Hiệu chuẩn cảm biến chênh áp là gì? cách hiệu chuẩn cảm biến chênh lệch áp suất

Trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, quản lý tòa nhà và đặc biệt là trong các môi trường yêu cầu độ chính xác cao như phòng sạch, y tế, cảm biến chênh lệch áp suất (cảm biến chênh áp) đóng một vai trò thiết yếu. Chúng là thiết bị cung cấp dữ liệu đầu vào cốt lõi để điều khiển hệ thống thông gió, giám sát tình trạng bộ lọc, hay thậm chí đo lường lưu lượng và mức chất lỏng. Tuy nhiên, sau một thời gian hoạt động, bất kỳ thiết bị đo lường nào cũng có thể bị sai lệch so với giá trị ban đầu. Hiện tượng “trôi” tín hiệu này có thể dẫn đến việc vận hành hệ thống sai lệch, gây lãng phí năng lượng, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và tiềm ẩn rủi ro an toàn. Do đó, hiệu chuẩn cảm biến chênh áp định kỳ là một quy trình bắt buộc, không thể bỏ qua để đảm bảo toàn bộ hệ thống vận hành chính xác và đáng tin cậy.

Hiệu chuẩn cảm biến chênh áp là gì?

Hiệu chuẩn cảm biến chênh áp (Differential Pressure Sensor Calibration) là một loạt các thao tác kỹ thuật nhằm so sánh giá trị đo lường của cảm biến (gọi là Thiết bị cần kiểm tra – DUT: Device Under Test) với một giá trị đo lường đã biết, chính xác từ một Thiết bị Chuẩn (Reference Standard).

Mục đích của việc so sánh này là để xác định độ chính xác và sai số (error) của cảm biến tại nhiều điểm trong dải đo của nó. Quá trình này giúp chúng ta trả lời câu hỏi: “Khi cảm biến báo 100 Pa, thì áp suất thực tế có đúng là 100 Pa hay không?”.

Cần phân biệt rõ hai khái niệm:

1. Hiệu chuẩn (Calibration): Là hành động so sánh và ghi lại kết quả (sai số). Quá trình này chỉ xác định xem cảm biến có còn chính xác hay không.
2. Hiệu chỉnh (Adjustment): Là hành động can thiệp, điều chỉnh lại cảm biến (ví dụ: chỉnh điểm Zero, Span) để đưa giá trị đo của nó về gần với giá trị chuẩn nhất có thể, sau khi phát hiện sai số qua quá trình hiệu chuẩn.

Một quy trình hiệu chuẩn đầy đủ thường bao gồm cả việc ghi lại kết quả “As Found” (tình trạng ban đầu), thực hiện hiệu chỉnh (nếu cần và nếu thiết bị cho phép), và cuối cùng là ghi lại kết quả “As Left” (tình trạng sau khi hiệu chỉnh).

Xem thêm: Tổng quan về cảm biến chênh lệch áp suất

Những tiêu chuẩn và quy định về hiệu chuẩn cảm biến chênh áp

Việc hiệu chuẩn không phải là một quy trình tùy ý mà phải tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo kết quả có giá trị và có thể được truy xuất nguồn gốc.

• Tiêu chuẩn quốc tế: Tiêu chuẩn quan trọng nhất định nghĩa năng lực của các phòng thí nghiệm hiệu chuẩn là ISO/IEC 17025 (Yêu cầu chung về năng lực của các phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn). Các phòng thí nghiệm đạt chuẩn này đảm bảo rằng quy trình, thiết bị và nhân sự của họ đều tuân thủ các yêu cầu khắt khe nhất.
• Truy xuất nguồn gốc (Traceability): Mọi thiết bị chuẩn được sử dụng trong quá trình hiệu chuẩn phải có khả năng truy xuất nguồn gốc đo lường. Điều này có nghĩa là thiết bị chuẩn đó phải được hiệu chuẩn bởi một thiết bị chuẩn cấp cao hơn, và cứ thế tiếp tục, tạo thành một chuỗi liên kết không gián đoạn, cho đến tận các chuẩn đo lường quốc gia (ví dụ: Viện Đo lường Việt Nam) hoặc quốc tế (như NIST – Viện Tiêu chuẩn và Kỹ thuật Quốc gia Hoa Kỳ).
• Tại Việt Nam: Các quy trình hiệu chuẩn phải tuân thủ theo các hướng dẫn của Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng, và các phòng thí nghiệm được công nhận thường mang dấu VILAS. Các ngành đặc thù như Dược phẩm còn phải tuân thủ các tiêu chuẩn thực hành tốt (như GMP-WHO), trong đó việc hiệu chuẩn thiết bị đo lường (bao gồm cảm biến chênh áp phòng sạch) là một yêu cầu bắt buộc.

