數字多用表自動化校準系統

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手段，所以需要在國家授權的計量校準機構定期的進行校準。但是隨著計算機技術、大規模集成電路技術和通信技術的飛速發展，儀器技術領域發生了巨大的變化，從最初的模擬儀器發展到現在的數字化儀器、嵌入式儀器和智能儀器。為現代測量技術與儀器控制領域注入新的活力，新的測試領域、方法以及新的儀器結構不斷出現，在許多方面已經突破了傳統儀器的概念，電子儀器的功能和作用已經發生了質的變化。在這種背景下，儀器設備和測試系統之間的關系顯得更為重要。沒有自動或智能測試系統的支持，一些復雜的實驗根本就無法獲得理想的測試結果。本課題所做的虛擬儀器技術在數字多用表計量校準工作中的應用，即數字多用表自動校準系統是根據實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軟件環境開發了用戶界面和控制程序。此軟件系統通過對數字多用表自動校準、數據自動處理來保障校準過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界面，用于設置輸入數值和觀察輸出量。框圖程序是定義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，進行測量記錄數據；
● 數據結果判定并給出結論；
● 自動形成校準證書和原始記錄。
本系統分模塊化編程，主要包括：
● 初始化設置模塊
● 數據采集動態顯示模塊
● 證書生成模塊

圖1 數字多用表自動化校準系統結構圖

圖1即為本系統的結構框圖。

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

1初始化設置模塊

雙擊相應的自動化校準程序圖標，系統啟動，進入測試系統主界面,主界面的風格以簡捷實用為主，左側是各功能按鈕。首先進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，防止意外發生使測量數據丟失，需要重新進行測試。選擇中英文語言，選擇校準、檢定，選擇被測試設備的名稱。初始化設置就完成了。

2 數據采集動態顯示模塊

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、測量數值、數據位數控制、動態顯示數據、數據結果判定、數據保存等。自動化數據采集過程是完全模擬人工測量過程進行測量的。儀器的初始化配置以及量程、顯示位數、精度、采樣數率、采樣時間、測量值、功能選擇等模塊從NI網站上下載，程序員也可以根據儀器編程說明書提供的SCPI語言命令編寫相應的模塊。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生成的，數據結果判定也是自動完成的。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現這些數據不合格。數據采集動態顯示模塊的前面板如圖3所示。

圖3 數據采集動態顯示模塊的前面板

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的儀器信息和校準信息，校準項目，選擇相應的證書摸板，程序即可自動生成相應的校準證書和原始記錄。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

結束語

本系統先后在航天514所電學室、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開發，操作性強、速度快，能夠模仿人工計量的過程來實現自動化測試計量。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，同時還具有測量數據點多，準確可靠的優點，并能消除人工計數中可能發生的錯誤以及人工計算過程中的算術錯誤。