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      數字多用表自動化測試系統(tǒng)的應用

      2010-11-16 03:03:20胡旭升耿建坡孫振亮
      河北電力技術 2010年1期
      關鍵詞:多用表標準源自動測試

      張 立,胡旭升,張 秦,耿建坡,孫振亮

      (河北省電力研究院,石家莊 050021)

      數字多用表、多功能標準源的檢定、校準數據是計量測試領域的重要參數之一。目前數字多用表、多功能標準源基本都帶有程控接口(GPIB接口或RS232接口),程控功能的應用越來越廣泛[1]。但正常的手動檢定并不能對接口部分的功能進行檢查。計量檢定中的數據記錄、處理、證書打印等要經過繁瑣的步驟和較長的時間,不但測量的工效低,而且數據的準確性會受到一定的影響。

      隨著計算機技術和虛擬儀器技術在計量領域的廣泛應用,可以充分發(fā)揮可程控計量儀器的先進功能。數字多用表自動化測試系統(tǒng)利用NI公司的Labview 8.2作為軟件開發(fā)平臺,采用DATRON公司的標準源4808對數字多用表進行自動化計量測試。應用該系統(tǒng)對34401A、2000、7061、7151、8505、1081、1061、FLUKE45等型號的數字多用表及多功能標準源進行測試、數據打印、數據管理、系統(tǒng)維護等功能時,人機對話簡單、方便,測試速度快,保證了量值傳遞的準確性,滿足計量檢定規(guī)程的要求,在使用中收到較好效果。同時該系統(tǒng)可以兼容其它多種型號的數字多用表、多功能源,具有很強的可擴展性和實用性。

      1 自動化測試系統(tǒng)的組成及工作原理

      1.1 系統(tǒng)組成

      數字多用表自動測試系統(tǒng)主要由多功能標準源(4808型)、計算機、打印機、GPIB接口(IEEE488及RS232)以及相關軟件組成,系統(tǒng)的硬件結構如圖1所示。

      圖1 自動化測試系統(tǒng)硬件結構示意

      4808型多功能標準源是由DATRON公司生產的標準源,它可以輸出直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流和電阻的標準信號,檢定及校準3位至8位的數字多用表,交、直流的電壓、電流及電阻的量程都有與被檢通用的數字多用表相對應的量程[2-6]。4808型多功能標準源可以自行校準并保證輸出數據的準確性和可靠性,其本身帶有GPIB接口,為儀器的可程控性創(chuàng)造了條件。

      GPIB接口卡選用NI公司生產的GPIB-USB-HS IEEE488接口卡,計算機通過該卡對GPIB系統(tǒng)進行控制,這在測試系統(tǒng)中被廣泛應用。

      1.2 工作原理

      該系統(tǒng)通過計算機對可程控的4808型多功能標準源和高精度的數字多用表進行程序控制,以實現(xiàn)對數字多用表的自動檢測。

      計算機通過程序控制4808型多功能標準源發(fā)出測量信號,該信號加到被檢表的輸入端,程序又命令被檢多用表采集信號進行相應功能的測量,測量結果經GPIB接口送入計算機進行誤差計算,并打印出測量結果和測量誤差。

      2 自動化測試系統(tǒng)的功能

      數字多用表自動化測試系統(tǒng)中引入了計算機技術,對數字多用表自動化測試系統(tǒng)的要求不僅是對手動檢測的機械模仿[7],而且要考慮到利用計算機的特點,去完成手動檢測完成難度較大的工作。數字多用表自動測試系統(tǒng)具有的功能如下。

      a. 校準。主要滿足對34401A、2000、7061、7151、8505、1081、FLUKE45、1061等型號的數字多用表自動校準,該系統(tǒng)擁有靈活的人機對話界面,可自主選擇測量項目。

      b. 測試。可按24 h指標進行穩(wěn)定性測試,也可按年指標進行測試。

      c. 數據采集。該系統(tǒng)有標準源儀器地址選擇功能,數字多用表地址選擇功能??勺詣涌刂仆瓿蓴祿牟杉?、判斷、存儲。自動化測試系統(tǒng)是固定采樣周期采集數據,比手動測量采集數據更準確。

      d. 數據處理。可將測量過程中的數據動態(tài)顯示出來,進行測試數據差限的計算及對數據結果的判斷,擁有逐點測量功能和顏色標記功能。

      e. 打印。測試完成后可自動生成證書和原始記錄,可進行單功能的測量結果的打印,也可進行全功能的測量結果的打印。

      f. 自動提示。在一個功能檢定測試完成后,有切換功能提示,需要換線時,有換線提示。

      g. 開發(fā)擴展。用戶可以方便地增加所要測試的儀器型號,只需在此系統(tǒng)的目錄下創(chuàng)建以所要增加儀器型號為名稱的目錄,并在創(chuàng)建的目錄中,分別創(chuàng)建“測試文件”、“指標”2個目錄,根據所要增加儀器的功能,修改指標文件。

