基于LabVEW的直流電阻箱自動檢定系統(tǒng)的研究

摘要：直流電阻箱的檢定是一個很繁雜的過程。對此基于LabvIEW軟件平臺設(shè)計并實現(xiàn)了一款實用性的直流電阻自動檢定系統(tǒng)。本系統(tǒng)用上位機pc機作為控制設(shè)備，安捷倫34420a數(shù)字萬用表作為電阻測量儀器，通過GPIB總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通訊。通過此系統(tǒng)可以實現(xiàn)設(shè)備基本信息錄入，電阻數(shù)值采集，校準結(jié)果顯示以及檢定報表的生成。同時生成的檢定報表是以證書編號的形式進行自動保存以便之后查找。經(jīng)過使用驗證，所設(shè)計的直流電阻箱自動檢定系統(tǒng)實用性高，性能可靠，操作方便，并已被應(yīng)用到工程實際中。

關(guān)鍵詞：

0 引言

直流電阻是傳遞和保存電阻單位Ω的實物標準，其量值的準確傳遞是測量的基礎(chǔ)。同時，在科學試驗與工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，直流電阻箱作為重要的電子儀器已得到廣泛應(yīng)用，并成為一些領(lǐng)域中不可或缺的重要電子儀器，因此研發(fā)一套基于LabVEW的直流電阻箱自動檢定系統(tǒng)以提高直流電阻箱檢定工作的自動化程度，從而在一定程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工手動按照規(guī)程對直流電阻箱進行準確檢定特別重要。本直流電阻的自動檢定系統(tǒng)以LabVIEW為軟件平臺進行設(shè)計研發(fā)，其成功研發(fā)與計算機技術(shù)的快速發(fā)展是分不開的，其發(fā)展為系統(tǒng)研發(fā)提供了可靠的理論基礎(chǔ)和軟件環(huán)境。通過LabvIEW的前面板可以控制檢定的整個過程，其檢定效率相比于傳統(tǒng)的手工檢定要高出許多，同時很人性化的顯示其檢定的整個過程。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

在系統(tǒng)的使用中往往會遇到一套系統(tǒng)只能應(yīng)用于一種直流電阻箱。因此，當檢定其他量程的直流電阻箱時需要編程人員再做另一套系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用模塊化編程的思想，并且可以在檢定過程中選擇不同量程的直流電阻箱，從而實現(xiàn)了一套系統(tǒng)檢定多種直流電阻箱的功能。模塊化編程還簡化了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，同時提高了檢定工作的精確率和效率。

檢定部門使用的直流電阻箱一般有3種，其最大量程分別為：10000Ω，10000Ω，1000Ω。我們可以選擇最大量程來選擇不同的直流電阻箱。我們的上位機是計算機用未作為控制平臺，通過USB接口實現(xiàn)USB—GPIB轉(zhuǎn)換從而與數(shù)字萬用表(本系統(tǒng)采用安捷倫數(shù)字萬用表Agilent 34420A)進行通訊連接，人工撥動直流電阻箱各檔盤旋鈕，將直流電阻箱的阻值傳輸?shù)綌?shù)字萬用表從而實現(xiàn)實時阻值的測量和數(shù)據(jù)接收，然后實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動運算和處理，生成校準證書和記錄表。該系統(tǒng)生成的校準證書和記錄表是以被測件的證書編號為名稱進行保存的，因為每個被測件的證書編號是唯一的，所以該保存形式易于以后查尋校準證書和記錄表。同時該檢定系統(tǒng)的硬件由計算機、安捷倫數(shù)字萬用表Agilent 3442 0A、打印機組成。

實物圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)采用LabVIEW2012作為平臺進行開發(fā)，LabVIEW是類似于C和BASIC的一種程序開發(fā)環(huán)境，其使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式，是開發(fā)測量或控制系統(tǒng)的理想選擇。同時，LabVIEW具有自己的工具包，通過使用工具包我們可以更方便的實現(xiàn)軟件的某些功能，在本系統(tǒng)我們用到的工具包是報表生成工具包。通過使用報表工具包我們將基本信息，初步檢定以及檢定結(jié)果都生成到報表中，其中報表由word報表和excel報表組成，被測件的基本信息以及采集的數(shù)據(jù)都以標簽的形式添加到已經(jīng)建好的文檔模板中，這樣就可以使報表形式更加美觀。通過操作系統(tǒng)的控制界面，工作人員可以觀察到被測件的信息錄入和數(shù)據(jù)的采集從而監(jiān)督檢定的整個過程，如果檢定過程中出現(xiàn)誤操作則會很直接的顯示出來。整個系統(tǒng)的設(shè)計采用整體和局部相結(jié)合的模塊化式結(jié)構(gòu)程序設(shè)計方法，從整體把握設(shè)計的框架，整體又分為幾個模塊，通過幾個模塊的設(shè)計來實現(xiàn)系統(tǒng)的不同功能。以菜單的形式來體現(xiàn)整個檢定系統(tǒng)各個模塊是環(huán)環(huán)相扣的形式，這樣使得操作界面更加簡捷、易懂以及更容易操作，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

