基于5730A多功能校準(zhǔn)器的數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)

丁璇

摘? 要：基于Fluke生產(chǎn)的5730A高精度多功能校準(zhǔn)器，以VB.NET為開發(fā)環(huán)境編寫校準(zhǔn)軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)、記錄及證書自動(dòng)創(chuàng)建生成等功能。這在很大程度上提高了數(shù)字多用表校準(zhǔn)的工作效率以及準(zhǔn)確程度，簡化了工作流程，降低了工作強(qiáng)度，保障了科研生產(chǎn)任務(wù)的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：5730A? 自動(dòng)校準(zhǔn)? 數(shù)字多用表

中圖分類號(hào)：TB971? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）03（b）-0026-02

數(shù)字多用表是用于測量電壓（和/或電流、電阻），并以十進(jìn)制數(shù)字顯示測量值的電子式多量限、多功能的測量儀表，是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的儀表之一。隨著近年我國中高端制造業(yè)的快速發(fā)展，高精度數(shù)字多用表越來越多地出現(xiàn)在各行業(yè)的測試、裝配等環(huán)節(jié)中。為確保數(shù)字多用表使用過程中的量值準(zhǔn)確可靠，必須定期對(duì)其進(jìn)行定期校準(zhǔn)。

數(shù)字多用表的校準(zhǔn)就是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，以實(shí)驗(yàn)方式對(duì)數(shù)字多用表的性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)， 觀察判斷其是否符合技術(shù)要求。

數(shù)字多用表的校準(zhǔn)工作，通常由計(jì)量員手動(dòng)設(shè)置數(shù)表到校準(zhǔn)項(xiàng)目，并將標(biāo)準(zhǔn)源設(shè)置到校準(zhǔn)點(diǎn)，待讀數(shù)平穩(wěn)后記錄數(shù)值。完成所有操作后再依據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果計(jì)算每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)不確定度。由于各類數(shù)字多用表功能多、量程、校準(zhǔn)點(diǎn)繁雜，每一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)均要完成不確定度的評(píng)定工作，導(dǎo)致這種校準(zhǔn)工作方式效率低、易出錯(cuò)，且對(duì)計(jì)量員有一定的素質(zhì)要求。為了提高工作質(zhì)效，降低工作門檻，我們?cè)O(shè)計(jì)完成一套數(shù)字多用表的自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)。

1? 校準(zhǔn)原理及系統(tǒng)組成

1.1 校準(zhǔn)原理

參照J(rèn)JF 1587-2016《數(shù)字多用表校準(zhǔn)規(guī)范》，校準(zhǔn)工作見表1。

首先由操作人員完成外觀及通電檢查，完成數(shù)字多用表的預(yù)熱、預(yù)調(diào)工作后，再通過標(biāo)準(zhǔn)源法開展示值誤差校準(zhǔn)工作。

為減少校準(zhǔn)過程中人員的切換導(dǎo)線的操作，我們按照直流電流→交流電流→直流電阻→直流電流→交流電流的校準(zhǔn)順序完成操作，校準(zhǔn)不確定度的評(píng)定工作在各項(xiàng)目校準(zhǔn)過程中由系統(tǒng)自動(dòng)完成。

1.2 系統(tǒng)組城

依據(jù)5730A高精度多功能校準(zhǔn)器自身硬件配置對(duì)其實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。整個(gè)系統(tǒng)主要由5730A高精度多功能校準(zhǔn)器、RS232通信纜線、絕緣導(dǎo)線、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)組成。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

計(jì)算機(jī)通過RS232接口分別與5730A標(biāo)準(zhǔn)源和被校數(shù)表連接，計(jì)算機(jī)控制標(biāo)準(zhǔn)源產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，同時(shí)控制被校數(shù)表切換至對(duì)應(yīng)項(xiàng)目和量程等，待讀數(shù)平穩(wěn)后，計(jì)算機(jī)通過串口讀取被校數(shù)表的示值，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，同時(shí)計(jì)算該校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度。

系統(tǒng)實(shí)物圖見圖2。

2? 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件以Microsoft visual studio為開發(fā)平臺(tái)，在VB.NET環(huán)境下進(jìn)行編寫，采用Microsoft Access作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過Word制作證書、記錄模板。系統(tǒng)軟件可實(shí)現(xiàn)所有電信號(hào)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)，并自動(dòng)計(jì)算每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的不確定度，能自動(dòng)生成并打印原始記錄、校準(zhǔn)證書。

軟件主要由初始化模塊、控制采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、以及報(bào)表管理模塊構(gòu)成，系統(tǒng)的工作流程圖見圖3。

（1）初始化模塊。

該模塊主要用于系統(tǒng)開始階段進(jìn)行串口通信基本配置，同時(shí)設(shè)定被校數(shù)表的基本信息;設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)器、參照規(guī)程規(guī)范信息;設(shè)定環(huán)境信息等，依據(jù)被校數(shù)表的廠家、型號(hào)調(diào)用不同的控制采集命令。

（2）控制采集模塊。

通過串口控制5730A標(biāo)準(zhǔn)源輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，并讀取該標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過串口控制被校數(shù)表切換至對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)項(xiàng)目的特定量程，等待讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取被校數(shù)表讀數(shù)。

（3）數(shù)據(jù)處理模塊。

將讀取到的各校準(zhǔn)值處理為標(biāo)準(zhǔn)格式，并計(jì)算校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度，然后存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)庫文件中。

（4）報(bào)表管理模塊。

將每份校準(zhǔn)工作以表格形式管理，并導(dǎo)出至固定的記錄、證書模板，以供打印。

3? 校準(zhǔn)注意事項(xiàng)

（1）由于寄生電動(dòng)勢等影響，直流電壓、電流、電阻在校準(zhǔn)的過程中由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行清零后再進(jìn)行示值誤差校準(zhǔn)。

（2）由于引線電阻的存在，直流電阻100kΩ以下采用四線制測量，100kΩ及以上采用兩線制測量。

（3）測量低頻交流電壓時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將被校數(shù)表的濾波頻率設(shè)置到低頻段，這樣采集到的信號(hào)更加科學(xué)、準(zhǔn)確。

4? 結(jié)語

基于5730A多功能校準(zhǔn)器的數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，取代了人工操作設(shè)備、手寫記錄，及計(jì)量人員人工計(jì)算不確定度、人工出具證書的工作模式，降低了計(jì)量人員的工作強(qiáng)度，大大提高了數(shù)字多用表的校準(zhǔn)工作效率，且很大程度上降低了校準(zhǔn)工作門檻。

該數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，由于整個(gè)檢定過程的固定、統(tǒng)一，降低了傳統(tǒng)校準(zhǔn)工作過程中發(fā)生粗大誤差的風(fēng)險(xiǎn)，提高了校準(zhǔn)過程的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，保障了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，使得校準(zhǔn)工作的質(zhì)量有了質(zhì)的提升。

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