多臺(tái)數(shù)字萬用表同時(shí)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)及時(shí)效比較

黃科薪，陳蜀，臧繼禎

（中國船舶重工集團(tuán)公司 七五○試驗(yàn)場，云南 昆明650051）

手持式數(shù)字萬用表以其體小輕便、使用快捷、功能齊全（普遍具有測量電壓、電流、電阻等功能）的特點(diǎn)，深受相關(guān)工程技術(shù)人員喜愛，得到廣泛的應(yīng)用。為了保證數(shù)字萬用表的量值可靠傳遞，需要對數(shù)字萬用表進(jìn)行校準(zhǔn)。由于數(shù)字萬用表的使用量大，使得同批次同型號(hào)的待校數(shù)字萬用表臺(tái)數(shù)也相應(yīng)的較多，校準(zhǔn)任務(wù)量大。為了提高校準(zhǔn)效率，研究人員做了相應(yīng)的探索。文獻(xiàn)[1]介紹了3種半自動(dòng)檢定程序設(shè)計(jì)方法，從而實(shí)現(xiàn)提高工作效率、減少工作強(qiáng)度和差錯(cuò)。譚福奎等進(jìn)行了數(shù)字萬用表語音報(bào)讀方案的研究，提出一個(gè)語音報(bào)讀方案并應(yīng)用到實(shí)際中，使得檢定操作友好便捷化[2]。

除了設(shè)計(jì)出自動(dòng)化的檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)外，通常可以對一批次的待校數(shù)字萬用表進(jìn)行分類，對多臺(tái)同一型號(hào)的數(shù)字萬用表同時(shí)進(jìn)行校準(zhǔn)，從而縮短整批數(shù)字萬用表的校準(zhǔn)用時(shí)，提高工作效率。然而，多臺(tái)數(shù)字萬用表同時(shí)校準(zhǔn)對校準(zhǔn)結(jié)果會(huì)有一定的影響。本文即從數(shù)字萬用表校準(zhǔn)原理出發(fā)，采用電學(xué)分析并通過實(shí)驗(yàn)研究不同臺(tái)數(shù)數(shù)字萬用表同時(shí)校準(zhǔn)對校準(zhǔn)結(jié)果的影響，驗(yàn)證多臺(tái)數(shù)字萬用表同時(shí)校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，可行性，選取較優(yōu)的校準(zhǔn)臺(tái)數(shù)方案。

1 實(shí)驗(yàn)方案

在滿足規(guī)程規(guī)范[3－6]的前提下，數(shù)字萬用表可同時(shí)校準(zhǔn)的項(xiàng)目通常為電壓及電流功能，本文即從多用表電壓、電流項(xiàng)入手，分析多臺(tái)數(shù)字多用表同時(shí)校準(zhǔn)的結(jié)果影響。

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本次實(shí)驗(yàn)所用的被校設(shè)備為數(shù)字萬用表，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備是經(jīng)上級(jí)機(jī)構(gòu)計(jì)量檢定或校準(zhǔn)合格，測量范圍能覆蓋被校器具的測量范圍，并在有效期內(nèi)的多功能校準(zhǔn)源。設(shè)備具體如下：計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器（某廠多功能校準(zhǔn)源5700）、秒表、相同導(dǎo)線若干、同型號(hào)數(shù)字萬用表一批（≥10臺(tái)，以供篩選備用）[7]。

1.2 校準(zhǔn)原理

電壓表功能：電壓功能校準(zhǔn)接線示意圖如圖1所示，被校表1與多功能校準(zhǔn)源形成回路1，被校表2與多功能校準(zhǔn)源形成回路2……被校表n與多功能校準(zhǔn)源形成一個(gè)回路n。根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL）：對于任一回路，循環(huán)一周，電壓降的總和等于電壓上升總和。故多功能校準(zhǔn)源輸出的電壓即為被校表兩端的電壓的理論值。多功能校準(zhǔn)源設(shè)置一個(gè)電壓輸出，回路1即通過電壓定律由被校表測出電壓實(shí)測值，以此類推被校表2……被校表n。如此比較理論值和實(shí)測值即可實(shí)現(xiàn)被校表的電壓功能校準(zhǔn)。

圖1 電壓功能校準(zhǔn)接線示意圖Fig.1 Structure diagram of calibration for voltage

電流表功能：電流功能校準(zhǔn)接線示意圖如圖2所示，被校表1，2……n與多功能校準(zhǔn)源形成一個(gè)回路。根據(jù)基爾霍夫電流定律（KCL）：對于任一結(jié)點(diǎn)，流入結(jié)點(diǎn)的各支路電流總和等于流出結(jié)點(diǎn)的各支路電流的總和。多功能校準(zhǔn)源設(shè)置一個(gè)電流輸出，流入結(jié)點(diǎn)1（被校表1）的電流等于流出結(jié)點(diǎn)1電流……流入結(jié)點(diǎn)n（被校表n）的電流等于流出結(jié)點(diǎn)n電流，結(jié)點(diǎn)1，2……n首尾相連，故各節(jié)點(diǎn)電流相等并理論上等于多功能校準(zhǔn)源設(shè)置的電流。通過比較被校表的實(shí)測值與多功能校準(zhǔn)源的理論值即可實(shí)現(xiàn)電流功能的校準(zhǔn)[8]。

圖2 電流功能校準(zhǔn)接線示意圖Fig.2 Structure diagram of calibration for current

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

本文采用比較實(shí)驗(yàn)法對校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行分析，選取A1表為主要研究對象，通過實(shí)驗(yàn)分別將A1單臺(tái)、含有A1在內(nèi)的2臺(tái)、3臺(tái) ……5臺(tái)被校表分別進(jìn)行電壓功能、電流功能校準(zhǔn)。具體方法如下：