Mục đích của việc hiệu chuẩn

Việc thực hiện hiệu chuẩn cảm biến chênh áp định kỳ mang lại bốn mục đích chính:

• Đảm bảo độ chính xác và tin cậy của phép đo: Đây là mục đích rõ ràng nhất. Trong một phòng sạch dược phẩm, việc duy trì chênh áp dương +15 Pa là bắt buộc. Nếu cảm biến bị trôi và báo sai, áp suất thực tế có thể giảm xuống, gây nguy cơ nhiễm chéo, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.
• Tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn chất lượng: Đối với nhiều ngành (Dược, Thực phẩm, Hàng không), việc hiệu chuẩn định kỳ và lưu trữ hồ sơ, giấy chứng nhận hiệu chuẩn là yêu cầu bắt buộc của pháp luật hoặc các hệ thống quản lý chất lượng (ISO 9001, GMP).
• Tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng: Trong HVAC, cảm biến chênh áp giám sát lọc gió. Nếu cảm biến báo sai (báo thấp hơn thực tế), bộ lọc đã tắc nghẽn mà hệ thống không biết, khiến quạt phải hoạt động quá tải, gây lãng phí năng lượng khổng lồ. Ngược lại, nếu báo cao hơn thực tế, hệ thống sẽ yêu cầu thay lọc dù lọc vẫn còn sạch, gây lãng phí vật tư.
• Phát hiện sớm hỏng hóc và bảo trì dự đoán: Quá trình hiệu chuẩn giúp phát hiện các cảm biến bắt đầu có dấu hiệu “trôi” tín hiệu hoặc hoạt động không ổn định. Điều này cho phép lên kế hoạch thay thế thiết bị trước khi nó hỏng hoàn toàn, tránh gây dừng hệ thống đột ngột.

Xem thêm: Hướng dẫn chọn cảm biến chênh lệch áp suất

Dụng cụ và thiết bị cần chuẩn bị

Để thực hiện hiệu chuẩn cảm biến chênh áp, một kỹ thuật viên cần một bộ dụng cụ chuyên dụng, bao gồm:

1. Thiết bị tạo áp suất (Pressure Source): Dùng để tạo ra một áp suất ổn định tại các điểm cần kiểm tra.
   • Đối với dải Pa (HVAC): Cần các bộ tạo áp suất vi sai (Differential Pressure Calibrator) hoặc các bơm tay chuyên dụng có độ phân giải rất cao, có thể tạo ra áp suất chính xác đến từng Pascal.
   • Đối với dải bar (Công nghiệp): Cần các bơm tay thủy lực (cho áp suất cao) hoặc bơm tay khí nén (cho áp suất trung bình).
2. Thiết bị đo áp suất chuẩn (Reference Standard): Đây là thiết bị “thước đo” chính. Nó phải có độ chính xác cao hơn cảm biến cần hiệu chuẩn ít nhất 4 đến 10 lần.
   • Đối với dải Pa: Là một đồng hồ đo áp suất vi sai kỹ thuật số (Digital Micro-manometer) có độ chính xác cao (ví dụ: ±0.1 Pa).
   • Đối với dải bar: Là một đồng hồ áp suất chuẩn kỹ thuật số hoặc một bộ hiệu chuẩn áp suất đa năng.
3. Thiết bị đo tín hiệu đầu ra: Dùng để đọc tín hiệu 4-20mA hoặc 0-10V từ cảm biến.
   • Một đồng hồ vạn năng (DMM) hoặc Ampe kìm có độ chính xác cao (đo được đến 0.01 mA hoặc 0.01 V).
   • Các bộ hiệu chuẩn đa năng (Multifunction Calibrator) thường tích hợp sẵn cả khả năng đo tín hiệu này.
4. Nguồn cấp ổn định: Một bộ cấp nguồn 24VDC (hoặc 12VDC, 230VAC tùy loại cảm biến) để cung cấp điện cho cảm biến hoạt động trong quá trình hiệu chuẩn.
5. Phụ kiện kết nối: Các loại ống nhựa mềm (cho dải Pa), ống thủy lực/khí nén (cho dải bar), các đầu nối chia ba (Tee connector), đầu nối ren, băng keo lụa (PTFE tape) để đảm bảo hệ thống kết nối kín, không bị rò rỉ.

