概述
过程仪器需要周期性的校准和维护，以确保工作正常。本应用中介绍的内容可以帮助技术人员利用福禄克回路校验仪完成常见的回路校验仪的校准工作。
福禄克回路校验仪对各种校准应用来说是非常理想的工具，包括：
Fluke 709和709H回路校验仪(Hart)• 707和707EX1福禄克回路校验仪
705福禄克回路校验仪
福禄克715电压/毫安(Volt/mA)校准仪
福禄克787和789过程多用表(ProcessMeter(tm))
在本应用文章之后，附有福禄克回路校验仪的性能一览表和术语表。
测量工具：Fluke回路校验仪
测试项目：冋路校准
现场检测回路电源隔离器
在当今的4-20mA控制回路屮，回路电源供电隔离器和两线制隔离变送器是目前4-20mA控制回路中应用非常频繁的两个装置(如图1所示)。它们的检测和故障诊断程序是不同的，需要技术人员在现场对这些装置进行丄作状态检测来进行了解。
图1
回路电源供电隔离器
回路隔离器的主要目的是在发送控制电流信号至系统中的另一部分时，切断控制系统的接地环路。同时，回路电源隔离器不同于两线变送器，其工作电压来自于隔离器的“输人”端(如图1所示)，根据不同厂商的产品，这需要5.5V到13.5V的启动电￡￡。
回路隔离器的输出为输入端电流的电隔离的镜像反应。和输出相又的依从电压和输人电ffi相比大大的减少了，在7.5伏特左右。这使回路具有了350的全部负载能力，这种有限的的回路驱动能力是对回路隔离器的主要限制。
两线变送器
两线隔离变送器能够提供和回路隔离器同样的隔离功能，但提供了高级功能，可以为各种输入信号提供信号调节功能，例如热电偶、频率、DC电流、RTD、应变仪，以及其它过程输人信号。两线变速器的电源连接在变速器的输出端。两线变送器在4-20mA之间调整电源回路的电流，并与输入是成比例的。典型的两线变送器电源范围为24V到48V。这种类型的电源可以在输出回路中产生非常好的负载能力。
现场检测回路电源供电离器
福禄克回路校验仪具有的电流仿真功能，当被连接到外部回路电源时，您可以的控制0-24mA之间的电流。当在现场检测回路电源供电的隔离器时，可以去掉为冋路中隔离器提供信兮电流的两线回路变送器，可以将处于仿真模式的校准仪连接进来控制回路电流(如图2所示)。
图2
连接福禄克回路校验仪
在本例中，我们将使用福禄克789过程多用表。尽管操作控制不同，这种应用也可由福禄克707、715和705冋路校准仪来完成。
1.断开主回路变送器，将福禄克789连接到回路，将测试探针插人到校准仪的中间的端子，即“Simulate”(模拟)端子(如图2所示)。
2.将789福禄克回路校验仪的旋转开关切换到mA输出模式。将789设置为4-20mA输出模式，做好仿真mA的连接。现在，789校准仪则输出了4mA的电流，同时为回路电源供电的隔离器的输人端提供电源。
3.利用一块福渌克187或类似的多用表(1mA的分辨率是比较理想的;10mA模式，在隔离器的输出端监控输出电流(如图2所示)。
4.调节隔离器的零位控制器，使在输出端的电流读数为4.000mA。
5.利用福禄克789上的%步进按钮(25%或4mA增加)将输入电流调整至20mA.调整隔离器的满度调节钮使隔离器输出端电流读数为20.000mA。
6.利用(25%或4mA减少)按钮将输入电流调整为4mA，并且检查零位偏移，如有必要的话进行调整。
7.到这里，则完成了某本的零位和满度点调整。
福禄克回路校验仪检查线性度
当处干输出模式时，按下这些按钮能够以25%为步长增加和减少输出电流。在4-20mA电流模式下，这些中间级为8mA(25%)、12mA(50%)和16mA(75%)。在检查隔离器的线性度时，可以按动相应的%增加或降低步进按钮，确认数字多用表(DMM)的读数和福禄克回路校验仪的显示值相同。可以将偏差值和回路电源隔离器的制造商规定的线性度极限值相比较。
福禄克回路校验仪检测阀门定位器
作为定期检修的一部分，应该对电子阀门定位器进行周期性的现场校准。福禄克回路校验仪是进行这些检査的理想测试工具。校准不同结构和类型的阀门定位器应该根据相应的制造商的具体说明。
当输人改变，您需要观察阀杆位置、机械位置指示器，或者流量指示器时，用现场校准仪作为信号源进行快速的工作状态检查。福禄克回路校验仪可以非常方便地模拟控制器输出给阀门定位器。下边是对一个带有电子阀门定位器的阀门进行现场工作状态检查的常用方法的举例。这些方法用以适用于各种类型的阀门，但是，为了TH确地应用技术，我们需要参考生产厂家具体的说明书。在下面的例子中，阀门的操作和动作的检査或是通过操作人的感觉或是通过观察阀杆的运动来进行的。
步骤1:基本设置。设置707福禄克回路校验仪的电流输出
