解析智能儀表在自動精度測試系統(tǒng)中的應用

【摘要】本文將分別敘述在智能自動化環(huán)境下的智能儀表、自動化精度測試系統(tǒng)的優(yōu)化和以FLuK8845A為具體智能儀表實例，應用到自動精度測試系統(tǒng)當中，對自動精度測試系統(tǒng)當中的系統(tǒng)構造、輸入電路接口的設計等的具體操作做詳細的解說。

【關鍵詞】智能儀表；自動精度測試系統(tǒng)；解析應用；智能自動化

【中圖分類號】F407.67 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）09-0062-02

在自動精度測試系統(tǒng)之中，要求智能儀表的應用應該盡可能具備高性能、高可靠性、高擴展性、短周期開發(fā)以及整體陜速運行的特點，最重要的一點非高性價比莫屬。只有不斷創(chuàng)新開發(fā)技術，將先進技術收為己用，才能在行業(yè)競爭中取得穩(wěn)定發(fā)展的優(yōu)勢，保持企業(yè)發(fā)展的良好態(tài)勢。

1、智能自動化環(huán)境中的智能儀表

智能科技的發(fā)展已經(jīng)在國內外形成不可阻擋的強大趨勢，在各個門類旁支都有飛速的進展，例如在知識工程體系、定性控制、仿人智能化、數(shù)據(jù)融合技術、模糊邏輯和物元可拓方法等領域都有涉步。智能自動化技術正不斷滲入儀表工業(yè)之中，智能化的軟硬件會令儀器儀表分析準確到位、較好的處理數(shù)據(jù)信息內容、提高原有測量系統(tǒng)的工作效率、拓寬系統(tǒng)的功能；此外會促進其實現(xiàn)多功能、高效和高速化的發(fā)展。智能儀表結合了測試技術和計算機技術，包含微計算機及處理器的儀器設備，能夠實現(xiàn)運算、判斷、儲存數(shù)據(jù)的步驟。儀表類型包括壓力儀表：有液注壓力計、彈性式的壓力儀表、物性型壓力傳感器和電遠傳式的壓力儀表；也有溫度測量儀表，有接觸式和非接觸式兩種，可接觸式的簡單可靠而且精度較高，但是沒法運用到較高的溫度測量中；而非接觸的儀表，則是透過熱輻射的原理來工作的，不限高溫，測溫的范圍較廣，而且反應的速度很快，只是誤差比較大。還有一類流量儀表，主要是流量計和儀表兩種，一般有容積式、葉輪式、差壓式、變面積式、動量式、沖量式、電磁幾種。

智能自動化環(huán)境下的智能儀表研發(fā)，主要運用于自動化控制、電力電網(wǎng)等不同的操作領域，可以用來監(jiān)測功率因素、電度、電流、功率和電壓等不同屬性的電參量。智能儀表的顯著特征在于其運行穩(wěn)定可靠，能夠直觀形象對數(shù)據(jù)資料進行顯示，同時還能夠具備高精度、高抗干擾的能力。在分類上除了最簡單的常規(guī)數(shù)顯儀表，也還有具備編程性能等多復核功能的智能儀表，能夠較好的實現(xiàn)在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的監(jiān)控系統(tǒng)操作，也可以開展數(shù)據(jù)的遠程傳輸進程，已經(jīng)成為了替代傳統(tǒng)指針式儀表的理想品。一般來說智能儀表的使用不會受到溫度、電導率或者流體的密粘度影響，而且轉換器采用的是勵磁方法，具備穩(wěn)定零點、高精確度、低功耗的優(yōu)勢，轉換器還可以跟傳感器合為一體，也隨時可以分離。一般流量計都是雙向的測量方式，裝有三個積算器，包括正反兩個方向的總量和差值顯示。智能儀表作為儀器儀表行業(yè)的領航先導，屬于高精尖的領域重點，我國在該領域取得了一定的成果，市場發(fā)展空間也較為寬廣，例如核電、物聯(lián)網(wǎng)、高鐵和軌道建設等，同時該項目的發(fā)展也帶動全國在節(jié)能減排產業(yè)的發(fā)展。

