數(shù)字多用表自動化校準(zhǔn)系統(tǒng)

　　儀器計量校準(zhǔn)是恢復(fù)、保持設(shè)備性能指標(biāo)，保證測量準(zhǔn)確可靠的技術(shù)手段，所以需要在國家授權(quán)的計量校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)定期的進(jìn)行校準(zhǔn)。但是隨著計算機(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)代測量技術(shù)與儀器控制領(lǐng)域注入新的活力，新的測試領(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)備和測試系統(tǒng)之間的關(guān)系顯得更為重要。沒有自動或智能測試系統(tǒng)的支持，一些復(fù)雜的實驗根本就無法獲得理想的測試結(jié)果。本課題所做的虛擬儀器技術(shù)在數(shù)字多用表計量校準(zhǔn)工作中的應(yīng)用，即數(shù)字多用表自動校準(zhǔn)系統(tǒng)是根據(jù)實驗室計量工作的需要，按照現(xiàn)行相應(yīng)檢定規(guī)程的要求，采用LabVIEW軟件環(huán)境開發(fā)了用戶界面和控制程序。此軟件系統(tǒng)通過對數(shù)字多用表自動校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)自動處理來保障校準(zhǔn)過程的可靠性和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)的整體方案設(shè)計

　　一個完整的LabVIEW程序主要包括前面板、框圖程序、圖標(biāo)和連接器窗格三部分。前面板是交互式圖形化用戶界面，用于設(shè)置輸入數(shù)值和觀察輸出量?？驁D程序是定義VI功能的圖形化源代碼，利用圖形語言對前面板控制量和指示量進(jìn)行控制。圖表和連接器窗格是用于把程序定義成一個子程序，以便在其他程序中加以調(diào)用。

校準(zhǔn)的一般步驟是：

● 預(yù)熱儀器（包括被校儀器以及標(biāo)準(zhǔn)源）；
● 設(shè)置儀器的狀態(tài)，進(jìn)行測量記錄數(shù)據(jù)；
● 數(shù)據(jù)結(jié)果判定并給出結(jié)論；
● 自動形成校準(zhǔn)證書和原始記錄。
本系統(tǒng)分模塊化編程，主要包括：
● 初始化設(shè)置模塊
● 數(shù)據(jù)采集動態(tài)顯示模塊
● 證書生成模塊


圖1 數(shù)字多用表自動化校準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖1即為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

　　自動化校準(zhǔn)系統(tǒng)的具體實現(xiàn)過程

　　首先，標(biāo)準(zhǔn)源和數(shù)字多用表按照要求開機(jī)預(yù)熱，連接硬件設(shè)備（GPIB卡、488電纜等），硬件連接完成后，啟動計算機(jī)，搜尋整個測試系統(tǒng)的物理地址分配情況，根據(jù)搜索到的各個儀器地址，在校準(zhǔn)軟件運(yùn)行時，設(shè)置正確的地址配置。

1初始化設(shè)置模塊

　　雙擊相應(yīng)的自動化校準(zhǔn)程序圖標(biāo)，系統(tǒng)啟動，進(jìn)入測試系統(tǒng)主界面,主界面的風(fēng)格以簡捷實用為主，左側(cè)是各功能按鈕。首先進(jìn)入的是初始化設(shè)置模塊。初始化模塊的前面板如圖2所示，初始化模塊要設(shè)置被測試設(shè)備的校準(zhǔn)項目，設(shè)置被校儀器和標(biāo)準(zhǔn)源的GPIB地址，選擇是否是首次測試，此功能的目的是為了保存測量的數(shù)據(jù)，防止意外發(fā)生使測量數(shù)據(jù)丟失，需要重新進(jìn)行測試。選擇中英文語言，選擇校準(zhǔn)、檢定，選擇被測試設(shè)備的名稱。初始化設(shè)置就完成了。

2 數(shù)據(jù)采集動態(tài)顯示模塊


圖2 初始化模塊的前面板

　　該模塊的主要功能包括：初始化儀器、設(shè)置儀器的狀態(tài)、測量數(shù)值、數(shù)據(jù)位數(shù)控制、動態(tài)顯示數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)果判定、數(shù)據(jù)保存等。自動化數(shù)據(jù)采集過程是完全模擬人工測量過程進(jìn)行測量的。儀器的初始化配置以及量程、顯示位數(shù)、精度、采樣數(shù)率、采樣時間、測量值、功能選擇等模塊從NI網(wǎng)站上下載，程序員也可以根據(jù)儀器編程說明書提供的SCPI語言命令編寫相應(yīng)的模塊。本模塊中的數(shù)據(jù)顯示位數(shù)、數(shù)據(jù)量程、上下限等都是根據(jù)測試計量對儀器的要求而自動生成的，數(shù)據(jù)結(jié)果判定也是自動完成的。程序把那些不合格的數(shù)據(jù)用紅色的字體顯示，使計量員在測量結(jié)束后容易發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)不合格。數(shù)據(jù)采集動態(tài)顯示模塊的前面板如圖3所示。


圖3 數(shù)據(jù)采集動態(tài)顯示模塊的前面板

3 證書和原始記錄生成模塊

　　自動生成證書和原始記錄，給計量員的工作帶來極大的便利，而且消除了人為操作易產(chǎn)生的出錯，解放了勞動力。計量員只需在證書生成模塊的前面板輸入相關(guān)的儀器信息和校準(zhǔn)信息，校準(zhǔn)項目，選擇相應(yīng)的證書摸板，程序即可自動生成相應(yīng)的校準(zhǔn)證書和原始記錄。證書模塊的前面板如圖4所示。


圖4 證書和原始記錄模塊的前面板

結(jié)束語

　　本系統(tǒng)先后在航天514所電學(xué)室、河北省電力研究院等計量部門投入使用后。解放了勞動力，校準(zhǔn)的效率大大提高，校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和可靠性也得到更好的保障。

　　本系統(tǒng)基于LabVIEW開發(fā)，操作性強(qiáng)、速度快，能夠模仿人工計量的過程來實現(xiàn)自動化測試計量。系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)層次分明，容易移植更新模塊，而且還可以直接出證書和原始記錄，不但節(jié)省人力物力資源，并且測量速度快，避免了人與高電壓、大電流的接觸，保護(hù)人員安全，同時還具有測量數(shù)據(jù)點多，準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點，并能消除人工計數(shù)中可能發(fā)生的錯誤以及人工計算過程中的算術(shù)錯誤。