基于LabVIEW直流電阻箱自動檢定系統的研究

陳 飛，張 翰

（中國計量學院工程訓練中心，浙江杭州 310018）

基于LabVIEW直流電阻箱自動檢定系統的研究

陳 飛，張 翰

（中國計量學院工程訓練中心，浙江杭州 310018）

電阻箱的標定是一個非常繁瑣的過程。依照國家相關檢定規程研究了一種基于LabVIEW軟件平臺，設計并實現一款直流電阻箱自動檢定系統。該系統主要的硬件主要由數字萬用表、計算機等組成，軟件由LabVIEW完成，采用模塊化編程的主流思想，最大可能的簡化了系統的繁瑣復雜性。系統通過系統設計思路、硬件組成、軟件開發、系統調試、相關數據測試等方面系統的介紹了這款直流電阻箱自動檢定系統。測試結果表明，所研究的直流電阻箱自動檢定系統具有操作效率高（簡便），性能可靠、設計要求達標等實用價值。系統實用性強、適用范圍廣。

直流電阻箱；自動檢定系統；檢定規程；LabVIEW

0 引言

在社會生產和科學研究的各個領域，作為相關工作標準和重要電子儀器的直流電阻箱已經得到大量應用，成為這些領域中不可缺少的重要電子儀器，因此對直流電阻箱的準確檢定非常重要[1]。計算機技術的高速發展及各種軟件的大量開發，為設計研究直流電阻箱自動檢定系統提供了較為扎實理論基礎與較為可能的實踐基礎[2-6]。研制開發一套基于LabVIEW直流電阻箱自動檢定系統提升了直流電阻箱檢定工作的自動化程度[7]，在一定程度上可以代替傳統人工手動按照規程[8-9]檢定直流電阻箱，很好地解決了傳統手工檢定中人為產生的一系列不必要問題，保證產品質量的有效性，提升了檢定工作的時效性，降低了檢定人員的檢定工作強度，將人為因素的影響減少到最小甚至消除，確保了產品使用的公正性，這是非常必要、緊迫的。

同時本系統可以使用LabVIEW的VI面板來控制整個檢定過程，其檢定效率遠遠高于傳統的人工手動檢定，更加方便了檢定過程，系統操作界面的人性化設計，直觀的顯示直流電阻箱的檢定過程。

1 系統方案設計

在使用過程中隨著使用次數增加，電阻箱阻值會有小范圍的變化，導致電阻的精度下降。因此，電阻箱需要標定再投入使用。采用模塊化編程的主流思想，最大可能的簡化了系統的繁瑣復雜性，所研究的直流電阻箱自動檢定系統提高了直流電阻箱檢定工作的效率和精準率，還具有很好的擴展性。

系統實物圖如圖1所示。實驗室中使用的電阻箱有6個不同的測量轉盤：10 000 W，1 000 W，100 W，10 W，1 W，0.1 W，其準確度分別為：0.1%，0.1%，0.1%，0.15%，0.6%，5%。

圖1 系統實物圖

基于LabVIEW的人機界面作為控制平臺，通過I/O口與數字多用表（本系統采用惠普數字多用表Hewlett 34401A）實現通訊連接，手動撥動直流電阻箱的各權值的旋轉鈕，控制數字多用表實現實時測量和數據反饋，再實現數據自動處理[4]，生成檢定報表和數據。該系統的硬件由計算機、打印機、惠普數字多用表Hewlett 34401A組成。

2 系統軟件設計

系統采用LabVIEW8.6作為開發工具[8]，配合其和報表生成工具包(NI Report Generation Toolkit)等工具實現軟件功能，使其具有良好的人機界面，檢定人員可以實時觀察檢定過程的變化。整個系統的軟件設計采用軟件工程的主要設計思想和方法，即采用先整體到局部，再局部到整體，模塊化式結構化程序的設計。以菜單的形式來體現整個檢定系統，使整個操作界面流暢、簡捷、清晰、易懂及容易操作。系統主菜單從功能和方式上劃分結構如圖2所示。

