數(shù)字多用表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)研究

王玲 王紅

【摘 要】在計(jì)量檢定過(guò)程中由于數(shù)字多，用表功能多，量程多，檢定，校準(zhǔn)點(diǎn)多，每一個(gè)量程和檢定點(diǎn)的技術(shù)指標(biāo)各不相同，人工操作檢定與校準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)易出錯(cuò)，計(jì)算誤差的工作量也相當(dāng)繁重，且易出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤。為提高檢定、校準(zhǔn)數(shù)字多用表的工作效率及工作質(zhì)量，本文主要針對(duì)數(shù)字多用表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理、提點(diǎn)以及功能進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字多用表；自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)；校準(zhǔn)過(guò)程

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了巨大的變化，從最初的模擬儀器發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字化儀器、嵌入式儀器和智能儀器。為現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)與儀器控制領(lǐng)域注入新的活力，新的測(cè)試領(lǐng)域、方法以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)突破了傳統(tǒng)儀器的概念，電子儀器的功能和作用已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化。在這種背景下，儀器設(shè)備和測(cè)試系統(tǒng)之間的關(guān)系顯得更為重要。沒(méi)有自動(dòng)或智能測(cè)試系統(tǒng)的支持，一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)根本就無(wú)法獲得理想的測(cè)試結(jié)果。

一、數(shù)字多用表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)的主體構(gòu)成

數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)中需研究的主要內(nèi)容包含：①交直流電壓、交直流電流及電阻的程控校準(zhǔn)；②自動(dòng)誤差計(jì)算及不確定度分析；存儲(chǔ)設(shè)備信息、原始記錄及運(yùn)算結(jié)果的數(shù)據(jù)庫(kù)；校準(zhǔn)結(jié)果管理；③基于互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室交互平臺(tái)等.利用數(shù)字多用表自動(dòng)化檢定與校準(zhǔn)并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差分析，④可避免在進(jìn)行人工檢定時(shí)產(chǎn)生的認(rèn)為誤差，保證量值傳遞的統(tǒng)一，提高檢定結(jié)果的可靠性

1.數(shù)表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

①友好的人機(jī)交互界面使得檢定校準(zhǔn)變得簡(jiǎn)單，非專業(yè)人員也很易操作；②自動(dòng)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理，既免去了檢定人員實(shí)時(shí)操作及記錄數(shù)據(jù)的辛苦，也提高了檢定的可靠性③在進(jìn)行年穩(wěn)定性的考核時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)出上一年的數(shù)據(jù)，進(jìn)行比較并給出判斷結(jié)果；④數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理模式保存后，不僅可直接進(jìn)行記錄及證書的打印工作，而且便于數(shù)據(jù)產(chǎn)品的科學(xué)管理，提高了工作效率。

2.數(shù)表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)組成及工作原理

自動(dòng)系統(tǒng)的硬件部分由微機(jī)、多功能標(biāo)準(zhǔn)源（FLUKE5700或FLUKE5720標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源）、通訊接口卡、打印機(jī)組成。它們與不同的被檢表一同構(gòu)成一套完整的數(shù)字電壓表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如圖所示。

數(shù)表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)源法進(jìn)行檢定。系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為控制部件，通過(guò)IEEE488并行通訊口與標(biāo)準(zhǔn)源及被檢表相連。標(biāo)準(zhǔn)源用來(lái)為被檢表提供標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻）。檢定時(shí)，由軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)源及被檢表的程控，從而完成整個(gè)自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)的工作。即：實(shí)時(shí)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)、程控校準(zhǔn)、保存數(shù)據(jù)、檢定數(shù)據(jù)及證書的預(yù)覽、打印等多項(xiàng)功能。

二、數(shù)表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

數(shù)表自動(dòng)檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件由 4 個(gè)模塊組成，分別為程控測(cè)量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、信息管理模塊和實(shí)驗(yàn)室交互模塊，每個(gè)模塊均可獨(dú)立運(yùn)行，以滿足不同的工作需要，。其中程控測(cè)量模塊與數(shù)據(jù)處理模塊使用 NI 公司 LabVIEW 開(kāi)發(fā)環(huán)境編寫，所得數(shù)據(jù)通NILab-VIEW 數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具包上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的 MYSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)。信息管理模塊與實(shí)驗(yàn)室交互模塊采用 JAVA1 6 編寫，通過(guò)調(diào)用 API 函數(shù)實(shí)現(xiàn)與 Lab-VIEW 的聯(lián)動(dòng)，同時(shí)可以對(duì) MYSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理。