Hướng dẫn chi tiết cách hiệu chuẩn cảm biến chênh lệch áp suất

Quy trình hiệu chuẩn phải được thực hiện một cách cẩn thận và có hệ thống. Dưới đây là các bước chung. (Lưu ý: Luôn tham khảo tài liệu hướng dẫn cụ thể của nhà sản xuất cảm biến và thiết bị chuẩn).

Bước 1: Kiểm tra điều kiện ban đầu

Trước khi kết nối bất kỳ thiết bị nào, cần chuẩn bị cảm biến (DUT) và môi trường.

• Kiểm tra môi trường: Đảm bảo khu vực hiệu chuẩn có nhiệt độ, độ ẩm ổn định, không có luồng gió mạnh (đặc biệt khi hiệu chuẩn dải Pa vì rất nhạy).
• Kiểm tra cảm biến: Kiểm tra ngoại quan xem cảm biến có bị hư hỏng, nứt vỡ, cổng kết nối có bị tắc nghẽn không. Ghi lại đầy đủ thông tin: Model, Serial Number, Dải đo.
• Ổn định thiết bị: Cấp nguồn cho cảm biến và thiết bị chuẩn, để các thiết bị nóng lên và ổn định trong khoảng 15-30 phút trước khi bắt đầu.
• Kiểm tra rò rỉ (Leak Test): Lắp đặt hệ thống và tạo một mức áp suất, sau đó khóa lại và theo dõi trong 1 phút. Áp suất trên thiết bị chuẩn không được sụt giảm. Nếu rò rỉ, mọi kết quả đều vô nghĩa.

Bước 2: Kết nối hệ thống hiệu chuẩn

Kết nối các thiết bị thành một vòng lặp kín. Sơ đồ kết nối phổ biến nhất là:

1. Thiết bị tạo áp suất (Bơm) được nối vào một đầu chia ba (Tee connector).
2. Một ngõ ra của đầu chia ba nối vào Thiết bị đo áp suất chuẩn (Reference).
3. Ngõ ra còn lại của đầu chia ba nối vào Cảm biến cần hiệu chuẩn (DUT).

• Đối với cảm biến chênh áp (DP):
  • Nối ngõ ra của bơm vào cổng P1 (High) của cả thiết bị chuẩn và DUT.
  • Để cổng P2 (Low) của cả hai thiết bị thông với khí quyển (để đo chênh áp so với khí quyển).
• Đo tín hiệu: Nối đồng hồ vạn năng (DMM) nối tiếp (cho tín hiệu 4-20mA) hoặc song song (cho tín hiệu 0-10V) với ngõ ra của DUT. Cấp nguồn 24VDC cho DUT.

Bước 3: Xác định điểm hiệu chuẩn

Một quy trình hiệu chuẩn chuẩn thường yêu cầu kiểm tra tại 5 điểm trên toàn dải đo để kiểm tra độ tuyến tính:

• 0% (Giá trị thấp nhất)
• 25%
• 50% (Điểm giữa)
• 75%
• 100% (Giá trị cao nhất của dải đo)

Ví dụ: Với cảm biến 0-100 Pa, các điểm hiệu chuẩn sẽ là: 0 Pa, 25 Pa, 50 Pa, 75 Pa, 100 Pa.

Quan trọng: Phép hiệu chuẩn phải được thực hiện theo cả chiều tăng (Upscale – từ 0% lên 100%) và chiều giảm (Downscale – từ 100% về 0%) tại các điểm tương tự. Việc này giúp xác định độ trễ (Hysteresis) của cảm biến.

Bước 4: Thực hiện hiệu chuẩn

Đây là quá trình so sánh và điều chỉnh (nếu cần).

