数字多用表自动化校准系统

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仪器计量校准是恢复、保持设备性能指标，保证测量准确可靠的技术手段，所以需要在国家授权的计量校准机构定期的进行校准。但是随着计算机技术、大规模集成电路技术和通信技术的飞速发展，仪器技术领域发生了巨大的变化，从最初的模拟仪器发展到现在的数字化仪器、嵌入式仪器和智能仪器。为现代测量技术与仪器控制领域注入新的活力，新的测试领域、方法以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经突破了传统仪器的概念，电子仪器的功能和作用已经发生了质的变化。在这种背景下，仪器设备和测试系统之间的关系显得更为重要。没有自动或智能测试系统的支持，一些复杂的实验根本就无法获得理想的测试结果。本课题所做的虚拟仪器技术在数字多用表计量校准工作中的应用，即数字多用表自动校准系统是根据实验室计量工作的需要，按照现行相应检定规程的要求，采用LabVIEW软件环境开发了用户界面和控制程序。此软件系统通过对数字多用表自动校准、数据自动处理来保障校准过程的可靠性和校准数据的准确性。

        系统的整体方案设计

        一个完整的LabVIEW程序主要包括前面板、框图程序、图标和连接器窗格三部分。前面板是交互式图形化用户界面，用于设置输入数值和观察输出量。框图程序是定义VI功能的图形化源代码，利用图形语言对前面板控制量和指示量进行控制。图表和连接器窗格是用于把程序定义成一个子程序，以便在其他程序中加以调用。

        校准的一般步骤是：

   

• 预热仪器（包括被校仪器以及标准源）；   
  
• 设置仪器的状态，进行测量记录数据；     
  
• 数据结果判定并给出结论；     
  
• 自动形成校准证书和原始记录。
  

　　本系统分模块化编程，主要包括：

   

• 初始化设置模块     
  
• 数据采集动态显示模块     
  
• 证书生成模块
  

        

图1 数字多用表自动化校准系统结构图

        自动化校准系统的具体实现过程
        首先，标准源和数字多用表按照要求开机预热，连接硬件设备（GPIB卡、488电缆等），硬件连接完成后，启动计算机，搜寻整个测试系统的物理地址分配情况，根据搜索到的各个仪器地址，在校准软件运行时，设置正确的地址配置。

        1初始化设置模块

        双击相应的自动化校准程序图标，系统启动，进入测试系统主界面,主界面的风格以简捷实用为主，左侧是各功能按钮。首先进入的是初始化设置模块。初始化模块的前面板如图2所示，初始化模块要设置被测试设备的校准项目，设置被校仪器和标准源的GPIB地址，选择是否是首次测试，此功能的目的是为了保存测量的数据，防止意外发生使测量数据丢失，需要重新进行测试。选择中英文语言，选择校准、检定，选择被测试设备的名称。初始化设置就完成了。

       2 数据采集动态显示模块

        图2 初始化模块的前面板

        该模块的主要功能包括：初始化仪器、设置仪器的状态、测量数值、数据位数控制、动态显示数据、数据结果判定、数据保存等。自动化数据采集过程是完全模拟人工测量过程进行测量的。仪器的初始化配置以及量程、显示位数、精度、采样数率、采样时间、测量值、功能选择等模块从NI网站上下载，程序员也可以根据仪器编程说明书提供的SCPI语言命令编写相应的模块。本模块中的数据显示位数、数据量程、上下限等都是根据测试计量对仪器的要求而自动生成的，数据结果判定也是自动完成的。程序把那些不合格的数据用红色的字体显示，使计量员在测量结束后容易发现这些数据不合格。数据采集动态显示模块的前面板如图3所示。

        图3 数据采集动态显示模块的前面板

        3 证书和原始记录生成模块

        自动生成证书和原始记录，给计量员的工作带来极大的便利，而且消除了人为操作易产生的出错，解放了劳动力。计量员只需在证书生成模块的前面板输入相关的仪器信息和校准信息，校准项目，选择相应的证书摸板，程序即可自动生成相应的校准证书和原始记录。证书模块的前面板如图4所示。

        图4 证书和原始记录模块的前面板

        结束语

        本系统先后在航天514所电学室、河北省电力研究院等计量部门投入使用后。解放了劳动力，校准的效率大大提高，校准的准确性和可靠性也得到更好的保障。

        本系统基于LabVIEW开发，操作性强、速度快，能够模仿人工计量的过程来实现自动化测试计量。系统的机构层次分明，容易移植更新模块，而且还可以直接出证书和原始记录，不但节省人力物力资源，并且测量速度快，避免了人与高电压、大电流的接触，保护人员安全，同时还具有测量数据点多，准确可靠的优点，并能消除人工计数中可能发生的错误以及人工计算过程中的算术错误。