2、自動精度測試系統(tǒng)的優(yōu)化

測量精度的情況，反映的是測量儀器內部系統(tǒng)，所能夠去真實還原信號值的能力，測量精度是評估一個自動精度測試系統(tǒng)的重要參數(shù)，所以對于整個系統(tǒng)而言，核心就在測量精度上。測量設備可能存在誤差，而誤差除了ADC本身因素外，還會受到工作溫度、周遭環(huán)境噪音的多方影響。所以當我們進入到自動精度測試系統(tǒng)時，要正確解讀儀器上標明的技術參數(shù)，要了解自己現(xiàn)在所面對的數(shù)據(jù)采集卡板、具體的絕對精度指標，要將精度和分辨率分開來理解，不可將兩者混為一體。另外還有數(shù)字萬用表，這是表示參數(shù)指標的另外一種形式，業(yè)界之人常用位數(shù)來記錄數(shù)字萬用表的分辨率。通過對測量精度和分辨率兩個不同概念需求的理解，就可以較為精準的評估儀器系統(tǒng)的誤差所在，這樣也就能夠優(yōu)化測試系統(tǒng)。另外冷卻和散熱也會影響到系統(tǒng)精度，這表現(xiàn)了工作溫度的作用：冷卻可以保證機箱以及其他模塊的穩(wěn)定工作狀態(tài)；而充足穩(wěn)定的電源供給，也會影響測量精度的數(shù)據(jù)，所以儀器的廠商應該主動提供在不同的電壓環(huán)境下，機箱的電源所能夠提供最大電流和功率的具體參數(shù)。在保證安全性和電磁兼容性有重要作用的EMI/EMC認證，同時也是影響測量精度的重要因素。此外還有電纜接線方式、電纜質量和專業(yè)素質都是影響系統(tǒng)精度的因素。外部校準能夠提供標準精度進行比較，對測量能力加以調整，可以將儀表送回原廠或者實驗室進行校準，實現(xiàn)最大化精度。內部自校準也可以適當?shù)臏p少測量誤差，但是不及外部校準精確和科學。要對操作環(huán)境多加關注，這就是我們上面所提及到的溫度、濕度規(guī)范條件，裝配方式是否得當也要多加注意。相位精度，也就是有關生成信號時序、被采集的時序所精確的程度，要將硬件同步，偏差縮到最小。譬如系統(tǒng)包含兩個示波器，全部都由同一個DUT采集數(shù)據(jù)，如果這兩個器材沒喲路使用同步的采樣時鐘及其他條件，我們就無法采集到信號的相位。

3、智能儀表在自動精度測試系統(tǒng)中的應用案例

本文筆者以FLUK8845A系列的智能儀表所組建的系統(tǒng)模式，具體的自動精度測試結構如圖1所示。

該智能儀表通過RS232的總線與整體的工控機相結合在一起，運行系統(tǒng)時，激勵信號產生系統(tǒng)就會開始向被測試的具體設備，不斷的發(fā)送信號；然后透過選通通道，經(jīng)過R線給智能儀表傳遞測量的相關指令，步驟的最后，是透過R線，再次接收來自智能儀表的最終結果，并且進行故障的診斷和性能判斷。手動也好，程控也好，該智能儀表只能同時對特定—種信號進行測量，包括電阻、二極管等。但是對于自動精度測試系統(tǒng)而言，所需要的信號是不同類別、不同幅值的，所以只有一個辦法可以解決兩者之間的這種沖突。也就是設計通道，并且選擇通道，分時進行選通，兼并程控測量。通道的電路選擇，就要按照測量信號的不同的區(qū)分，可分為大電壓、小電壓和電流選擇三種。針對小電壓而言，最好采用30V之下的選通；再說到第三種情況，電流通道的選擇，其電路控制設計，可以將電路與智能儀表串聯(lián)在一塊，斷開原有電路，完成測量后接通，再斷開其與智能儀表的相連即可。

對智能儀表測量的控制，先從設置入手，該智能儀表提供3種不同的程控接口，只有RS-232不用購買接口卡以外，另兩種：LAN和GPIB都需要另行購買接口卡。所以我們將R線最為最優(yōu)的程控接口選擇。FLUK8845A可以對兩種命令進行準確的執(zhí)行，其中一種是Fluke 45 multimeter的命令集，還有另外一種是884XASCPI，兩者中間任選一種，都能夠達到使智能儀表的測量控制，遵從其發(fā)送相對命令的要求。在完成對命令集的選擇，以及程控接口的挑選后，就可以通過R線接口開始發(fā)送并且進一步控制測量過程了。整個控制的過程，要將工控機的串口與智能儀表連接好，采用的電纜型號是RS-232，連接方式如圖2所示。

使用電纜前必須對接口進行初始化的設置，要采用windows的API函數(shù)打開串口，然后設定好其波特率、傳輸模式還有停止位的個數(shù)等具體參數(shù)數(shù)據(jù)，設置好超時時間，最大的輸出、輸入緩存等，然后對控制命令進行合成，最后實施對測量出來的數(shù)據(jù)以及控制命令的讀取。當合成命令后，將其發(fā)送到相對的串口位置，接著就能夠運用智能儀表測量數(shù)據(jù)，其間還要注意監(jiān)查工控機的串口，工作是否正常，與智能儀表之間能否完成通訊。只要準確判斷串口發(fā)送的字節(jié)數(shù)和當前長度相同即可。為了準確起見，可以給智能儀表設置EcHo模式，這樣透過串口輸出，回顯信息，透過回顯的字符就可以基本確定兩者之間是否正常通訊。

4、結語

本文在案例中所描述的智能儀表案例：包括輸入接口電路及其測控方式等，已經(jīng)被實踐證明且多次利用到各種電子設備的二線之中，也有些在大修測試設備中備受重用。整個系統(tǒng)的操作，優(yōu)勢非常明顯，其被多次運用就可充分說明。在未來的科技發(fā)展中，還會出現(xiàn)更多的創(chuàng)新之處，不斷完善該系統(tǒng)，相信智能儀表在自動精度測試系統(tǒng)中的應用領域會不斷被拓寬且深化。