图3
将福禄克回路校验仪设置为4-20mA输出电流模式。将707连接到阀定位器的输入端(如图3所示)。
步骤2:零位调整
将707的输出调整为4mA，并且经过足够长的时间，使阀杆运动至稳定状态。按I、.并反时针旋转707微调按钮，将电流从4mA快速的降为3.9mA。您可以用一只手操作707，而用另外一只手来检查阀杆的运动情况。利ffl定位器上的零位调整器来调整这两个电流点之间的零位位移。
用按下微调旋钮的t吴式在4mA和4.1mA之间调节电流值。确认阀杆在4.1mA时开始移动，并在4mA时完全关闭。
步骤3:满度点(完全打开)定位检测
利用25%按钮，将校准仪的输人步进至20mA，并且让阀门稳定下来。按下微调旋钮并顺时针旋转将电流调节至20.1mA.同时观察阀杆的运动情况。利用阀门定位器上的满度点调节功能使阀门在这两个电流点之间的位移达到小。
按下并旋转微调按钮，在20.10mA到19.9mA之间调节电流。在20mA以上，阀杆应该没有动作，而在20mA以下，阀杆会有较小的移动。
步骤4：再次检测零点和满度点
很多定位器具有交互式的零点和满度点调节控制。该步骤将有助于确保正确地调节阀门的位置。
重复步骤2和步骤3。
步骤5:线性度检测
检测阀门的线性性能，可以通过设置707从4mA步进肀12mA(50%)，同时观察阀门的行程。可以检査其线性度。如果您的阀门是肖_线性的，请参考阀门的手册来正确地检测它的运行状态。
步骤6:改变阀门的行程
配合707的慢斜坡功能，能很容易的检测阀门的平滑功能。
将福禄克回路校验仪设置为mA输出模式，同时按25%和0-两个按钮选择慢速斜坡功能(a)。
让福禄克回路校验仪在几个周期内进行斜坡输出，同时感觉阀杆的异常操作，如在某个位置的粘滞和异常动作。
福禄克回路校验仪电压输入信号调节器
利用其的信号源和仿真功能，福禄克回路校验仪是校准很多4-20mA信号调节器的理想工具。但是，有许多信号调节器需要的电压源来进行校准。利用一个简单的精密电阻和标准连接器，福禄克校准仪可以现场校准许多标准和非标准的电压输人信号调节器。利用705、707、787和789福禄克回路校验仪可非常好地完成这项工作(由于福禄克715回路校验仪具有一个高精度的直流电压输出，所以它不需要外接电阻和连结器)。
电压输入信号调节器有多种类型，常见的具有0-10V、0-5V和1-5V的输入电平，这些设备的典型输出为隔离的或非隔离的0-10V或4-20mA电流。250Ω-500Ω的电阻是常见的回路负载电阻，它通过回路电流提供电压输人信号给电压输人的信号调节器如图4所示)。
图4
将福禄克回路校验仪作为电压源
在福禄克回路校验仪的电流输出模式下，我们可以通过一个精密的分路电阻来获得校准的输出电压。采用这种方式，福禄克回路校验仪可以为装置产生输入满度点低至XlQmV，高达24V的电压信号。表1列出了在各种电压校验屮的精密电阻值。福禄克的冋路校验仪可以很好地应用在这些场合中。
构建的集成负载电阻器
利用髙精度的RN60，1W电阻器(参考上衣找出相应的电阻值)、一个双香蕉插头连接器和一些带有鳄鱼夹的测试探针，可以构建一个简单的高精度电流分路，(如图5所示)。从多种商业渠道可以得到RN60系列电阻器。所构成的电流分路如图5所示。这种高精度的集成电阻器，配合福禄克回路校验仪的高精度电流源使用，可以输出1-5V或2-10V的电压值。在校准过程中使用1000Ω的电阻器非常方便。当福禄克回路校验仪输出电流时，实际在电阻器上产生的电压完全等同于电流值(实际显示等同性：1mA=1V)。下面的例子将采用一个250Ω的电阻来说明Fluke707的0-和25%按钮的好处。(实际显示等同性：25%或4mA=lV)。
图5
校准信号调节器
下边我们将采用图5中构建的髙精度集成电阻器来校准1-5V输人，4-20mA输出的信号调节器。
表2.线形信号调节器的正确输出值
步骤1:设置707福禄克回路校验仪输出4-20mA电流
1. 打开707福禄克回路校验仪的电源，把集成电阻器插入source输出端。
2. 检査显示。如果显示器的读数不是4mA'关W707的电源。然后按下“mode”(模式)按钮持续两秒种，再次打开，显示器的读数应该为4.000mA。
步骤2:校准
1.如图6所市，福禄克F187，设置为DC电流测量模式，出联到信号调节器的输出端。
2.用测试线将高精度集成电阻器连接到信号调节器的输人端，清注意极性。
3.将707福禄克回路校验仪设置为mA信号源模式，昆示屏的读数应该为4mA(电阻器上电压为1.00V)。
4.调节信号调节器上的调零装置，使DMM的读数为4mA。
图6
