关键词：功能校准源；数字多用表；自动检定系统；设计
引言
数字多用表作为大多数数字化仪表的核心和基础，被广泛用于社会生活、实体经济和科研生产等重要领域，主要用来测量交直流电压、交直流电流、电阻以及频率等。为了确保数字多用表性能稳定可靠，须定期对其进行计量检定，判断其测量误差是否在允许误差内，超差项将进行校准。目前，按新检定规程手动检定一台数字多用表，须检定交直流电压、交直流电流、电阻等五个功能并出具证书，全过程近两个小时，效率极低。因此，按照检定规程，建立一套灵活、实用的数字多用表自动化测试系统是十分必要的。为此，我们利用现有的Fluke多功能校准源5720A和计算机，以NI公司的Labview语言作为开发环境，制作了一套功能完善的数字多用表自动化测试系统。该软件系统通过对数字多用表自动检定/校准，数据自动分析处理来保证检定/校准过程的可靠性和检定/校准数据的准确性。
1校准原理
首先由操作人员完成外观及通电检查，完成数字多用表的预热、预调工作后，再通过标准源法开展示值误差校准工作。为减少校准过程中人员的切换导线的操作，我们按照直流电流→交流电流→直流电阻→直流电流→交流电流的校准顺序完成操作，校准不确定度的评定工作在各项目校准过程中由系统自动完成。
2数字多用表自动检定系统的操作流程
2.1数字多用表自动检定系统的连线设计
在数字多用表自动检定系统的使用前，必须正确的连接外部设备之间的连线，也即是保证GPIB与计算机以及多功能校准源之间的连接。在进行连线时首先将被检的数字多用表与GPIB接口进行练习，之后进行计算机与GPIB接口之间的连接，最后确定打印机与计算机之间的连接，并查看打印机是否具有具有良好的工作状态，查看完成之后，将要使用的打印机设置为计算机的默认打印机，以便在测试的过程中，可以随时进行数据信息的打印。在进行校准器与台数数字多用表之间的连接使主要是使用四根测试缆线进行连接，四根测试缆线的练习实现了数字多用表自动检定系统对于电阻四线制的自动检定操作。在实际的检测过程中，检测人员仍需要根据计算机的弹幕信息进行电缆线直接的换线连接操作，确保电缆线连接的正确性。当数字多用表自动检定系统计算机弹幕提示不能使用四线电阻进行连接时测试过程中使用两线测试的方式进行电缆线的连接，提高测试数值的精准度。在电压与电阻测试完成之后对电流进行测试，将校准器的AUX端口与被检数字多用表进行连接，在电压、电阻、电流全部测试完毕之后，在按照计算机弹幕的提示信息进行校准器与数字多用表之间的连接。
2.2操作界面设计
本系统操作界面的功能主要是按照数字多用表检定规程的检定步骤,实现直流电压、直流电流、交流电压、交流电流和电阻的各个量程的检定数据选择,各量程的检定数据可以方便地按要求进行增减。在检定过程中,数据显示屏幕能实时显示测量信息、被测数据和实测数据,并判断测试数据是否超差,测试设置不当或出现各种意外会有相应的信息提示,使用户能直观方便地进行操作。本系统的操作界面用VB6.0来实现,设计美观大方,使用方便,交互性强。
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2.3数据采集实时监控模块
本模块包含多功能校准源5720A从系统接收指令并发出信号、数字多用表读取测量值并将测量值传递回计算机、数据的分析处理和对不合格测量点进行校准四个程序。测试开始后，实时显示表格框会显示正在检定的功能、检定值、实际值、频率、最大最小值以及经过系统判定后而得出的结论，当出现不合格的检定点时，实际值会显示红色，检定结论会显示不合格，此时，检定员可以按下开始校准按钮对该点进行校准，最后系统会把处理完的数据存入数据库，便于出具证书和原始记录。另外，本模块还设置了暂停/继续按钮和停止测试按钮，使测试过程做到“即开即停”，方便操作者实时控制检定过程。
2.4增加数据加密
为了方便存储以及对数据进行加密,测试完成后自动生成测试结果数据块,并利用SQL语句写入相应数据备注子段,完成了数据存储,而且在VisData中试图查看、修改测试结果时,只能看到每个数据块的前几个字符,无法修改其内容,从而保证检定数据的公正性。②测试流程根据检定规程设计数表不同测试项目的测试流程,分别制作了直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻等项目的测试流程,并对各项目的测试量程进行了统一,在各量程中可以根据用户的需要任意增减测量点,使自动检定更合理、灵活。③测试结果比对、超差判断程序由被检数字多用表返回测量结果后,与5700A发送的标称数据进行比对,依据检定规程定义的超差公式判断测量结果是否超差,并根据超差点的数量判断该被检数字多用表是否合格。④原始记录及检定证书报表本系统采用VB6.0的数据报表设计器(DataReportDesigner)设计了原始记录报表及检定证书报表,格式符合国军标及校准实验室认可要求。(3)数据库设计本系统使用ACCESS数据库来存储测试环境数据、原始数据和检定证书数据。利用了VB6.0提供的数据库设计工具———可视化数据管理器(VisualDataManger:Vis-Data)建立数据库,设计各种数据表格,进行安全性管理和测试SQL语句,并可在其中直接查询数据库中的数据。
2.5测量功能自动切换
测试过程中，为确保测量功能切换时，测试数据及测试时序同步变换，需编写测量功能切换程序将各测量功能在切换过程中有序的衔接。本系统利用Labview自带的编程模板标准状态机将各测量功能有序的连接在一起，在测试开始前，将选定的待检功能编排好顺序，然后，使测试软件按照编排好的顺序依次完成检定，实现测量功能自由切换。3校准注意事项(1)由于寄生电动势等影响，直流电压、电流、电阻在校准的过程中由系统自动进行清零后再进行示值误差校准。(2)由于引线电阻的存在，直流电阻100kΩ以下采用四线制测量，100kΩ及以上采用两线制测量。(3)测量低频交流电压时，系统自动将被校数表的滤波频率设置到低频段，这样采集到的信号更加科学、准确。
结语
本文介绍了利用GPIB总线和Labview集成开发环境控制多功能校准源检定数字多用表的具体技术，实现了对数字多用表的五个功能的自动检定，操作简便、灵活，检定结果准确、可靠。相信随着计量技术的发展和自动化技术的不断推广，越来越多的计量机构会将自动检定/校准技术用于计量工作中，实现计量技术程序化、智能化发展。
参考文献
［1］JJG315—1983直流数字电压表检定规程［M］．北京:中国计量出版社，2018.
［2］JJG(航天)34—1999交流数字电压表检定规程［M］．中国航天工业总公司，2019.
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［4］JJG(航天)35—1999交流数字电流表检定规程［M］．中国航天工业总公司，2019.
［5］JJG724—1991直流数字式欧姆表检定规程［M］．北京:中国计量出版社，2018.
论文作者:郭璇
论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期
论文发表时间:2020/1/15
标签：数字论文; 测试论文; 多用表论文; 数据论文; 测量论文; 系统论文; 电流论文; 《科学与技术》2019年16期论文;