、25%、50%、75%、および 100% が含まれます。

• 0%: 4mA
• 25%: 8mA
• 50%: 12mA
• 75%: 16mA
• 100%: 20mA

変動を最小限に抑えるために、記録前に各ポイントを 10 ～ 30 秒間安定させる必要があります。データは通常、表形式で記録されます。

このデータセットは、エラー分布を視覚化し、送信機のパフォーマンスを評価するのに役立ちます。

減圧試験とヒステリシス解析

フルスケールに達した後、圧力を徐々に下げ、同じデータポイントを記録する必要があります。このステップは、ヒステリシス誤差を評価するために使用されます。

たとえば、50% スケールでの出力が圧力増加中に 11.90 mA、圧力減少中に 11.85 mA である場合、ヒステリシス誤差は 0.05 mA です。過度のヒステリシスは、内部の機械またはセンサーの問題を示している可能性があります。

試験方法の比較

圧力トランスミッタのテスト方法にはさまざまな方法が使用でき、それぞれの精度とアプリケーションシナリオが異なります。

研究室または生産環境では、自動化システムにより効率が大幅に向上します。たとえば、完全な校正サイクルは、手動テストの場合は 15 分以上かかるのに対し、約 5 分で完了できます。

エラーの種類とデータの解釈

圧力トランスミッターをテストする際、さまざまなエラー パターンはさまざまな問題を示しているため、それに応じて分析する必要があります。

• エラーゼロ: すべてのポイントが均一にシフトします。
• スパン誤差：フルスケールで偏差が増加
• 直線性エラー: 中域の偏差が大きくなります
• ヒステリシス誤差: 測定値の増加と減少の差

たとえば、すべての測定値が一貫して 0.1 mA 高い場合、それはゼロ オフセットを示します。フルスケール値のみが異なる場合は、スパンの問題を示唆しています。

一般的な問題とトラブルシューティング

圧力トランスミッタのテスト中にさまざまな異常状態が発生する可能性があり、体系的なトラブルシューティングが必要です。

• 不安定な出力: 電力変動または信号干渉が原因である可能性があります
• 応答が遅い: 漏れまたはセンサーの疲労の可能性があります
• 特定の範囲での大きな偏差: 非直線性を示します
• 最大出力に達しない: 機械的または内部の故障を示している可能性があります

たとえば、高圧で一貫して測定値が低い場合は、センサーの損傷または圧力供給が不十分であることを示している可能性があります。

テストの安定性を向上させるための実践的なヒント

いくつかの操作の詳細により、圧力トランスミッターのテスト方法の安定性と再現性が大幅に向上します。

• テスト前にデバイスを 10 ～ 15 分間ウォームアップします。
• 周囲温度を20±5℃に維持してください
• 振動や電磁干渉を避ける
• ステップごとに 10% FS を超えないように、徐々に圧力を加えます。
• 安定化後にのみデータを記録する

高精度のシナリオでは、これらの実践により測定誤差を ±0.05% FS 以内に減らすことができます。

テストの頻度とメンテナンス戦略

圧力トランスミッタのテスト方法も定期メンテナンスの一部です。テスト間隔はアプリケーションによって異なります。

• 重要なプロセス装置: 3 か月ごと
• 一般産業機器：6～12ヶ月ごと
• 高精度システム: 使用状況に応じて間隔を短縮

継続的な産業運用では、定期的なテストがパフォーマンスのドリフトを早期に検出するのに役立ちます。たとえば、石油化学プロセスでは、圧力偏差が 0.2% FS を超えるとプロセス制御に影響を与える可能性があり、より頻繁な校正が必要になります。

参考文献

• ISO 9001:2015。 品質管理システム – 要件 .
• IEC 61298-2。 プロセス測定および制御デバイス – 性能を評価するための一般的な方法と手順 .
• ANSI/ISA-51.1。 プロセス計測の用語 .
• 米国標準技術研究所 (NIST)。 圧力測定校正のガイドライン .
• オメガエンジニアリング。 圧力トランスミッターの校正およびテスト ガイド .
• フルーク株式会社 圧力校正ハンドブック .