變送器是工業(yè)過程重要的基礎(chǔ)自動化設(shè)備之一，主要進(jìn)行物理信號的測量和變換處理。隨著DCS系統(tǒng)在企業(yè)的廣泛應(yīng)用，變送器逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)字化、智能化。相比常規(guī)變送器，智能變送器具有更強的功能、更好的性能。見的一類智能變送器是采用HART通訊協(xié)議，HART 全稱為Highway Addressable Remote Transducer，意思是“高速鏈路可尋址遠(yuǎn)程變換器”，HART 協(xié)議現(xiàn)場儀表在原有的4～20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號上疊加數(shù)字信號，在不中斷過程信號的情況下，在同一模擬回路上同時實現(xiàn)通信，給操作使用帶來了極大方便。HART智能變送器的校驗與常規(guī)變送器的校驗有很大不同，在介紹如何校準(zhǔn)之前，首先要了解HART變送器的工作原理。HSIN916多功能過程校驗儀加配外置高精度智能壓力模塊可用于現(xiàn)場校準(zhǔn)壓力變送器。

1. HART變送器功能結(jié)構(gòu)

對于HART變送器而言，通過在輸出和輸出之間進(jìn)行多點測試無法準(zhǔn)確衡量出變送器的工作情況。HART變送器除了純機械和電路之外，還有微處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算操作。如圖1所示，HART儀表可以分為三個部分，每一個部分都可以單獨進(jìn)行測試和調(diào)整。

PVCounts輸入塊傳感器調(diào)整mAPV轉(zhuǎn)換塊CountsmA輸出塊量程和轉(zhuǎn)換關(guān)系輸出調(diào)整回路測試PVPVAO傳感器4-20mA（輸入值）（4-20mA值）模擬毫安輸出物理量

圖1 HART變送器框圖

個方框的前面，變送器的傳感器測量一些與過程量相關(guān)的物理量，例如電壓、電容、電磁、電感、頻率等。這些物理量可通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示。

個方框為變送器的輸入塊。變送器對物理量PV（如溫度、壓力或流量）進(jìn)行測量，并根據(jù)廠家的數(shù)值表或某種形式的方程將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，方框的輸出就是過程變量的數(shù)字值（PV），在手操器上讀取過程變量時，就可以顯示此PV值。通過HART指令可以對方框中的轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行調(diào)整，被稱之為傳感器調(diào)整。

第二個方框為變送器的轉(zhuǎn)換塊。轉(zhuǎn)換塊是將過程量按照嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系轉(zhuǎn)換為毫安表示，可由變送器的量程值（零點和滿度值）結(jié)合轉(zhuǎn)換函數(shù)計算得到。轉(zhuǎn)換函數(shù)中線性轉(zhuǎn)換函數(shù)見，但在壓力變送器中，往往還提供方根轉(zhuǎn)換關(guān)系，某些特殊的變送器還可能實現(xiàn)一些常見的數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)換或者用戶自定義數(shù)值映射表。第二個方框的輸出是變送器輸出回路電流值的一個數(shù)字值表示（PVAO），可用手操器通過指令讀取。大多數(shù)HART變送器都提供一個指令將變送器設(shè)置為電流環(huán)測試模式，在此模式下將覆蓋第二方框的輸出，并替換為指定的輸出值。

第三個方框是變送器的輸出塊。輸出塊是將第二個方框計算出的輸出數(shù)字值（PVAO）利用D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生實際的4-20mA模擬電流輸出。在此過程中，微處理器必須依靠一些內(nèi)部校準(zhǔn)因素來得到正確的輸出。對這些因素的調(diào)整通常被稱之為電流輸出調(diào)整。

了解典型的HART功能結(jié)構(gòu)非常有助于HART變送器的正確校準(zhǔn)。正確的HART校準(zhǔn)包括傳感器調(diào)整和輸出調(diào)整或其中之一，不經(jīng)過校驗儀的量程調(diào)整不能稱為校準(zhǔn)，忽略輸入塊的輸出調(diào)整也是錯誤的校準(zhǔn)方法。

