基于Labview的多功能標準源自動校準系統研究

侯鳳媛 曹勇

摘要：本文主要介紹了基于LabVIEW的多功能標準源自動校準系統，該系統基于GPIB控制，通過LabVIEW軟件的完全自定義模式，提供一攬子系統級解決方案和服務，從而實現計量標準設備對被校準多功能標準源進行自動化校準。本系統可輕松實現測試系統和被測件及其附屬部件的無縫連接，自動校準系統軟件界面友好親切，不用再拘泥于繁瑣的程序設計過程，實現了系統的快速配置和上手使用。

關鍵詞：LabVIEW GPIB 多功能標準源 自動校準

引言

多功能標準源作為數字顯示的高精密度，高準確度標準信號源，是一種具有輸出直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻等多功能的儀器，其功能多、準確度高、安全可靠、應用廣。傳統的多功能標準源的校準流程，大部分都采用手動方式進行。手動校準工作量大、耗時長、數據處理時極易出錯，很大程度上占用了較多的人力成本。為提高工作效率，節省人力資源，故研制一套多功能標準源自動校準系統。該系統同時能夠完成自動校準記錄、證書等報表的生成功能，不用人為的手動進行表格的填寫與數據處理。

1 主體結構

多功能標準源自動校準系統由主控計算機、GPIB-USB-HS卡、GPIB線纜組成。

主控計算機在本系統中作為軟件載體和提供USB接口的功能，GPIB-USB-HS卡為計算機提供GPIB接口，GPIB線纜將被測儀器與標準儀器連接到GPIB接口。

1.1 硬件組成

本文介紹的多功能標準源自動校準系統通過GPIB-USB-HS為計算機增加一個GPIB接口，然后利用GPIB線纜將標準多用數字表和被檢多功能標準源串聯至GPIB接口之上，搭建成一個GPIB儀器控制回路。

1.2 軟件組成

系統軟件組成分主界面及子面板兩個部分，用戶可根據不同的測試設備選擇不同的子面板，并提供參數設置、報表生成等功能。

1.3 接口

本系統利用計算機上的USB接口與NI GPIB-USB-HS轉接卡，使計算機具備GPIB接口功能，從而實現通過GPIB接口對數字多用表和被測多功能標準源的遠程控制。通過GPIB線纜將計算機、數字多用表和被測多功能標準源組建成一個GPIB通訊網絡，從而實現在計算機上通過遠程控制指令完成儀器的參數設置、功能選擇、數值讀取等功能。

2 開發工具介紹

LabVIEW是高效圖形化應用開發環境，結合了簡單易用的圖形化開發方式和靈活強大的編程語言的優勢。它可以提供直觀明了的圖形化開發環境、開放且符合工業標準的軟件、內置編譯器加快運行速度、多平臺兼容、可與大量硬件接口（I/O）緊密結合。

3 系統性能及軟件功能

3.1 系統性能

多功能標準源自動校準系統要求能夠實現利用更高精度的標準設備完成對多功能標準源的檢定和校準;能夠實現多種標準源的檢定和校準功能;能夠實現多種功能的測試，包含直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、直流電阻等測試;要求能夠設置需要檢定和校準的量程和數值;要求能夠實現自動化檢定和校準過程;要求能夠自動生成多種形式的記錄、證書等報表。

3.2 軟件功能

1）系統安全性設計，要求用戶名和密碼進行登錄，增強系統的安全性

2）系統需有參數設置功能，能夠設置校準與檢定的檢定/校準點與量程

3）系統需有多功能檢定/校準功能，能夠對多種設備進行檢定/校準

4）系統需有自動檢定/校準功能

5）系統需有自動報表生成的功能

4 系統主界面及功能實現

4.1 系統主界面

在成功登錄自動校準系統后，會自動彈出對話框，提示登錄成功。點擊確定按鈕，進入系統主界面，如圖3所示。

在系統主界面中，可以輸入本次測試的基本信息，包含溫度、濕度、電源電壓、檢定員、校驗員、技術負責人等;也可以輸入多功能標準源的基本信息，包含標準的名稱、型號、編號、證書號、證書有效期、測量范圍、測量不確定度以及檢定校準的依據文件等信息;可以選擇更改測量設備與被測設備的地址信息;可以選擇即將被測的標準源的名稱;可以對即將測試的標準源進行參數配置，包含功能配置、測試點配置等。

4.2 功能實現

在設置完上述功能后，點擊開始按鈕，可以調用被選定設備檢定/校準的子界面，如圖4所示。在該界面中，點擊右側的功能鍵完成想要的功能，包含開始測試，暫停測試，報表生成，退出子程序等功能;在該界面中，可以對被測設備的基本信息進行填寫和修改;可以選擇生成報表的格式;可以選擇是生成檢定原始記錄和檢定證書、檢定原始記錄和不合格通知書、校準原始記錄和校準證書等三種不同的文件。

在該界面中，可以填寫被測件的名稱、型號、制造單位、編號、委托方、檢定地點、證書號、管理類別、允許誤差;系統自動識別檢定日期和有效日期，有效期為一年;系統中顯示當前系統的狀態：空閑等待中，表示系統還沒有開始進行測試，等待測試指令;測試中表示系統正在進行測試，這時不要進行退出程序和報表生成的功能。

5 結論

本文介紹了基于LabVIEW的多功能校準源自動校準系統的設計實現，該系統是以GPIB通訊為核心的一套自動化測試系統，實現了自動校準、測量數據處理、記錄證書等自動生成及打印功能。該系統工作穩定，性能可靠，操作簡便，不易出錯，易于擴展，可根據用戶需求進行二次開發，以便在后續的測量中進行改進與創新，具有極佳的經濟利益。

參考文獻

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[2]陳樹學，劉萱. LabVIEW寶典[M].北京：電子工業出版社，2018