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1. 將ProcessMeter過程萬用表設(shè)置為輸出模式，采用適合定位器的相應(yīng)電流范圍。

2. 將輸出電流測試線插入到mA輸出插孔。

3. 將旋轉(zhuǎn)功能開關(guān)從關(guān)閉位置(OFF)移動(dòng)至上面的個(gè)mA輸出位置，選擇4-20 mA范圍。

4. 將過程萬用表連接至閥門定位器的輸入子。

5. 為了定定位器在4 mA時(shí)是否*關(guān)閉閥門，利用按鍵將輸出電流調(diào)節(jié)到4.0 mA。閥門應(yīng)關(guān)閉。

6. 同時(shí)觀察閥門是否移動(dòng)，按粗調(diào)(Coarse)下箭頭按鈕一次，將電流降低至3.9 mA。閥門應(yīng)無任何運(yùn)動(dòng)。

7. 在設(shè)定閥門開始打開的位置點(diǎn)時(shí)，保執(zhí)行器上沒有反向壓力(控制器輸入為4.0 mA時(shí)，該壓力使閥門保持閉合)。對于彈簧關(guān)閉式閥門，膜片上沒有壓力。對于雙動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，活塞的一側(cè)應(yīng)該沒有任何壓力。為保在關(guān)閉設(shè)置時(shí)沒有任何反向壓力，可以將閥門打開的起始點(diǎn)設(shè)定在4.1至4.2 mA之間。

8. 檢查閥門打開，按粗調(diào)(Coarse)上箭頭按鈕，從4.0 mA開始調(diào)節(jié)。每按一次粗調(diào)(Coarse)上箭頭按鈕，電流增0.1 mA。應(yīng)調(diào)節(jié)閥門定位器的調(diào)零功能，將閥門設(shè)置為相應(yīng)的關(guān)閉模式。

9. 為了檢查閥門的全開位置——稱為跨距位置檢查，利用范圍(Range)按鈕將輸出電流調(diào)節(jié)為20 mA，并等待閥門穩(wěn)定。觀察和感覺閥門移動(dòng)的同時(shí)，按粗調(diào)(Coarse)上箭頭按鈕一次，設(shè)置至20.1 mA。閥門移動(dòng)應(yīng)盡量小，可使用定位器上的跨距調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

10. 利用粗調(diào)(Coarse)控制按鈕，在20.1 mA至19.9 mA之間上下調(diào)節(jié)電流小。20.1至20 mA之間時(shí)，閥門桿應(yīng)不移動(dòng)，20 mA至19.9 mA之間時(shí)，閥門桿應(yīng)稍微移動(dòng)。

11. 多數(shù)閥門中，閥門控制器的零點(diǎn)和跨距設(shè)定點(diǎn)相互影響;因此，好重復(fù)測試*關(guān)閉和*打開的位置，正調(diào)節(jié)閥門位置，直至不需要進(jìn)一步調(diào)節(jié)。

12. 對于線性動(dòng)作的閥門，可對其線性度進(jìn)行檢查將ProcessMeter過程萬用表設(shè)置為4 mA，利用%步進(jìn)按鈕將電流步進(jìn)至12 mA (50%)，并認(rèn)閥門位置指示器位于50%行程位置。如果閥門為非線性類型，請參考閥門手冊進(jìn)行正操作。

13. 為了檢查閥門工作是否平穩(wěn)，將旋鈕開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)到輸出mA，然后選擇線性慢變。使過程萬用表斜線改變幾個(gè)循環(huán)的mA信號，同時(shí)觀察或感覺閥門是否存在任何異常運(yùn)動(dòng)。在線性慢變的任何步進(jìn)位置，閥門均不應(yīng)震蕩或擺動(dòng)，也不應(yīng)存在動(dòng)作遲緩現(xiàn)象。將閥門控制器增益設(shè)置為在上述兩個(gè)條件之間給出響應(yīng)的點(diǎn)。

安全注釋

● 一定要先了解閥門制造商關(guān)于正、恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行定位器測試和校準(zhǔn)的詳細(xì)說明?！?在對閥門進(jìn)行任何檢查之前，請一定保負(fù)責(zé)所處理過程的員工了解您的意圖。觸碰任何運(yùn)動(dòng)機(jī)械時(shí)請務(wù)必小心。無論我們是用約瑟夫遜陣列、一組固態(tài)參考電壓標(biāo)準(zhǔn)或者是一組飽和標(biāo)準(zhǔn)電池來作為本地的主(primary)直流電壓標(biāo)準(zhǔn)，我們都需要把主標(biāo)準(zhǔn)的量值擴(kuò)展到具有各種不同量值的幾個(gè)工作標(biāo)準(zhǔn)上去。通常使用直流電壓比率和定標(biāo)(scaling)的方法，來把主標(biāo)準(zhǔn)的量值擴(kuò)展到其它量值的標(biāo)準(zhǔn)(如10 V到100 V)上去。通常用工作標(biāo)準(zhǔn)來保存這些擴(kuò)展的量值。