1. Hiệu chuẩn/Hiệu chỉnh điểm Zero (0%):
   • Đảm bảo không có áp suất tác động lên cảm biến (cả hai cổng P1 và P2 đều thông với khí quyển).
   • Đọc giá trị trên thiết bị chuẩn (phải là 0 Pa) và đọc tín hiệu ngõ ra của DUT.
   • Tín hiệu DUT phải là 4.00mA (hoặc 0.00V).
   • Ghi lại kết quả “As Found” (ban đầu).
   • Nếu tín hiệu bị lệch (ví dụ: 4.05mA), thực hiện Hiệu chỉnh Zero (Zero Adjustment) (thường bằng một biến trở hoặc nút bấm trên cảm biến) để đưa tín hiệu về đúng 4.00mA.
2. Thực hiện kiểm tra chiều tăng (Upscale):
   • Sử dụng bơm tay, từ từ tăng áp suất cho đến khi Thiết bị chuẩn hiển thị chính xác điểm 25% (ví dụ: 25.0 Pa).
   • Chờ tín hiệu ổn định, đọc và ghi lại giá trị mA/V của DUT.
   • Lặp lại quy trình cho các điểm 50%, 75%, 100%.
3. Hiệu chuẩn/Hiệu chỉnh điểm Span (100%):
   • Tại điểm 100% (ví dụ: 100.0 Pa), đọc tín hiệu ngõ ra của DUT.
   • Tín hiệu DUT phải là 20.00mA (hoặc 10.00V).
   • Ghi lại kết quả “As Found”.
   • Nếu tín hiệu bị lệch (ví dụ: 19.80mA), thực hiện Hiệu chỉnh Span (Span Adjustment) để đưa tín hiệu về đúng 20.00mA.
4. Lưu ý quan trọng: Việc hiệu chỉnh Span có thể ảnh hưởng đến điểm Zero. Sau khi chỉnh Span, bắt buộc phải xả áp suất về 0 và kiểm tra lại điểm Zero. Lặp lại quá trình Zero và Span 2-3 lần cho đến khi cả hai điểm đều chính xác.
5. Thực hiện kiểm tra chiều giảm (Downscale):
   • Từ điểm 100%, từ từ giảm áp suất xuống 75%, 50%, 25% và 0%. Ghi lại giá trị của DUT tại từng điểm.

Bước 5: Ghi lại kết quả (As Left)

Sau khi đã hoàn thành việc hiệu chỉnh (nếu có), kỹ thuật viên phải thực hiện lại toàn bộ quy trình 5 điểm (cả chiều tăng và giảm) một lần nữa và ghi lại tất cả các giá trị này vào biên bản. Bộ dữ liệu này được gọi là “As Left” (Tình trạng sau khi hiệu chỉnh).

Biên bản hiệu chuẩn (Calibration Report) phải ghi rõ:

• Thông tin cảm biến (Model, Serial, Dải đo).
• Thông tin thiết bị chuẩn (Model, Serial, Ngày hết hạn hiệu chuẩn, Truy xuất nguồn gốc).
• Điều kiện môi trường (Nhiệt độ, Độ ẩm).
• Bảng dữ liệu “As Found” (bao gồm sai số tính toán).
• Bảng dữ liệu “As Left” (bao gồm sai số tính toán).
• Kết luận cuối cùng: Cảm biến ĐẠT (PASS) hay KHÔNG ĐẠT (FAIL) so với yêu cầu kỹ thuật.

Bước 6: Niêm phong và dán nhãn hiệu chuẩn

Sau khi hoàn tất, cảm biến sẽ được dán tem/nhãn hiệu chuẩn (Calibration Sticker). Nhãn này phải ghi rõ:

• Ngày hiệu chuẩn.
• Ngày hiệu chuẩn tiếp theo (Calibration Due Date) – thường là 6 tháng hoặc 1 năm sau.
• Tên tổ chức/kỹ thuật viên thực hiện. Các biến trở hoặc nút bấm hiệu chỉnh (nếu có) có thể được niêm phong (seal) để ngăn chặn can thiệp trái phép.