5.按下707福禄克回路校验仪的0-按钮，直到显示读数为20mA。然后调节调节器的满度点，直到DMM的读数为20mA。
6.按下0-按钮，707福禄克回路校验仪的读数应该为4.000。确认连接到信号调节器输出端的多用表读数为4000mA。1
7.现在校准完成了。
注意：许多制造商规定在校准前需要有一段预热时间。
1如果您的输出端显示表读数值高于或低干4mA，请参考本页内“微调”部分。
步骤3:检测线性度
正确设置零点和满度后，利用下列的步骤可检验信号调节器的线性度。该过程将通过检测0%、25%,50%,75%,设置点来检测信号调节器线性度。
1.利用高精度的集成电阻器，利用25%按钮，调节福禄克回路校验仪输出电流4mA(l.0V)。DMM将显示4mA。
2、利用25%按钮，让回路校准器步进输出25%、50%、75%和的电流
值，这时请注意万用表上的对应的读数值。表2所不的是线性信号调节器正确的输出值。(如果输出值和表2中的值的偏差过了信号调节器的线性度指标，请联系信号调节器的制造商，或更换装置。)
表2.线形信号调节器的止确输出值
进行微调
许多具有0-20mA和4-20mA电流输出的信号调节器的零点和满度点控制的交互性能是非常差的。当在校准过程中检测线性度时，如果输出端显示表值高于或低干4mA，执行下列的步骤来获得输出端显示表应获得的4和20mA的显示值。
1.请注意，当707福禄克回路校验仪输出4mA而输出端显示表值高于或低于4mA时，调节信号调节器的调零装置，输出端昆示表值和4mA的差值将为原来值和4mA的
差值的一半。
例如：如果在步骤7中信号调节器零点输入的读数为3.50mA，微调后输出(回路校准器提供给信号调卞器输入端电流为4mA)表显.示值为3.75mA，该值到4mA的差值为微调如电流值和4mA间差值的一半。即：4.00-3.50=0.50;0.05/2+3.50=3.75。
2、利用0-按钮，调节707福禄克回路校验仪的源电流为20mA。请注意输出端多用表的读数。调节信号调节器的满度点调节使输出的电流为至20mA的差值降低一半。
例如：如果输出读数为21mA，调节满度点控制使电流输出为20.5mA(和期望值20mA的差值降低了一半)。
3.重复“中值步骤”过程，直到获得所期望的输出。非交互控制的信号调节器不需要该过程。
校验过程刻度尺、指示器
我们用具有刻度的指示器来为局部或是远程的控制室提供过程信息。一般情况下，这些指示器测量串联的4-20mA冋路电流值，或者测量和4-20mA信号串联的250ohm电阻上的压降(4-20mA的丨目V在250ohm的电阻上产生IV到5V的tE降)。
对于具有mA输入的指示器，705、707、715、787或789的DCmA电流输出可以直接用于指7K器的输入。对于电压输入指不器，利用715的直流电压输出是非常理想的•种方法•’或者，如上所述，串联电阻到705、707、787或789电流输出端(参考第FI页“将福禄克回路校验仪作为电压源”)。
本例将讲述怎样利用707福禄克回路校验仪来校验mA输入的指示器。如图7所示连接电路。
1.打开707福禄克回路校验仪的电源;默认的输出为4mA。
请注意指示器(数字或模拟的)的读数应该大约为0%。
2.按下707福禄克回路校验仪的0-按钮;它将显示为满度点检测模式，输出为20mA。请注意指示器的读数(大约为)。
3.如果有必要测试线性度，利用25%按钮按4mA的步K:调整mA输出，并记
录指示器i卖数。
4.利用以下公式计算百分比误差：(标称值-实际值)/满度点x100标称值为理想值，实际值为所记录的测量值，量程范围为16(4-20mA=量程范围为16mA)。
例如：如果获得0%输入的指示器读数为1%,则计算的偏差为：0-1/16=0.0625
100=6.25%=将某于所记录的指示器读数计算出的偏差和指示器的公差相比较。如果计算出的偏差太大，就可能需要进行必要的调节。通常情况下，至少要调节模拟指示器的两个指标：零点和满度点。零点调节装置通常在指示器的面板上。
5.利用707福禄克回路校验仪的4mA输出调整指示器的零位。满度点调整一般为机械调节或在指示表的运动部分加上悬挂装置进行调节。请参考制造商给出的调整步骤。
6.对指示器施加20mA的信号，进行规定的调节。完成调整后，冉次校验指示器，确认所进行的调整达到了预期效果。如果指示器仍然不能通过测试，或者再次进行调整来达到满意的结果，或者对指示表更换。
电压输入指示器
利用707福禄克回路校验仪输入指示器的步骤基本上和上述步骤相同。本质的区别是需要250ohm的尚精度电阻器。
福禄克回路校验仪选择指南
根据不同的型号，福禄克回路校验仪工具具有不同的功能特性和性能。从下表可以选择出适合您的型号:
小20A2dc电流
