校准是指对仪器进行调整，使其输出在指定范围内准确对应于其输入。

我们要知道仪器的输出在连续范围内与其输入准确对应的唯一方法是让该仪器接受已知输入值，同时测量相应的输出信号值。这意味着我们必须使用可信赖的标准来建立已知的输入条件并测量输出信号。

以下示例显示了用于校准压力和温度变送器的输入和输出标准：

一个值得注意的例外是数字仪器，它输出数字信号而不是模拟信号。在这种情况下，无需将数字输出信号与标准进行比较，因为数字数字不易发生校准漂移。

然而，数字仪器的校准仍然需要与可信标准进行比较，以验证模拟量。

例如，即使变送器的数字输出信号不会漂移或被误解，数字压力变送器的输入校准值仍必须通过压力标准进行验证。

本节的目的是描述有效校准不同类型仪器的程序。

线性仪器

1. 模拟、线性仪器最简单的校准程序是所谓的零跨度法。方法如下：

2. 对仪器应用较低范围的值刺激，等待其稳定

3. 移动“零”调整，直到仪器在这一点上准确记录

4. 对仪器施加上限值刺激，等待其稳定

5. 移动“跨度”调整，直到仪器在这一点上准确记录

6. 必要时重复步骤 1 到 4，以在范围两端获得良好的精度

对这种粗略程序的改进是检查仪器在下限值和上限值之间的几个点的响应。一个常见的例子是所谓的五点校准，其中在 0% (LRV)、25%、50%、75% 和 100% (URV) 范围内检查仪器。

这个主题的一个变体是在 10%、25%、50%、75% 和 90% 这五个点进行检查，同时仍然在 0% 和 100% 处进行零和跨度调整。无论选择用于检查的具体百分比如何，目标都是确保我们(至少)在刻度上的所有点都达到最低必要精度，因此仪器在投入使用时的响应可能是可信的。

对基本五点测试的另一项改进是检查仪器在五个校准点的响应下降和上升。此类测试通常称为上下校准。这种测试的目的是确定仪器是否有任何明显的滞后现象：对方向变化缺乏反应。

一些模拟仪器提供了一种调整线性度的方法。仅在绝对必要时才应移动此调整!很多时候，这些线性调整非常敏感，并且容易被热心的手指过度调整。

仅当无法在仪器的整个范围内达到所需的精度时，才应更改仪器的线性度调整。否则，建议调整零位和跨度控件以“拆分”刻度上最高点和最低点之间的误差，并保持线性度不变。

校准“智能”数字发射器的过程(也称为微调)略有不同。与模拟仪器的零位和量程调整不同，数字仪器的“低”和“高”微调功能通常是非交互式的。

这意味着您只需在校准过程中应用一次低电平和高电平刺激。微调“智能”仪器的传感器包括以下四个一般步骤：

对仪器应用较低范围的值刺激，等待其稳定

执行“低”传感器微调功能

对仪器施加上限值刺激，等待其稳定

执行“高”传感器微调功能

同样，微调“智能”仪器的输出(数模转换器或 DAC)包括以下六个一般步骤：

1. 执行“低”输出微调测试功能

2. 用精密毫安表测量输出信号，记下稳定后的数值

3. 在仪器提示时输入此测量电流值

4. 执行“高”输出微调测试功能

5. 用精密毫安表测量输出信号，记下稳定后的数值

6. 在仪器提示时输入此测量电流值

在智能变送器的输入和输出(ADC 和 DAC)都经过调整(即根据已知准确的标准参考进行校准)之后，可以设置下限值和上限值。

事实上，一旦微调程序完成，发射机就可以根据需要多次测距和再次测距。重新调整智能变送器的唯一原因是确保传感器和/或转换器电路可能已经超出可接受限度的长期精度。

这与模拟发射器技术形成鲜明对比，在模拟发射器技术中，每次重新测距都需要重新校准。

非线性仪器

固有非线性仪器的校准比线性仪器更具挑战性。两个调整(零和跨度)不再足够，因为定义一条曲线需要两个以上的点。

非线性仪器的示例包括扩展电表、平方根表征器和位置表征控制阀。

每台非线性仪器都有自己推荐的校准程序，因此我建议您参考特定仪器的制造商文献。但是，我会提供一条建议：在校准非线性仪器时，记录下您所做的所有调整(例如，每个校准螺丝拧了多少圈)，以防万一您发现需要将仪器“重新设置”回它的原始状态。

我不止一次努力校准非线性仪器，却发现自己离良好的校准比最初开始的地方更远。在这样的时候，很高兴知道您总是可以倒退并重新开始!

离散仪器

“离散”一词的意思是个别的或不同的。在工程中，“离散”变量或测量指的是真或假条件。因此，离散传感器是一种只能指示测量变量是高于还是低于指定设定值的传感器。

离散仪器的示例是设计用于以特定值打开和关闭的过程开关。例如，压力开关用于在空气压力低于 85 PSI 时打开空气压缩机，这是离散仪表的一个例子。

离散仪器与连续仪器一样需要定期校准。大多数离散仪器只有一个校准调整：设定点或跳闸点。一些过程开关有两个调整：设定点和死区调整。

死区调整的目的是提供一个可调整的缓冲范围，在开关改变状态之前必须经过该范围。以我们的 85 PSI 低压开关为例，设定点为 85 PSI，但如果死区为 5 PSI，则意味着开关不会改变状态，直到压力升至 90 PSI 以上(85 PSI + 5 PSI)。

校准离散仪器时，必须确保在正确的激励变化方向上检查设定点的准确性。对于我们的气压开关示例，这意味着检查开关是否在 85 PSI 下降时改变状态，而不是 85 PSI 上升。

如果不是因为死区的存在，那么在校准测试期间施加的压力以何种方式变化都无关紧要。然而，无论死区是否可调，分立式仪器中始终存在死区。

例如，死区为 5 PSI 的压力开关设置为在 85 PSI 下降时跳闸，将在 90 PSI 上升时重新设置。相反，设置为在 85 PSI 上升时跳闸的压力开关(具有相同的 5 PSI 死区)将在 80 PSI 下降时重新设置。

在这两种情况下，开关在 85 PSI 时“跳闸”，但为该跳闸点指定的压力变化方向定义了将在 85 PSI 的哪一侧找到重置压力。

无需太多试错即可有效校准离散仪器的程序是将激励设置为所需值(例如，我们假设的低压开关为 85 PSI)，然后将设定点调整朝相反方向移动作为刺激的预期方向(在这种情况下，增加设定点值直到开关改变状态)。

该技术的基础是认识到大多数比较机制无法区分上升的过程变量和下降的设定点(反之亦然)。

因此，下降的压力可以通过上升的设定点调整来模拟。您仍然应该执行实际的变化激励测试以确保仪器在实际情况下正确响应，但这个“技巧”将帮助您在更短的时间内实现良好的校准。