      3 自動化測試系統(tǒng)的應用

      測試儀器為標準源4808,選擇1臺34401A數字多用表,用本套自動化測試系統(tǒng)進行檢定,可測試直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流、直流電阻。在測試過程中,操作者操作相應儀器根據提示完成相應的測試,程序將自動運行。

      3.1 校準系統(tǒng)預熱

      標準源4808和被測數字多用表開機預熱1~2 h。以保證儀器信號的穩(wěn)定性和校準數據的可靠性。

      3.2 硬件連接檢查

      硬件連接完成后,啟動計算機,運行物理地址搜尋軟件,搜尋整個測試系統(tǒng)的物理地址分配情況,注意在設置被檢表的物理地址時不要與4808的物理地址發(fā)生沖突,以免影響系統(tǒng)的正常運行。

      3.3 測試設置

      系統(tǒng)啟動后,進入測試系統(tǒng)主界面,進行測試參數的設置。對于某型號數字多用表首次檢定要進行5個參數的檢定,在“基本功能選擇”中點擊選中需要測試的項目。將“首次測試”標簽選項選擇到“是”,則自動測試系統(tǒng)將測試的數據結果直接保存;如選擇到“否”,測試數據將不被覆蓋。然后單擊“4808地址設置”按鈕,在彈出下拉框中選擇源4808的GPIB地址。單擊“被檢表地址設置“按鈕,在彈出下拉框中選擇數字多用表的GPIB地址。全部設置結束后,點擊”確認設置“按鈕,啟動”開始測試“按鈕,系統(tǒng)即進入數據采集動態(tài)顯示界面。

      3.4 數據采集動態(tài)顯示

      根據被檢某型號數字多用表的指標文件(該文件中包括某型號數字多用表的技術指標和對檢定點的設置)進行數據采集和誤差分析。測試數據合格時,其顏色是黑色,測試數據不合格時為紅色顯示。

      3.5 報告制作

      測試結束后,會彈出測試完成對話框。這時可點擊“報告制作”按鈕,開始制作證書,輸入相關信息后,點擊“生成證書”按鈕,即完成整個檢定操作過程。

      3.6 性能驗證

      在相同的環(huán)境下,分別采用自動測量方法及手動測量方法對34401A數字多用表進行檢定測量,比較測量結果,見表1。

      表1 自動與手動測量結果比較

      由表1可以看出,自動測量沒有改變數字多用表的采樣位數,與手動測量結果基本一致。不一致的點也只是末位有所不同,這是由34401A本身的采樣結果及重復性、穩(wěn)定性造成的。這一點說明自動測試系統(tǒng)檢定數字多用表的可行性和準確性。

      自動測試的信息量和采集量要比手動測量大,這主要體現(xiàn)在交流電壓的測試中,由于人力勞動的局限性,手動測量通常只檢定3個頻率的交流電壓值,自動測試系統(tǒng)則可以采集被檢表在各個頻率段處的交流電壓值。在數據處理及誤差計算的速度方面,自動比手動更占優(yōu)勢,從而節(jié)省了勞動時間,降低了勞動強度,使工作條件更加人性化。

      4 應用注意事項

      4.1 標準源4808的量值溯源

      系統(tǒng)可分為表檢源和源檢表2種類型[8],源檢表即前面所介紹的對數字多用表進行的自動化計量測試,表檢源采用多功能傳遞標準4950對標準源4808進行自動化測試,保證標準源4808的量值可靠性及可溯源性。

      4.2 地址配置應正確

      硬件連接檢查過程中要保證設置正確的地址配置,否則會引起該系統(tǒng)不能正常工作。

      5 結束語

      數字多用表自動測試系統(tǒng)是計算機技術、軟件技術及通信技術的有效集成。其突出特點是自動化程度高、兼容性能好、測量精確、數據處理迅速、信息吞吐量大和實時性高。自動化測量與手動測量相比,自動測試不影響數字多用表的測量位數及測量結果,而且能夠高效率捕捉所需測試數據,可進行自動、快速、精密的測試,消除了各種人為誤差,削弱了測試過程的隨機誤差及系統(tǒng)誤差,提高了數字多用表計量測試的自動化水平。

      參考文獻:

      [1] 楊安福,陳長齡.電子儀器接口技術[M].成都:電子科技大學出版社,2002.

      [2] JJG 724-1991,直流數字式歐姆表檢定規(guī)程[S].

      [3] JJG 315-1983,直流數字電壓表檢定規(guī)程[S].

      [4] JJG 598-1989,直流數字電流表檢定規(guī)程[S].

      [5] JJG 34-1999,交流數字電壓表檢定規(guī)程[S].

      [6] JJG 35-1999,交流數字電流表檢定規(guī)程[S].

      [7] 陳宇峰.數字多用表自動化校準系統(tǒng)[J].今日電子,2008(10):84-86.

      [8] 李慶先,何 凱,溫曉輝.數字多用表自動檢定校準系統(tǒng)研究[J].儀器儀表標準化與計量,2007,23(4):38-40.

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