軟件系統(tǒng)分為登錄模塊、基本信息模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、示值誤差檢定模塊、校準結(jié)果模塊、校準證書模塊及記錄表模塊。各個模塊在系統(tǒng)中都有自己的特定功能。其中，在基本信息模塊我們輸入關(guān)于儀器的一些基本信息，包括一些產(chǎn)品的型號，日期等，一些不需要改變的信息我們將其值設(shè)為默認，這樣我們就不需要每次都重復(fù)的輸入同樣的信息。在數(shù)據(jù)采集模塊安捷倫34420A型號萬用表測得的直流電阻值采集到LabVIEW中在這一部分還需要計算殘余電阻檢定和開關(guān)接觸電阻變差。在數(shù)據(jù)采集模塊中點擊示值誤差檢定程序就會跳轉(zhuǎn)到示值誤差檢定模塊，此模塊需要選擇檔位來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。通過校準結(jié)果模塊，我們得到校準的結(jié)果，點擊組合框的下拉按鈕我們選擇外觀線路和絕緣電阻是否正常，殘余電阻，示值誤差直接通過采集模塊將數(shù)據(jù)采集到實測值得表格中。本系統(tǒng)的報表生成模塊分為記錄表模塊和檢定證書模塊，通過點擊記錄表和檢定證書按鈕系統(tǒng)自動生成報表并通過打印機打印出來。整體構(gòu)架：系統(tǒng)首先進入登陸界面當輸入正確的賬戶和密碼之后才可以進入主界面，如果輸入的賬號或者密碼不正確，則會顯示登錄失敗，程序跳轉(zhuǎn)到開始狀態(tài)，如果賬號密碼正確則進入到程序的主界面其中主界面是此系統(tǒng)的主要部分，其整體構(gòu)架如圖3所示。

3 實驗結(jié)果與分析

檢定系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束后，需通過實驗來檢驗實際的檢定效果。我們可以將安捷倫萬用表采集的電阻數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集模塊前面板的顯示數(shù)據(jù)進行比較，如果數(shù)據(jù)一致或者在規(guī)定有效數(shù)字內(nèi)數(shù)據(jù)一致，則表明程序調(diào)試成功。經(jīng)過試驗驗證，該直流電阻箱檢定系統(tǒng)完全能夠滿足其精度要求，并且系統(tǒng)的性能指標也能達到要求。根據(jù)設(shè)計要求，本系統(tǒng)還對開關(guān)接觸電阻和殘余電阻進行了測試，系統(tǒng)前面板的顯示結(jié)果和萬用表上的數(shù)值都能在規(guī)定有效數(shù)字內(nèi)完全一致。

4 結(jié)論

在軟件方面系統(tǒng)以LabVIEW為開發(fā)平臺，通過對上位機人機界面進行操作，代替了傳統(tǒng)手工檢定復(fù)雜的過程，清晰、有條理的顯示了檢定的整個過程：基本信息的錄入;直流電阻值的自動采集;示值誤差的檢定;記錄表以及校準證書的自動生成和電子表格打印。通過驗證該系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能：

(1)按照國標JJG982—2003《直流電阻箱檢定規(guī)程》完成直流電阻箱檢定所要求的測試內(nèi)容，在LabVIEW的前面板能清楚的顯示檢定過程中各種數(shù)據(jù)的檢定數(shù)值和結(jié)果，完成檢定后系統(tǒng)自動生成記錄表和檢定證書，生成的這兩種數(shù)據(jù)表以產(chǎn)品證書編號的形式自動保存，方便以后查找。

(2)自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，并且可以按照檢定規(guī)程對采集的數(shù)據(jù)自動運進行運從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動處理。

(3)系統(tǒng)在運行之前需要登錄，可以對系統(tǒng)進行保護，同時在登錄模塊分為管理員身份和一般用戶，管理員可以添加新用戶用以區(qū)分不同操作人員的使用權(quán)限從而可以有效防范他人侵入獲取數(shù)據(jù)從而保證系統(tǒng)的安全性。