Impact de la pression statique sur les performances du transmetteur de différence de pression

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Une étude a été menée sur les performances des transmetteurs de différence de pression à différentes pressions statiques. Des courbes caractéristiques de plusieurs types de transmetteurs de différence de pression ont été étudiées expérimentalement à l’aide d’un manomètre à piston à différence de pression, et les résultats montrent que la pression statique a un impact significatif sur les performances des transmetteurs de différence de pression. A mesure que la pression statique augmente, la courbe caractéristique du transmetteur de différence de pression se courbe nettement vers le bas, et les recherches correspondantes ont une grande valeur de référence pour la production, le contrôle et l’application des transmetteurs de différence de pression. Les transmetteurs de différence de pression sont largement utilisés dans des secteurs tels que l’énergie, la chimie et la pharmacie. Ces instruments sont souvent liés à la sécurité industrielle et aux règlements commerciaux ; par conséquent, il est très important d’évaluer objectivement et scientifiquement leurs performances afin de garantir l’exactitude et la fiabilité de leurs mesures. En raison de facteurs tels que les performances des étalons, la mesure des transmetteurs de différence de pression se fait actuellement encore en termes de pression relative, c’est-à-dire qu’une pression est appliquée au côté haute pression (côté H), tandis que le côté basse pression (côté L) est ouvert à l’atmosphère, l’atmosphère servant de pression statique de référence pour la mesure ； Dans certains cas, on simule la mesure de pression négative en appliquant une pression positive depuis le côté à basse pression (le côté à haute pression étant ouvert à l’atmosphère). Dans les conditions d’utilisation réelles, des pressions différentes sont appliquées simultanément au côté haute pression et au côté basse pression, ce qui produit une différence de pression à différentes pressions statiques. Comme le mode de mesure traditionnel de la pression relative ne permet pas de refléter les conditions réelles de fonctionnement du transmetteur de différence de pression, il est également impossible d’évaluer ses performances réelles. Par conséquent, Changhui Instruments a utilisé un manomètre à piston à haute différence de pression statique du type DH.B249T pour effectuer une série d’essais sur les transmetteurs de différence de pression produits par trois entreprises sélectionnées, afin d’analyser les variations des courbes caractéristiques de sortie de ces transmetteurs sous différentes conditions de pression statique. Étude de l’influence de la pression statique sur les performances des transmetteurs de différence de pression yunrun.com.cn/tech/2229.html 1. Essais de stabilité des transmetteurs de différence de pression Les informations relatives aux transmetteurs de différence de pression utilisés dans les essais sont présentées dans le tableau 1. Afin de déterminer l’impact de la stabilité intrinsèque du transmetteur de différence de pression sur les résultats des essais, on a testé respectivement la stabilité à long terme du point zéro du transmetteur sélectionné et la stabilité du point zéro à différentes pressions statiques. Les données d’essai ont toutes été lues directement sur l’écran du transmetteur pour obtenir la valeur de pression, afin de réduire autant que possible l’influence de l’étalon sur la sortie du transmetteur. Tableau 1 Informations sur les transmetteurs de différence de pression Code Modèle du transmetteur de différence de pression Plage de différence de pression/kPa Pression maximale de fonctionnement/MPa Classe de précision A Changhui YR-ER101 0-50 16 Classe 0,075 B Fuji FKCS36V5 0-500 16 Classe 0,065 C Produit national JK3351 0-250 10 Classe 0,5 ① Stabilité à long terme du point zéro Des essais de stabilité du point zéro ont été menés pendant plus d’une semaine, sous conditions d’atmosphère normale, sur deux types de transmetteurs de différence de pression : le transmetteur en silicium monocristallin A et le transmetteur à microcapacité en silicium B. Les résultats des essais sont présentés dans la figure 1. http://yunrun.com.cn/upload/201810/29/201810291812081776.png Figure 1 Stabilité à long terme du point zéro des transmetteurs de différence de pression A et B. Les résultats montrent que le transmetteur en silicium monocristallin A a une plage de mesure de la différence de pression de 0 à 50 kPa, avec un décalage du point zéro inférieur à 0,008 % FS ； Le transmetteur à microcapacité en silicium B a une plage de mesure de différence de pression de 0 à 500 kPa, avec un décalage au zéro inférieur à 0,01 % FS, répondant ainsi à toutes les exigences des essais. ②Stabilité du point zéro du transmetteur de différence de pression à différentes pressions statiques. Des essais de pression statique ont été effectués sur les échantillons à des pressions statiques de 0, 3, 6, 9 et 12 MPa. Chaque groupe effectue 2 essais de montée en tension et 2 essais de descente en tension, avec des mesures effectuées de manière continue. Les résultats des essais du transmetteur de différence de pression en silicium monocristallin A et du transmetteur de différence de pression à microcapacité en silicium B sont présentés respectivement dans les figures 2 et 3. Figure 2 : Stabilité du point zéro du transmetteur de différence de pression en silicium monocristallin A à différentes pressions statiques
