通过HART手操器实现LRV和URV设置，数字微调

包含微处理器的“智能”现场仪器的出现是工业仪器的一大进步。这些设备具有内置的诊断能力、更高的准确性（由于传感器非线性的数字补偿）以及与主机设备进行数字通信以报告各种参数的能力。

模拟与智能压力变送器

“智能”压力变送器的简化框图如下所示：

重要的是要注意该设备内的所有调整，以及与全模拟压力变送器的相对简单性相比：

注意模拟变送器中唯一可用的校准调整是“零”和“量程”设置。智能变送器显然不是这样。我们不仅可以在智能变送器中设置下限值和上限值（LRV和URV），还可以相互独立地校准模数和数模转换器电路。这对校准技术人员意味着，与全模拟变送器相比，智能变送器的完整校准程序可能需要更多的工作和更多的调整次数。

数字微调

在学生和经验丰富的技术人员中，一个常见的错误是将量程设置（LRV和URV）与实际校准调整混淆。仅仅因为您以数字方式将压力变送器的LRV设置为0.00 PSI，将URV设置为100.00 PSI，并不一定意味着它会在该范围内的点上准确记录！下面的例子将说明这种谬论。

假设我们有一个范围为0至100 PSI的智能压力变送器，模拟输出范围为4至20 mA，但该变送器的压力传感器由于多年的使用而疲劳，因此100 PSI的实际施加压力产生的信号被模数转换器解释为仅96 PSI。假设变送器中的其他一切都处于完美状态，经过完美校准，输出信号仍将存在错误：

传感器微调

测试数字变送器模拟/数字转换器的一种方便方法是监测微处理器的过程变量（PV）和模拟输出（AO）寄存器，同时将实际输入和输出值与可信的校准标准进行比较。HART通讯器设备提供了寄存器的“内部视图”，因此我们可以看到微处理器“看到的内容”。以下示例显示了带有传感器（模数）校准错误的差压变送器：

这里，变送器压力输入的校准标准是数字压力表，记录25.00英寸水柱。数字万用表（DMM）是我们对电流输出的校准标准，它记录11.93毫安。由于我们预计在该压力下的输出为12.00毫安（给定变送器的量程值为0至50英寸W.C.），我们立即从压力表和万用表读数中知道，该变送器中存在某种校准误差。将HART通讯器的PV和AO显示与我们的校准标准进行比较，可以发现更多关于该错误性质的信息：我们发现AO值（11.930 mA）与万用表一致，而PV值（24.781“W.C.）与数字压力表不一致。这告诉我们校准错误位于传感器（输入）内变送器的，而不是DAC（输出）。因此，对该错误变送器执行的正确校准程序是传感器微调。

输出微调

在下一个例子中，我们将看到另一个差压变送器经过相同测试时的输出（DAC）误差会是什么样子：

同样，变送器压力输入的校准标准是数字压力表，记录25.00英寸水柱。数字万用表（DMM）仍然是我们电流输出的校准标准，其记录电流为11.93毫安。由于我们预计在该压力下输出12.00毫安（给定变送器的量程值为0至50英寸W.C.），我们立即从压力表和万用表读数中知道，该变送器中存在某种校准误差（与以前一样）。将HART通讯器的PV和AO显示与我们的校准标准进行比较，可以发现更多关于该错误性质的信息：我们发现PV值（25.002英寸W.C.）与数字压力表一致，而AO值（12.001 mA）与数字万用表不一致。这告诉我们校准误差位于变送器的数字模拟转换器（DAC）内，而不是传感器（输入）。因此，对该错误变送器执行的正确校准程序是输出微调。

ADC和DAC

请注意，在这两种情况下，绝对有必要使用HART通讯器询问变送器的微处理器寄存器，以确定错误的位置。仅仅比较压力和当前标准的指示不足以告诉我们变送器内部存在某种校准误差。直到我们查看了微处理器自身的PV和AO值，我们才能确定校准误差是否与ADC（输入）、DAC（输出）有关，甚至可能与两者都有关。

遗憾的是，我亲眼目睹技术人员试图以一种与模拟变送器上的零点和量程调整并无不同的方式使用LRV和URV设置来纠正此类错误。虽然可以通过偏移LRV和URV设置，使未校准变送器在其校准的输入值范围内产生正确的输出电流信号值，但它无法实现变送器内部单独“微调”和“范围”设置的目的。此外，如果连接到变送器的控制系统以数字方式询问过程变量值，而不是通过4-20 mA回路电流信号进行解释，则会引起混乱。最后，通过用偏斜的LRV/URV设置对变送器进行编程来“校准”变送器，会破坏任何有意的非线性函数的准确性，如平方根特征（用于流量测量应用）或捆扎表（用于横截面积随液体高度变化的容器中的液位测量应用）。

当然，一旦在输入和输出转换器上执行了数字微调，技术人员就可以根据需要多次重新调整微处理器的范围，而无需重新校准。这种能力在特殊条件下需要重新测距时特别有用，例如当某些过程变量漂移到不常见区域时，过程启动和关闭。仪器技术人员可以使用手持HART通讯器将LRV和URV范围值重新设置为操作人员所需的任何新值，而无需通过向仪器施加已知的物理刺激来重新检查校准。只要ADC和DAC微调都是正确的，在新的范围内，仪器的整体精度仍然很好。对于模拟仪器，切换到不同测量范围的唯一方法是改变零点和量程调整，这需要对设备重新施加物理刺激（完全重新校准）。仅在这里，我们就可以看到智能仪器不需要校准的地方。然而，如果必须验证整体测量精度，则无法替代实际的物理校准，这需要智能仪器的ADC和DAC“微调”程序。