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數(shù)字多用表自動化校準(zhǔn)系統(tǒng)

作者:中國礦業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 陳宇峰 時間:2008-10-28 來源:今日電子 收藏

  儀器計(jì)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(jì)量校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)定期的進(jìn)行校準(zhǔn)。但是隨著計(jì)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(shí)驗(yàn)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(jì)量校準(zhǔn)工作中的應(yīng)用,即數(shù)字多用表自動是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室計(jì)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。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/89006.htm

系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)

  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)字多用表自動化結(jié)構(gòu)圖
圖1即為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

  自動化的具體實(shí)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(jì)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(shí)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(xiàng)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(xiàng)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(jì)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(jì)量的過程來實(shí)現(xiàn)自動化測試計(jì)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(diǎn)多,準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn),并能消除人工計(jì)數(shù)中可能發(fā)生的錯誤以及人工計(jì)算過程中的算術(shù)錯誤。



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