第一步，分別對足夠數(shù)量的被校表進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)，記錄數(shù)據(jù)，從中篩選出6臺(tái)性能良好的數(shù)字萬用表并編號(hào)。（編號(hào)記為：A1，B1，B2，B3，B4，B5）。

第二步，多臺(tái)被校表電壓功能校準(zhǔn)：選取A1為主要研究對象，對A1號(hào)被校表并接1臺(tái)任意B號(hào)被校表進(jìn)行校準(zhǔn)，記錄數(shù)據(jù)；此后依次并接2臺(tái)、3臺(tái)……5臺(tái)進(jìn)行校準(zhǔn)并記錄數(shù)據(jù)，接線按實(shí)際需要如圖1所示。

第三步，多臺(tái)被校表電流功能校準(zhǔn)：選取A1為主要研究對象，對A1號(hào)被校表串接1臺(tái)任意B號(hào)被校表進(jìn)行校準(zhǔn)，記錄數(shù)據(jù)；此后依次串接2臺(tái)、3臺(tái)……5臺(tái)進(jìn)行校準(zhǔn)并記錄數(shù)據(jù)，接線按實(shí)際需要如圖2所示。

第四步，關(guān)閉設(shè)備，拆除連接導(dǎo)線，收拾被校表。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄整理后如表1所示。結(jié)果表明（1～6）臺(tái)數(shù)字萬用表同時(shí)校準(zhǔn)時(shí)，結(jié)果波動(dòng)不大，均能如實(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)被校表的性能。區(qū)別在于校準(zhǔn)電流、電壓兩項(xiàng)參數(shù)[9]的每臺(tái)數(shù)字萬用表平均耗時(shí)不同，1～2臺(tái)每臺(tái)平均用時(shí)較多，同時(shí)校準(zhǔn)3～6臺(tái)時(shí)每臺(tái)耗時(shí)明顯少于同時(shí)校準(zhǔn)（1～2）臺(tái)。但隨著同時(shí)校準(zhǔn)的臺(tái)數(shù)增加，接線拆線的復(fù)雜性有所增加及讀數(shù)記錄的順暢性有所下降，使得同時(shí)校準(zhǔn)臺(tái)數(shù)從3臺(tái)增加到6臺(tái)時(shí)每臺(tái)的平均耗時(shí)下降得并不明顯，出于舒適、便捷、安全、高效考慮，以同時(shí)校準(zhǔn)3～4臺(tái)為宜。

表1 校準(zhǔn)結(jié)果數(shù)據(jù)表（交流電壓、電流項(xiàng)時(shí)頻率為60 Hz）Tab.1 Result of the calibration（frequency is 60 Hz while calibrate AC current or Voltage）

3 結(jié) 論

數(shù)字萬用表校準(zhǔn)檔位多，流程繁瑣。通過多臺(tái)數(shù)字萬用表的同時(shí)校準(zhǔn)能簡化部分校準(zhǔn)流程，提高效率。研究表明在不超過6臺(tái)數(shù)字萬用表同時(shí)校準(zhǔn)的情況下，臺(tái)數(shù)對校準(zhǔn)的結(jié)果影響不大，日常校準(zhǔn)工作臺(tái)數(shù)可根據(jù)個(gè)人喜好，操作方便，讀書記錄的快慢選取，出于舒適、便捷、安全、高效考慮，以同時(shí)校準(zhǔn)3～4臺(tái)為宜。在多臺(tái)數(shù)字萬用表同時(shí)校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)首先確保人員、設(shè)備安全大前提，注意導(dǎo)線的正確連接，數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)準(zhǔn)確的排查剔除故障表再進(jìn)行下一步校準(zhǔn)。

[1]章克來.數(shù)字萬用表自動(dòng)/半自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].上海：上海交通大學(xué)，2009.

[2]譚福奎，賀前華，范煒.數(shù)字萬用表語音報(bào)讀方案及實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（6）:37－41.TAN Fu-kui，HE Qian-hua，F(xiàn)AN Wei.A scheme of speech reading for digital multi-meter and its realization[J].Experimental Technology and Management，2011（6）：37－41.

[3]中國計(jì)量科學(xué)研究院.JJG315─1983直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程[S].國家計(jì)量局，1984.

[4]中國計(jì)量科學(xué)研究院.JJG598─1989直流數(shù)字電流表檢定規(guī)程[S].國家技術(shù)監(jiān)督局，1990.

[5]中國航天工業(yè)總公司二院二0三所.JJG（航天）34─1999交流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程[S].中國航天工業(yè)總公司，1999.

[6]中國航天工業(yè)總公司五院五一四所.JJG（航天）35─1999交流數(shù)字電流表檢定規(guī)程[S].中國航天工業(yè)總公司，1999.

[7]國防科工委科技與質(zhì)量司.電磁學(xué)計(jì)量[M].北京：原子能出版社，2002.

[8]莊崇光，張民倉，王立.基爾霍夫定律的建立[J].大學(xué)物理，1990（4）:35-36.ZHUANG Chong-guang，ZHANG Min-cang，WANG Li.The establishment of kirchhoff's law[J].University Physics，1990（4）:35-36.

[9]肖笑.基于BCC算法的多機(jī)系統(tǒng)PSS參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].陜西電力,2012（12）:51-54.XIAO Xiao.Optimal design of multi-machine power system stabilizer parameters based on bacterial colony chemotaxis algorithm[J].Shaanxi Electric Power，2012（12）:51-54.