比率技術(shù)

固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)的量值是很容易傳播或擴(kuò)展的。這是因?yàn)楣虘B(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)分壓器時(shí)，其輸出電壓不會(huì)變化。但是應(yīng)當(dāng)注意，導(dǎo)線上的IR壓降會(huì)改變分壓器輸入的電壓。例如，福祿克公司的732B的10 V輸出可以由752A分壓而得到1.0 V或，或者由720A開爾文-瓦利分壓器以10V的分辨率分成其它的數(shù)值。見圖7-17和圖7-18。

此外，752A還可以把1 000 V和100 V分成10 V。這時(shí)，可以用732B的10 V輸出和752A的輸出對。當(dāng)對平衡以后，732B的輸出就擴(kuò)展到100V和1 000 V。使用福祿克公司的720A能夠以更好的不定度進(jìn)行類似的比例分壓。

我們還可以用外部的分壓器把電壓分到標(biāo)準(zhǔn)電池的電平。但是，必須小心從事，避免把電池?fù)p壞。

工作標(biāo)準(zhǔn)

可以使用像福祿克公司的732A或732B這樣的固態(tài)參考電壓標(biāo)準(zhǔn)作為二標(biāo)準(zhǔn)，把固定的直流電壓電平從本地一電壓標(biāo)準(zhǔn)傳播到工作標(biāo)準(zhǔn)(如校準(zhǔn)器)上去?？梢院苋菀椎匕压虘B(tài)參考標(biāo)準(zhǔn)從一實(shí)驗(yàn)室運(yùn)送到工作標(biāo)準(zhǔn)的所在地。

工作標(biāo)準(zhǔn)可以是多功能校準(zhǔn)器，如福祿克公司的5700A和5100B。

直流電流

雖然安培是*單位制中的電學(xué)單位，但是國家實(shí)驗(yàn)室并不保存電流的國家標(biāo)準(zhǔn)。相反，電流的數(shù)值是根據(jù)在可溯源的電阻器兩的可溯源的電壓降在本地導(dǎo)出的。流過電阻器的電流由歐姆定律按下式?jīng)Q定I=E/R

式中

I——以安培為單位的電流強(qiáng)度

E——以伏特為單位的電動(dòng)勢

R——以歐姆為單位的電阻

連接電路時(shí)的考慮

用來連接各種標(biāo)準(zhǔn)的電纜和連接器應(yīng)當(dāng)具有很低的串聯(lián)電阻，同時(shí)，其接觸電阻應(yīng)當(dāng)很低，在連接處的熱電動(dòng)勢也應(yīng)當(dāng)很低。電纜的緣電阻應(yīng)當(dāng)非常高，以減少泄漏電流及其它與介電有關(guān)的誤差這里給出一些信息作為本章的歷史和技術(shù)的背景知識(shí)。

知識(shí)飽和及不飽和惠斯登電池

不飽和惠斯登電池和飽和惠斯登電池實(shí)際上是一樣的。其的區(qū)別是，不飽和電池不含硫酸鎘晶體，所以其電解液在低達(dá)4℃的溫度下是不飽和的。和飽和電池相比，不飽和電池的電壓約高%，并且穩(wěn)定性也差得多，但是具有較好的溫度系數(shù)。

在福祿克公司早期的幾個(gè)差分電壓表(800、801、803型)中，使用不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池來作電壓參考基準(zhǔn)。在福祿克公司早期的斬波穩(wěn)定輸出的301C和301E型校準(zhǔn)器中也用它作參考基準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)電池的歷史

早期的電學(xué)實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到需要一種可以再現(xiàn)的(reproducible)電壓標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)而著手開發(fā)一種實(shí)物(artifact)標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)時(shí)，具有化學(xué)生成的電動(dòng)勢的伏打(voltaic)電池是實(shí)際的方法。人們曾經(jīng)試驗(yàn)過由銅和鋅電極以及硫酸銅和硫酸鋅電解液組成的丹尼爾(Daniel)電池，但是發(fā)現(xiàn)不夠穩(wěn)定，而且壽命很短。1872年，拉提莫?克拉克(Latimer Clark)發(fā)明了一種穩(wěn)定得多的電池。這種電池具有汞和鋅汞齊的電極、硫酸鋅的飽和溶液，密封在玻璃外殼內(nèi)以避免電解液的蒸發(fā)。雖然克拉克電池的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性都比丹尼爾電池好得多，但是其溫度系數(shù)較高。