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Figure 3 : Stabilité du point zéro du transmetteur de différence de pression à microcapacité en silicium B à différentes pressions statiques
Les résultats montrent que la tendance de l’influence de la pression statique sur la sortie au point zéro est identique : à mesure que la pression statique augmente, l’impact augmente également, et la courbe caractéristique s’écarte progressivement vers une erreur négative. Ce devrait être une caractéristique typique d’un transmetteur de différence de pression. Le transmetteur A présente une dérive à zéro inférieure ou égale à 0,015 % FS à une pression statique de 12 MPa ； Le transmetteur B présente une dérive à zéro inférieure ou égale à 0,03 % FS à une pression statique de 12 MPa ； Le transmetteur C ne présentant qu’une résolution de 0,1 kPa, aucune dérive à zéro significative n’a été détectée. 2. Caractéristiques du transmetteur de différence de pression à différentes pressions statiques Pour le transmetteur de différence de pression sélectionné, on a mesuré respectivement les valeurs de sortie en différence de pression à des pressions statiques de 0, 3, 6, 9 et 12 MPa, afin d’évaluer l’impact de ces différentes pressions statiques sur l’erreur de la valeur de sortie. ①Transmetteur de différence de pression en silicium monocristallin Changhui YR-ER101 A : La figure 4 montre la valeur moyenne de 5 mesures du transmetteur de différence de pression en silicium monocristallin Changhui A à une pression statique de 0-12 MPa. On peut voir que, à une pression statique de 6 MPa, la courbe commence à s’incurver vers le bas, c’est-à-dire que l’erreur augmente progressivement de manière négative à mesure que la pression statique augmente. À une pression statique de 12 MPa, la courbe caractéristique s’incurve le plus fortement vers le bas ; à 50 kPa, les valeurs mesurées par le transmetteur de différence de pression dépassent déjà l’erreur maximale autorisée. http://yunrun.com.cn/upload/201810/29/201810291817374280.png http://yunrun.com.cn/upload/201810/29/201810291828380301.png Figure 4 : Caractéristiques de sortie du transmetteur de différence de pression en silicium monocristallin A à différentes pressions statiques. ② Transmetteur de différence de pression à microcapacité en silicium Fuji FKCS36V5 B. La plage de mesure de la différence de pression pour le transmetteur B est de 0-500 kPa. Comme le montre la figure 5, à mesure que la pression statique augmente, la courbe caractéristique se courbe de manière significative vers la valeur négative de l’erreur. Seule une pression statique de 0 MPa permet aux erreurs de mesure de rester dans la plage d’erreur autorisée par l’entreprise ; à une pression statique de 12 MPa, l’erreur dépasse déjà 0,25 % FS, soit 4 fois la valeur maximale d’erreur autorisée. Ce résultat est dû à la combinaison des normes de mesure et des caractéristiques du transmetteur. http://yunrun.com.cn/upload/201810/29/201810291818163572.png http://yunrun.com.cn/upload/201810/29/201810291825364308.png Figure 5 : Caractéristiques de sortie du transmetteur de différence de pression B à différentes pressions statiques ③ Transmetteur de différence de pression capacitif de fabrication nationale C : La plage de mesure de la différence de pression pour ce transmetteur est de 0-250 kPa ; les résultats des essais sont présentés dans la figure 6. http://yunrun.com.cn/upload/201810/29/201810291819533266.png http://yunrun.com.cn/upload/201810/29/201810291834262260.png Figure 6 : Caractéristiques de sortie du transmetteur de différence de pression capacitif C à différentes pressions statiques. La courbe des caractéristiques est similaire aux précédentes séries. L’erreur de mesure à une pression statique de 9 MPa a déjà dépassé les exigences de précision fixées par l’entreprise (note : aucun des transmetteurs de différence de pression mentionnés ci-dessus n’a reçu d’informations de l’entreprise concernant les variations autorisées de la courbe caractéristique en conditions de haute pression statique ; ici, l’analyse se base uniquement sur les résultats de mesure réels). Des mesures ont été effectuées sur les courbes caractéristiques de sortie des transmetteurs de différence de pression polymorphes sous différentes conditions de pression statique. Les expériences ont montré que tous les transmetteurs de différence de pression sont affectés par la pression statique ; si le point zéro subit un décalage sous l’effet de cette pression, cela indique que les courbes caractéristiques vont également changer. L’influence de la pression statique sur ces courbes se manifeste de la même manière : à mesure que la pression statique augmente, les courbes caractéristiques de sortie des transmetteurs de différence de pression s’incurvent nettement vers la valeur négative de l’erreur, au point que certains d’entre eux dépassent leur erreur maximale admissible même à la pression statique maximale testée. Les conclusions correspondantes ont une grande importance en tant que référence pour la production, le contrôle et l’utilisation des transmetteurs de différence de pression, et méritent une attention suffisante. Il est recommandé que les organismes de métrologie disposant des moyens nécessaires augmentent le nombre de transmetteurs de différence de pression testés, afin d’obtenir des données expérimentales plus complètes pour une analyse efficace et fournir une base technique fiable pour les normes de métrologie des transmetteurs de différence de pression.