Những yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của hiệu chuẩn

Quá trình hiệu chuẩn có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố:

1. Thiết bị chuẩn: Thiết bị chuẩn phải có độ chính xác cao hơn cảm biến cần đo (thường 4-10 lần). Nếu thiết bị chuẩn hết hạn hiệu chuẩn hoặc không chính xác, toàn bộ kết quả sẽ sai.
2. Rò rỉ hệ thống: Một sự rò rỉ nhỏ nhất trong ống nối hoặc đầu cắm sẽ làm áp suất bị sụt giảm liên tục, không thể có được phép đo ổn định. Đây là lỗi phổ biến nhất khi hiệu chuẩn dải Pa.
3. Điều kiện môi trường: Thay đổi nhiệt độ, độ ẩm đột ngột có thể ảnh hưởng đến linh kiện điện tử của cả cảm biến và thiết bị chuẩn. Luồng gió mạnh có thể làm nhiễu phép đo dải áp suất rất thấp.
4. Vị trí lắp đặt (Lỗi tĩnh): Một số cảm biến (đặc biệt là loại màng ngăn) nhạy cảm với hướng lắp đặt. Hiệu chuẩn cảm biến ở tư thế nằm ngang nhưng khi lắp đặt lại ở tư thế thẳng đứng có thể gây ra sai số ở điểm Zero. Tốt nhất là hiệu chuẩn tại vị trí lắp đặt thực tế.
5. Kỹ năng của kỹ thuật viên: Người thực hiện cần được đào tạo, hiểu rõ quy trình, thao tác bơm áp suất nhẹ nhàng, ổn định và đọc giá trị chính xác.

Kết quả đạt được và giá trị thực tiễn sau hiệu chuẩn

Kết quả cuối cùng của quá trình hiệu chuẩn là một Giấy chứng nhận hiệu chuẩn (Calibration Certificate) có giá trị pháp lý và kỹ thuật. Giấy chứng nhận này xác nhận rằng phép đo của cảm biến hiện có thể truy xuất nguồn gốc về các tiêu chuẩn quốc gia.

Giá trị thực tiễn mang lại là rất lớn:

• Đối với Phòng sạch: Giấy chứng nhận hiệu chuẩn là hồ sơ bắt buộc phải có khi các cơ quan quản lý (ví dụ: Cục Quản lý Dược) đến thanh tra, đánh giá tiêu chuẩn (ví dụ: GMP-WHO). Nó chứng minh rằng hệ thống HVAC đang duy trì áp suất dương (+15 Pa) một cách chính xác.
• Đối với Tòa nhà (HVAC): Đảm bảo tín hiệu báo lọc bẩn là chính xác, giúp đội ngũ bảo trì thay lọc đúng thời điểm, tránh lãng phí năng lượng do quạt chạy quá tải hoặc lãng phí vật tư do thay lọc quá sớm.
• Đối với Nhà máy (Đo mức/Lưu lượng): Tín hiệu 4-20mA chính xác từ cảm biến chênh áp (đã hiệu chuẩn) là đầu vào quan trọng cho các phép tính toán lưu lượng, mức bồn. Dữ liệu này chính xác giúp kiểm soát quy trình sản xuất tốt hơn, tính toán vật tư tiêu hao (hơi, hóa chất) chính xác, giảm thất thoát.

Xem thêm: Ứng dụng cảm biến chênh lệch áp suất trong hệ thống HVAC

Mua cảm biến chênh lệch áp suất uy tín chính hãng ở đâu?

Công Ty TNHH TM&DV Thiết Bị Điện Mạnh Tùng là đại lý ủy quyền chính thức tại Việt Nam cung cấp cảm biến chênh lệch áp suất chính hãng, đầy đủ chứng nhận CO, CQ, nhập khẩu trực tiếp, đảm bảo chất lượng, giá cạnh tranh, bảo hành rõ ràng, hỗ trợ kỹ thuật bởi đội ngũ chuyên gia hơn 10 năm kinh nghiệm, cam kết mang đến giải pháp tối ưu nhất cho mọi ứng dụng của khách hàng và sẵn sàng tư vấn miễn phí, báo giá nhanh chóng khi liên hệ.

Lời kết

Hiệu chuẩn cảm biến chênh áp không phải là một chi phí, mà là một khoản đầu tư bắt buộc để duy trì sự chính xác, an toàn và hiệu quả của hệ thống. Nó là một phần không thể thiếu trong kế hoạch bảo trì chủ động của bất kỳ cơ sở nào, từ tòa nhà văn phòng đến nhà máy dược phẩm.

Xem thêm các bài viết liên quan:

Tổng quan về cảm biến khí NO2

Tổng quan về cảm biến khí NH3

Tổng quan về cảm biến áp suất: Nguyên lý và ứng dụng

Tổng quan về cảm biến áp suất gió

Tổng quan về cảm biến áp suất nước tĩnh

---

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.