1892年惠斯登制造了鎘電池，進(jìn)一步提高了電池的再生性和穩(wěn)定性。今天，過了100多年之后，這種電池仍然廣泛地用作一標(biāo)準(zhǔn)來表示伏特。

NBS保存伏特的方法

1906年NBS將12個(gè)飽和惠斯登鎘電池投入使用，直到1910年5月之前，一直用它們來表示伏特的賦值。賦給這些電池的電動(dòng)勢的數(shù)值，是根據(jù)與NBS在1906年以前制造的一些克拉克電池進(jìn)行比較而定的。克拉克電池的電動(dòng)勢則是由1894年通過的法律定的。

到1910年5月，通過銀電解式電量計(jì)(silver voltammeter)和汞柱的實(shí)驗(yàn)定了*安培和*歐姆的數(shù)值。這時(shí)發(fā)現(xiàn)，由惠斯登電池保存的NBS的伏特比*伏特低852μV。所以，1911年1月1日，NBS按這個(gè)差值的小修改了它的惠斯登電池的數(shù)值。

此后61年來，伏特一直是由一組飽和標(biāo)準(zhǔn)電池來保存的。這期間，由于電動(dòng)勢隨著時(shí)間變得不穩(wěn)定，電池組中時(shí)常有某些個(gè)別的電池被替換下來。由于這種不穩(wěn)定性，1933、1937、1944年都對電池組電壓的平均值進(jìn)行了修改。從1972年7月1日開始，NBS(現(xiàn)在的NIST)已經(jīng)使用交流約瑟夫遜效應(yīng)來保存伏特的國家表示。

電壓標(biāo)準(zhǔn)的比較

表7-2根據(jù)在溯源性鏈中的地位，按照一標(biāo)準(zhǔn)、二標(biāo)準(zhǔn)或工作標(biāo)準(zhǔn)的下降次序，列出并簡要地介紹了幾種直流電壓標(biāo)準(zhǔn)。選擇式光柵而非增量式光柵的一個(gè)主要考量是機(jī)器的啟動(dòng)循環(huán)。通常，裝有增量式光柵的軸必須費(fèi)力尋找定位參考零位，以定基準(zhǔn)或零位。而雷尼紹的式光柵在啟動(dòng)之后便可立即提供準(zhǔn)位置，無需移動(dòng)軸。對于多軸機(jī)器而言，定位參考零位實(shí)是一個(gè)難題，尤其是在軸未正交或有效載荷較為敏感或不穩(wěn)定的情況下。

通常，式光柵無需單獨(dú)的編碼系統(tǒng)進(jìn)行電機(jī)換向。由于無需移動(dòng)便可定位置，因此同一光柵可用于運(yùn)動(dòng)反饋和電機(jī)換向。

后，雷尼紹的式光柵有效解決了速度/分辨率的權(quán)衡問題，而這一問題往往會(huì)限制增量軸的性能。可按需提供位置，由此避免出現(xiàn)傳輸快速移動(dòng)軸上高分辨率增量信號需要較帶寬的問題。例如，即使當(dāng)軸移動(dòng)速度高達(dá)100 m/s時(shí)，RESOLUTE式光柵也可提供分辨率為1 nm的反饋。如果是增量式光柵，要達(dá)到此分辨率，則需要100 GHz的帶寬。配有RGS20直線鍍金柵尺的雷尼紹RGH24系列增量式光柵，自多年前推出以來獲得了市場的一致認(rèn)可;它已成為位置反饋域的產(chǎn)品，至今仍備受客戶青睞。

隨著制造商不斷改進(jìn)工業(yè)制造流程，并通過提高生產(chǎn)速度、精度以及可靠性來提升效率和產(chǎn)量，位置反饋傳感器從中發(fā)揮的作用也變得愈加重要，這要求傳感器供應(yīng)商必須跟上發(fā)展步伐。

全新RGH24高速版本

雷尼紹現(xiàn)已推出全新型號的RGH24光柵讀數(shù)頭，以支持先進(jìn)制造行業(yè)使用的新設(shè)備。這些性能增強(qiáng)版光柵讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)及外形與原版RGH24*相同，因此可直接取代后者安裝于客戶的產(chǎn)品系統(tǒng)中。新型光柵讀數(shù)頭內(nèi)部的電子元件已得到改進(jìn)，可提供更多的時(shí)鐘選項(xiàng)，從而實(shí)現(xiàn)更高的工作速度。這些改進(jìn)包括更快的插值處理器，以及可支持更高數(shù)據(jù)傳輸速率的電路升。