2．HART校準(zhǔn)要求

從HART功能結(jié)構(gòu)的分析中可以看到HART變送器正確的校準(zhǔn)過程明顯與常規(guī)變送器大不相同。HART變送器的校準(zhǔn)要求取決于HART變送器的工作情況。

如果僅將HART變送器過程變量的數(shù)值用于監(jiān)控或控制，則只需要對輸入塊進(jìn)行明確的測試和調(diào)整；如果只是使用了HART變送器的模擬毫安輸出，則只需要對輸出塊進(jìn)行明確的測試和調(diào)整；如果同時使用了HART變送器的上面兩項功能，則對輸入塊和輸出塊都需要進(jìn)行測試和調(diào)整。需要特別指出的是輸入塊的校準(zhǔn)與輸出塊的校準(zhǔn)是沒有關(guān)聯(lián)的，兩者相互獨立，它們也都與零點和滿度設(shè)置無關(guān)。

2.1 輸入塊的校準(zhǔn)

對輸入部分的校準(zhǔn)，仍然采用基本相同的多點測試和調(diào)整方法，只是輸出方式有所不同。在對輸入塊進(jìn)行測試時，使用校驗儀測量所施加的輸入值，輸出值則通過手操器或校驗儀上的HART通訊指令來讀取PV數(shù)值。測試完成后，根據(jù)多點測試的結(jié)果數(shù)據(jù)計算誤差，其誤差應(yīng)滿足變送器允許的精度，如不符合精度要求，則應(yīng)遵照變送器廠家的校準(zhǔn)手冊對輸入塊進(jìn)行調(diào)整，通常稱之為傳感器調(diào)整（Sensor Trim），傳感器調(diào)整一般包括一個或兩個調(diào)整點（低點和高點）。需要注意的是，對于壓力類型的變送器，壓力變送器本體上一般有零點調(diào)整和量程調(diào)整按鈕，在對輸入塊校準(zhǔn)時，只能通過HART指令執(zhí)行傳感器調(diào)整，而不是使用這兩個按扭對零點和量程進(jìn)行調(diào)整。不要混淆了兩者的功能。

2.2 輸出塊的校準(zhǔn)

對于輸出部分，也仍然采用基本相同的多點測試和調(diào)整方法，只是輸入方式有所不同。對輸出塊進(jìn)行測試時，首先用手操器或者校驗儀上的HART通訊指令使變送器進(jìn)入一種固定的電流輸出模式，用指令設(shè)定變送器輸入的毫安值，再用校驗儀測量變送器的電流輸出。根據(jù)多點測試的結(jié)果數(shù)據(jù)計算誤差，其誤差應(yīng)滿足變送器允許的精度，如誤差不符合精度要求，則應(yīng)遵照變送器廠家的校準(zhǔn)手冊對輸出塊進(jìn)行調(diào)整，通常稱之為4-20mA調(diào)整、D/A調(diào)整或電流輸出調(diào)整（Output Trim）。電流輸出調(diào)整包括4mA（低點）和20mA（高點）兩個調(diào)整點。

2.3 整體性能測試

對輸入和輸出部分校準(zhǔn)完后，HART變送器就應(yīng)當(dāng)能正確工作了，圖1所示的第二個方框只涉及計算的問題，所以對量程、單位和轉(zhuǎn)換函數(shù)的改變不會影響變送器的準(zhǔn)確度，即使HART變送器使用了一個不尋常的轉(zhuǎn)換函數(shù)，也只是僅會影響到變送器的輸入值到毫安輸出值的轉(zhuǎn)換，并不涉及到輸入塊和輸出塊的測試和校準(zhǔn)。

雖然如此，但在實際校準(zhǔn)應(yīng)用中，當(dāng)變送器處于4-20mA模擬輸出模式且誤差不是很大的情況下，對變送器進(jìn)行量程遷移（即LRV/URV調(diào)整）是一種對輸入塊誤差進(jìn)行補償?shù)挠行侄?/span>。