三、數(shù)字多用表自動(dòng)檢定系統(tǒng)的主要功能

①自動(dòng)檢定功能：依據(jù)檢定規(guī)程要求，主要包括直流電壓、交流電壓、交流電壓頻率響應(yīng)、電阻、直流電流、交流電流、交流電流頻率響應(yīng)等項(xiàng)目的檢定。可以根據(jù)客戶要求選擇項(xiàng)目檢定。②數(shù)據(jù)處理功能：對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行粗大值、異常值的剔除，對(duì)同一點(diǎn)多測(cè)幾次求平均值。③數(shù)據(jù)判別功能：依據(jù)數(shù)字多用表的技術(shù)指標(biāo)自動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行判別，分為合格與不合格。④查詢功能：可以調(diào)閱已經(jīng)測(cè)量過(guò)的數(shù)字多用表的原始記錄查看，包括儀器型號(hào)、編號(hào)、生產(chǎn)廠家、送檢單位、日期、各檢定項(xiàng)目數(shù)據(jù)等。如果對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)有異議，可以進(jìn)行再次測(cè)量。⑤單點(diǎn)復(fù)測(cè)功能：對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)有異議的測(cè)量點(diǎn)，可進(jìn)行再次測(cè)量。⑤自動(dòng)打印功能：自動(dòng)保存原始記錄；可根據(jù)客戶要求（檢定證書或者校準(zhǔn)證書）自動(dòng)生成證書報(bào)告，可生成單功能的證書報(bào)告，也可生成全功能的證書報(bào)告；還可自動(dòng)生成封面。

四、數(shù)字多用表自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的作用

多功能、高準(zhǔn)確度、智能化數(shù)字多用表在儀器測(cè)量中已日益占據(jù)重要的地位，被廣泛使用于科研、試驗(yàn)、教學(xué)、航空航天等的各個(gè)方面，很多電量或非電量經(jīng)變化后都可用數(shù)字多用表完成測(cè)試。隨著數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛使用， 國(guó)內(nèi)外廠家不斷推出新型的高準(zhǔn)確度、功能齊全、量程范圍寬且?guī)?GPIB（General Purpose Interface Bus）接口的各種數(shù)字多用表。此類數(shù)字多用表被廣泛地應(yīng)用于試驗(yàn)測(cè)試的各個(gè)環(huán)節(jié)，其測(cè)量值準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到試驗(yàn)是否能夠取得成功。

五、結(jié)束語(yǔ)

儀器計(jì)量校準(zhǔn)是恢復(fù)、保持設(shè)備性能指標(biāo)，保證測(cè)量準(zhǔn)確可靠的技術(shù)手段，所以需要在國(guó)家授權(quán)的計(jì)量校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)定期的進(jìn)行校準(zhǔn)。數(shù)字多用表自動(dòng)檢測(cè)校準(zhǔn)系統(tǒng)能夠提高測(cè)量準(zhǔn)確度和可靠性，為提高數(shù)字多用表檢定校準(zhǔn)工作管理的科學(xué)性和規(guī)范性提供了技術(shù)支持。另外，數(shù)字多用表自動(dòng)檢測(cè)校準(zhǔn)系統(tǒng)在減輕檢定員的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)又提高了工作效率，也可以更好的為檢定校準(zhǔn)單位創(chuàng)造社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】肖亮. 數(shù)字多用表自動(dòng)化校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 東南大學(xué)， 2017.

【2】岳虹. 淺談數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J]. 工業(yè)計(jì)量， 2016（3）：41-42.

【3】張倓. 數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)[J]. 電子測(cè)試， 2017（3x）.

【4】馬昱超， 劉鵬飛， 崔玉娟. 基于LabVIEW的數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電光系統(tǒng)， 2017（3）：56-59.