性能方面的提升包括在更高分辨率下實(shí)現(xiàn)更快的工作速度，例如分辨率為0.1 µm時(shí)可實(shí)現(xiàn)3m/s的工作速度;周期誤差更低;可提供0.1µm或0.2µm兩個(gè)高分辨率選項(xiàng)。其他方面的特性，諸如“基體固定式”RGS鍍金柵尺和數(shù)字RS422輸出格式，則與標(biāo)準(zhǔn)RGH24產(chǎn)品相同。

升版RGH24光柵系統(tǒng)具有與原版RGH24系列光柵相同的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備更高的工作速度、分辨率和精度。

RGH24簡介

配有RGS20直線鍍金柵尺的RGH24系列增量式光柵

RGH24光柵擁有帶內(nèi)置細(xì)分電路的緊湊型讀數(shù)頭，可提供滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字和模擬輸出。其非接觸式設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)高速、可靠的操作，摩擦和磨損均為零。

眾多實(shí)踐案例證明，對于那些對多數(shù)其他開放式光柵而言具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用場合，RGH24系列光柵均可輕松應(yīng)對。許多先的線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)原始設(shè)備制造商已在其產(chǎn)品中安裝了該光柵，涉及的工業(yè)域包括計(jì)量、機(jī)床、電子、半導(dǎo)體及平板顯示器制造。

緊湊型RGH24讀數(shù)頭還配有LED安裝指示燈，抗污能力優(yōu)異的*光學(xué)濾波系統(tǒng)，以及低至10 nm的內(nèi)置細(xì)分電路。此款光柵具有可靠的性能，能夠?yàn)榭蛻魩磔^高的價(jià)值，是雷尼紹*的光柵系統(tǒng)之一(1)光柵尺傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行。

(2)盡可能外加保護(hù)罩，并及時(shí)清理濺落在尺上的切屑和油液，嚴(yán)格防止任何異物進(jìn)入光柵尺傳感器殼體內(nèi)部。切屑、油液的進(jìn)入，易導(dǎo)致光柵尺讀數(shù)不準(zhǔn)，甚至不讀數(shù)。

(3)定期檢查各安裝聯(lián)接螺釘是否松動(dòng)。

(4)為延長防塵密封條的壽命，可在密封條上均勻涂上一薄層硅油，注意勿濺落在玻璃光柵刻劃面上。

(5) 為保證光柵尺傳感器使用的可靠性，可每隔一定時(shí)間用乙醇混合液(各50%)清洗擦拭光柵尺面及指示光柵面，保持玻璃光柵尺面清潔。

(6) 光柵尺傳感器嚴(yán)禁劇烈震動(dòng)及摔打，以免破壞光柵尺，如光柵尺斷裂，光柵尺傳感器即報(bào)廢了。

(7) 不要自行拆開光柵尺傳感器，更不能任意改動(dòng)主柵尺與副柵尺的相對間距，否則一方面可能破壞光柵尺傳感器的精度;另一方面還可能造成主柵尺與副柵尺的相對摩擦，損壞鉻層也就損壞了柵線，以而造成光柵尺報(bào)廢。

(8) 應(yīng)注意防止油污及水污染光柵尺面，以免破壞光柵尺線條紋分布，引起測量誤差。

(9) 光柵尺傳感器應(yīng)盡量避免在有嚴(yán)重腐蝕作用的環(huán)境中工作，以免腐蝕光柵鉻層及光柵尺表面，破壞光柵尺質(zhì)量。很多校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室仍然使用飽和標(biāo)準(zhǔn)電池作為電壓標(biāo)準(zhǔn)。但是，現(xiàn)在獲得飽和標(biāo)準(zhǔn)電池變得困難了，所以許多新的實(shí)驗(yàn)室可能都使用固態(tài)電壓參考標(biāo)準(zhǔn)作為本地電壓標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室中，固態(tài)電壓參考標(biāo)準(zhǔn)也可能會(huì)取代飽和標(biāo)準(zhǔn)電池。

飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的特性

飽和標(biāo)準(zhǔn)電池示于圖7—16。

飽和標(biāo)準(zhǔn)電池有時(shí)又稱為惠斯登(Weston)電池。很多年以來，人們一直把它當(dāng)作可以接受的實(shí)物(artifact)電壓標(biāo)準(zhǔn)。飽和標(biāo)準(zhǔn)電池又稱為“常規(guī)(rmal)”電池，以區(qū)別于不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池。精心生產(chǎn)、細(xì)心使用的電池呈現(xiàn)出很好的電壓一致性和很長的使用期限。在20℃時(shí)，飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的標(biāo)稱輸出電壓為 3 V，各個(gè)電池的輸出電壓和標(biāo)稱值可能有幾十微伏的差別。