圖2 LabVIEW程序結構流程圖

軟件分為登錄系統模塊、系統設置模塊、檢測模塊、數據模塊、信息管理模塊、數據分析及報表生成模塊。每個模塊在整個系統都有著不同的功能。

其中，檢測模塊根據電阻箱檢定標準分為檢測參數、預檢定、殘余誤差檢定、開關變量檢定及示值誤差檢定六部分。檢測參數部分顯示被檢直流電阻箱的儀器名稱、儀器型號、生產廠商、檢定員、委托方、標稱值等檢測參數信息。預檢定部分是根據直流電阻箱檢定規程對檢測類別進行選擇以及外觀及線路檢查、絕緣電阻、工頻耐壓試驗的檢定結果進行選擇。殘余電阻檢定部分是按照直流電阻箱檢定規程對殘余電阻進行檢定的模塊。系統根據設置中量程及權值的選擇，會自動識別“當前檢測點”“下一檢測點”，可分別實現不同操作，監測數據將實時顯示在當前監測數據中。

本系統可以自動存儲被檢電阻箱全部檢定數據并得以顯示。同時還可以將被檢電阻箱的檢定數據以報表的形式自動生成電子稿，并可以打印出來（如圖3）。

圖3 報表生成圖

3 實驗結果與分析

系統各部分調試完成后，通過具體的實驗來驗證實際的檢定效果。在系統自動檢定過程中可以觀察電阻箱的實際電阻值與獲取的電阻值是否一致。

用被檢直流電阻箱測試調試完畢的系統，得到相關實驗原始數據如表1所示，A代表了測量盤的刻度位置，B代表了不同的測量轉盤。測試結果顯示，鑒定后的電阻箱完全滿足其精度的要求，系統性能指標達到設計要求。

表1 系統直流電阻箱電阻測試數據Ω

根據檢定要求，還對殘余電阻以及開關誤差進行了測試，測試結果如表2所示，結果都能很好表現系統的檢定結果。開關誤差幾乎在千分之幾的范圍，開關誤差影響小。

表2 系統直流電阻箱電阻殘余電阻、開關變差等測試數據

4 結論

系統以LabVIEW為軟件開發平臺，通過人機界面的操作，代替了手工檢定的繁瑣過程，實時顯示了整個檢定過程的電阻值及自動獲取數據；誤差分析；自動生成檢定證書及原始檢定數據打印。主要實現了以下的功能：

（1）完成國家標準JJG982-2003《直流電阻箱檢定規程》對直流電阻箱檢定要求的所有測試項目，實時顯示各項檢定過程中的檢定值，檢定完成后自動生成數據報表及檢定報告，能實現被檢直流電阻箱的系統化管理；

（2）自動識別讀取、存儲檢定數據，并自動進行誤差分析及誤差曲線生成；

（3）系統采用登陸式模式進入，可以有效抵御外來侵入風險，保證系統數據庫等核心指標的安全，確保程序的穩定性。

［1］毛文君.基于電測技術中直流電阻箱自動檢定系統方法的淺析［J］.硅谷，2010（22）：88.

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［3］劉偉.用數字萬用表8846A檢定直流電阻箱［J］.工業計量，2013（02）：80.

［4］陳秀文.直流電阻、回路電路測試儀檢定的新方法［J］.科技傳播，2012（05）：75-81.

［5］Melanie L.Higa，Dalia M.Tawy，et al.An introduction to labview exercise for an electronics class［C］.Interna?tional Conference of the IEEE EMB.2002.

［6］李淑梅.電阻箱（直流）電阻值誤差測量結果不確定評定［J］.品牌與標準化，2012（14）：45.

［7］李笠.基于Labview的數字多用表自動檢定/校準系統設計［J］.中國計量，2013（01）：102-103.

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［9］JJF1059-1999.測量不確定度評定與表示［S］.

［10］汪敏生.LabVIEW基礎教程［M］.北京：電子工業出版社，2002.

Research of DC Resistance Box Automatic Verification System Based on LabVIEW

CHEN Fei，ZHANG Han
（Engineering Training Center，China Jiliang University，Hangzhou 310018，China）

Calibration of resistance box is a very tedious and complicated process.This paper studies a type of automatic verification system designed and produced based on LabVIEW platform.The main hardware of the systemismainly composed of digital multimeter，computer，etc，while the main software is supported by LabVIEW.This systemsimplifiescomplexity in the largest extent with the application of mainstream ideas of modularization programming.The system introduce the system from design ideas、hardware composition，software designing，system debugging，data testing and so on.Test results show that the system has the advantages of high efficiencyof operation， superior performance and meet design requirements.The system has higher practicability and wide range of application.

DC resistance box；automatic verification system；vertification regulation；LabVIEW

TP273

A

1009－9492(2014)03－0053－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.03.016

陳 飛，女，1986年生，浙江杭州人，碩士研究生，助理實驗師。研究領域：多相流參數檢測、儀表檢定校準系統設計、遠程測控系統設計等。

(編輯：向 飛)

2013－09－16