差压变送器广泛应用于电力、化工和医药等行业中，这些仪表往往涉及到工业安全和贸易结算等，因此，客观科学的评价它们的性能，确保计量性能的准确性和可靠性是非常重要的。由于受限于标准器的性能等诸多因素，目前针对差压变送器的计量仍是按照表压的形式进行，即在高压端(H端)施加压力，低压端(L端)通大气，以大气压作为参考静压来测量；在某些情况下，通过从低压端输入正压(高压端通大气)来模拟负压测量。而实际使用工况为高压端和低压端同时施加不同的压力值，在不同静压下输出差压值。由于传统的表压测量模式无法反映出差压变送器的真实工况，也就不能反映差压变送器的真实性能。因此昌晖仪表利用DH.B249T型高静压差压活塞式压力计对选取的三家企业生产的差压变送器进行了一系列的试验，分析在不同静压条件下差压变送器的输出特征曲线变化。
1、差压变送器的稳定性试验
试验所选取的差压变送器的信息如表1所示。为了确定差压变送器自身的稳定性对试验结果的影响，对所选取的差压变送器的零点长期稳定性和不同静压下零点稳定性分别进行了试验。试验数据均通过变送器显示屏直接读取压力值以尽可能减小标准器对变送器输出的影响。
表1差压变送器信息
代号 差压变送器型号 差压范围/kPa 最大工作压力/MPa 准确度等级
A 昌晖YR-ER101 0-50 16 0.075级
B 富士FKCS36V5 0-500 16 0.065级
C 国产JK3351 0-250 10 0.5级
①零点长期稳定性
对单晶硅差压变送器A和硅微电容差压变送器B两台差压变送器在大气压条件下进行超过1周的零点稳定性试验，试验结果如图1所示。
图1 差压变送器A、B零点长期稳定性
结果表明：单晶硅变送器A差压测量范围0～50kPa，零点漂移小于0.008%FS；硅微电容变送器B差压测量范围0-500kPa，零点漂移小于0.01%FS，均符合试验要求。
②差压变送器在不同静压下的零点稳定性
在不同的静压0、3、6、9、12MPa条件下对样品的零点进行了静压试验。每组分别进行2次升压和2次降压试验，测量连续进行。单晶硅差压变送器A和硅微电容差压变送器B试验结果分别如图2和图3所示。
图2 单晶硅差压变送器A不同静压下零点稳定性
图3 硅微电容差压变送器B不同静压下零点稳定性
结果表明：静压对零点输出的影响趋势是相同的，即随着静压的增大，影响量也逐渐增加，并且特征曲线逐渐向负误差方向偏离。这应是差压变送器的典型特征。变送器A在12MPa静压下零漂不大于0.015%FS；变送器B在12MPa静压下零漂不大于0.03%FS；变送器C由于显示的分辨率只有0.1kPa，未能发现明显的零漂。
2、不同静压下的差压变送器的特性
对所选取的差压变送器，分别测量在静压0、3、6、9、12MPa条件下的差压输出值，并评定不同静压对差压输出值的误差影响。
①昌晖YR-ER101单晶硅差压变送器A
图4是昌晖单晶硅差压变送器A在静压0-12MPa的5次测量的平均值。可以看出，静压6MPa时曲线开始向下弯曲，即随着静压的增加误差在逐渐负向变大。静压12MPa时，特征曲线向下弯曲最明显，在50kPa时差压变送器的测量结果已经超出最大允许误差。
图4 单晶硅差压变送器A不同静压下输出特性
②富士FKCS36V5硅微电容差压变送器B
差压变送器B差压测量范围是0-500kPa。结果如图5显示，随着静压的增大，特征曲线向误差负向弯曲明显。只有在静压为0MPa时，测量误差在企业提供的允许误差范围内，当静压12MPa时误差已经大于0.25％FS，达到了最大允许误差的4倍。这种结果是测量标准和变送器特性共同引起的。
图5 差压变送器B不同静压下输出特性
③国产电容式差压变送器C
国产电容式差压变送器C差压测量范围是0-250kPa，试验结果见图6。
图6 电容式差压变送器C不同静压下输出特性
特性曲线与前面的几组类似。其中在静压9MPa时的测量误差已经超出了企业给出的准确度要求(注：以上差压变送器均未得到企业关于高静压条件下的特征曲线允许变化的信息，这里只按照实际测量结果进行分析)。
对不同静压条件下多型差压变送器的输出特征曲线进行了测量，实验表明所有差压变送器都受到静压的影响，如果在静压影响下零点出现漂移，表明特征曲线也将改变，静压对差压变送器特征曲线的影响表现出相同的作用，随着静压的增大，差压变送器的输出特征曲线明显的向误差负向弯曲，甚至个别差压变送器在最大试验静压时已经超出其最大允许误差。相关结论对差压变送器的生产、检测与应用都有着重要的参考意义，需要给予足够的重视。建议有条件的计量机构增加差压变送器的选型进行试验，以得到更加全面的试验数据进行有效的分析，为差压变送器的计量标准提供可靠的技术依据。
作者：张强、何亚洲、彭刚、Malte Kloefkorn
