數字多用表自動(dòng)化校準系統

　　儀器計量校準是恢復、保持設備性能指標，保證測量準確可靠的技術(shù)手段，所以需要在國家授權的計量校準機構定期的進(jìn)行校準。但是隨著(zhù)計算機技術(shù)、大規模集成電路技術(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)展到現在的數字化儀器、嵌入式儀器和智能儀器。為現代測量技術(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構不斷出現，在許多方面已經(jīng)突破了傳統儀器的概念，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，儀器設備和測試系統之間的關(guān)系顯得更為重要。沒(méi)有自動(dòng)或智能測試系統的支持，一些復雜的實(shí)驗根本就無(wú)法獲得理想的測試結果。本課題所做的虛擬儀器技術(shù)在數字多用表計量校準工作中的應用，即數字多用表自動(dòng)校準系統是根據實(shí)驗室計量工作的需要，按照現行相應檢定規程的要求，采用LabVIEW軟件環(huán)境開(kāi)發(fā)了用戶(hù)界面和控制程序。此軟件系統通過(guò)對數字多用表自動(dòng)校準、數據自動(dòng)處理來(lái)保障校準過(guò)程的可靠性和校準數據的準確性。

系統的整體方案設計

　　一個(gè)完整的LabVIEW程序主要包括前面板、框圖程序、圖標和連接器窗格三部分。前面板是交互式圖形化用戶(hù)界面，用于設置輸入數值和觀(guān)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(yǔ)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(gè)子程序，以便在其他程序中加以調用。

校準的一般步驟是：

● 預熱儀器（包括被校儀器以及標準源）；
● 設置儀器的狀態(tài)，進(jìn)行測量記錄數據；
● 數據結果判定并給出結論；
● 自動(dòng)形成校準證書(shū)和原始記錄。
本系統分模塊化編程，主要包括：
● 初始化設置模塊
● 數據采集動(dòng)態(tài)顯示模塊
● 證書(shū)生成模塊


圖1 數字多用表自動(dòng)化校準系統結構圖
圖1即為本系統的結構框圖。

　　自動(dòng)化校準系統的具體實(shí)現過(guò)程

　　首先，標準源和數字多用表按照要求開(kāi)機預熱，連接硬件設備（GPIB卡、488電纜等），硬件連接完成后，啟動(dòng)計算機，搜尋整個(gè)測試系統的物理地址分配情況，根據搜索到的各個(gè)儀器地址，在校準軟件運行時(shí)，設置正確的地址配置。

1初始化設置模塊

　　雙擊相應的自動(dòng)化校準程序圖標，系統啟動(dòng)，進(jìn)入測試系統主界面,主界面的風(fēng)格以簡(jiǎn)捷實(shí)用為主，左側是各功能按鈕。首先進(jìn)入的是初始化設置模塊。初始化模塊的前面板如圖2所示，初始化模塊要設置被測試設備的校準項目，設置被校儀器和標準源的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據，防止意外發(fā)生使測量數據丟失，需要重新進(jìn)行測試。選擇中英文語(yǔ)言，選擇校準、檢定，選擇被測試設備的名稱(chēng)。初始化設置就完成了。

2 數據采集動(dòng)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、設置儀器的狀態(tài)、測量數值、數據位數控制、動(dòng)態(tài)顯示數據、數據結果判定、數據保存等。自動(dòng)化數據采集過(guò)程是完全模擬人工測量過(guò)程進(jìn)行測量的。儀器的初始化配置以及量程、顯示位數、精度、采樣數率、采樣時(shí)間、測量值、功能選擇等模塊從NI網(wǎng)站上下載，程序員也可以根據儀器編程說(shuō)明書(shū)提供的SCPI語(yǔ)言命令編寫(xiě)相應的模塊。本模塊中的數據顯示位數、數據量程、上下限等都是根據測試計量對儀器的要求而自動(dòng)生成的，數據結果判定也是自動(dòng)完成的。程序把那些不合格的數據用紅色的字體顯示，使計量員在測量結束后容易發(fā)現這些數據不合格。數據采集動(dòng)態(tài)顯示模塊的前面板如圖3所示。


圖3 數據采集動(dòng)態(tài)顯示模塊的前面板

3 證書(shū)和原始記錄生成模塊

　　自動(dòng)生成證書(shū)和原始記錄，給計量員的工作帶來(lái)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(dòng)力。計量員只需在證書(shū)生成模塊的前面板輸入相關(guān)的儀器信息和校準信息，校準項目，選擇相應的證書(shū)摸板，程序即可自動(dòng)生成相應的校準證書(shū)和原始記錄。證書(shū)模塊的前面板如圖4所示。


圖4 證書(shū)和原始記錄模塊的前面板

結束語(yǔ)

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

　　本系統基于LabVIEW開(kāi)發(fā)，操作性強、速度快，能夠模仿人工計量的過(guò)程來(lái)實(shí)現自動(dòng)化測試計量。系統的機構層次分明，容易移植更新模塊，而且還可以直接出證書(shū)和原始記錄，不但節省人力物力資源，并且測量速度快，避免了人與高電壓、大電流的接觸，保護人員安全，同時(shí)還具有測量數據點(diǎn)多，準確可靠的優(yōu)點(diǎn)，并能消除人工計數中可能發(fā)生的錯誤以及人工計算過(guò)程中的算術(shù)錯誤。