計算機自動校準系統(tǒng)的實現(xiàn)和應用

文/吳瓊雅

現(xiàn)如今，電子測量儀器在傳統(tǒng)儀器的基礎(chǔ)上多了一個或多個通信模塊以及數(shù)據(jù)的接口。因為各類電子測量設備的通信方式和使用的協(xié)議是不同的，這就對測量系統(tǒng)開發(fā)者的要求較高，他們必須學習不同的應用程序接口。也就是說，若想把各種分立的儀器集成為智能的自動校準系統(tǒng)，是需要通過計算機發(fā)送并接收很多協(xié)議的命令，這意味著大量的編程工作。

為適應電子測量儀器的發(fā)展和滿足自動校驗儀器的，在美國NI-488.2 和NI-VISA 的儀器基礎(chǔ)上，我們采用了NI-VISA 標準命令的賽寶軟件。這種軟件運用了可編程儀器的標準指令SCPI，該指令支持多種儀器接口，比如GPIB、USB、PCI 等，這使得測量校準系統(tǒng)的接口的兼容性得到了擴展。改軟件平臺的使用，降低了自動測量系統(tǒng)開發(fā)者的學習量和學習任務，他們只需要使用SCPI 指只能令并在軟件里設計出一個標準的智能的測量校準程序。

1 計算機自動校準系統(tǒng)概述

校準是指在規(guī)定條件下，為確定計量器具示值誤差的一組操作。是在規(guī)定條件下，為確定計量儀器或測量系統(tǒng)的示值，或?qū)嵨锪烤呋驑藴饰镔|(zhì)所代表的值，與相對應的被測量的已知值之間關(guān)系的一組操作。自動校準是只這個過程可以通過計算機，軟件等進行。校準結(jié)果可用以評定計量儀器、測量系統(tǒng)或?qū)嵨锪烤叩氖局嫡`差，或給任何標尺上的標記賦值。目前為止，各個行業(yè)伴隨著計算機的進步都在提升相應的工作模式或方式。校驗也不再和傳統(tǒng)的校驗工作相同，而是有了新的發(fā)展方向和模式。例如示波器自動校驗系統(tǒng)，這是我國自產(chǎn)的自動化校驗系統(tǒng)，是國內(nèi)首創(chuàng)，其功能已經(jīng)達到了國際的領(lǐng)先水平。這種校驗系統(tǒng)都在計算機的輔助和支撐下發(fā)展更新。自動校驗系統(tǒng)我們在全新的自動校準軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的校準技術(shù)，開發(fā)除了了高頻信號源、高精度多功能校準、網(wǎng)絡分析儀、通信系統(tǒng)的綜合性測試儀器等幾十個類別的自動校準項目，這大大提高了校準的效率和準確性，降低了人為介入的差錯率，減少了測試員的工作強度。賽寶的自動校準系統(tǒng)的具體過程是先鏈接硬件設備，即計算機、標準器、需要檢測的儀器、USB 等，然后啟動計算機，彪標準器和需要檢測的儀器打開進行預熱，最后搜索GPIB 等端口的地址。

2 計算機自動校準系統(tǒng)的界面及初始化操作

點擊對應的自動化校準的按鈕，就可以使自動校準系統(tǒng)啟動，隨后將進入系統(tǒng)的主要界面。界面將顯示儀器自動校準的相關(guān)內(nèi)容。首先，需要攢則需要測試的儀器所對應的程序，然后設置相關(guān)參數(shù)，比如被校對儀器和標準器的端口地址，最后需要設置校準的項目，經(jīng)過以上的操作步驟，平臺即可完成初始化設置。

3 測量校準過程中的主程序

這個程序有以下幾個功能：設置儀器測量的狀態(tài)，取得測量后的數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)處理的過程，判定數(shù)據(jù)結(jié)果，對取得的數(shù)據(jù)進行保存等功能。自動化的校準程序通過對人工校準的整個過程進行了模擬以進行測試，該儀器設置了一些參數(shù)，比如功能，測量的結(jié)果值，量程，所得數(shù)據(jù)的精度，取得樣本的時間和速率等。依據(jù)校準的規(guī)范或者被測儀器的說明書要求而設置了以上的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)果的判定是在軟件處理完后自動給出的結(jié)果。自動校準軟件測量系統(tǒng)會將不合格的數(shù)據(jù)加以區(qū)分并突出顯示這部分的內(nèi)容，使得檢測人員能夠清晰快速發(fā)現(xiàn)錯誤區(qū)間，及時進行調(diào)整修正。

自動校準系統(tǒng)能夠自動生成原始數(shù)據(jù)資源，方便查詢記錄和訪問具體內(nèi)容，在數(shù)據(jù)校對時便捷了人工操作的繁瑣性，解放人類勞動，同時減輕人為操作帶來的失誤和差錯，顯得更加智能化，降低勞動強度，有效提升工作效率，確保數(shù)據(jù)資料的完整性和精準性。因此，檢定員在已經(jīng)生成記錄的系統(tǒng)上進行選裝，同時填上測量數(shù)據(jù)參數(shù)與數(shù)據(jù)處理結(jié)果等生成模板，計算機即可自動校準系統(tǒng)生成相應的原始記錄和校準證書內(nèi)頁。該項原始記錄的過程能夠與當今現(xiàn)有的ERP 等管理辦公系統(tǒng)實現(xiàn)無縫鏈接．而進行相關(guān)項目的工作人員只需要將原始記錄等數(shù)據(jù)進行導入，即可實現(xiàn)校準證書的生成與完備。通過系統(tǒng)模板的自動生成程序，從而大大簡化了原始記錄轉(zhuǎn)化為校準證書的繁瑣錄入過程。

軟件自動校準平臺先后在賽寶計量中心無線電室、電學室等部門大規(guī)模投人使用后，獲得廣泛贊譽。以美國Agilent 公司的66319B/D 通信電源為例，之前由檢定員手動進行校準，忽略儀器預熱和數(shù)據(jù)處理時間等誤差情況下，單是采用檢定員手工校準的過程，每臺大約耗費人工時間達到20 分鐘；現(xiàn)改用軟件自動校準平臺，加上數(shù)據(jù)處理時間與儀器預熱等誤差，每臺耗時不超過十分鐘，效率提高100%。除此之外，由于速度上的優(yōu)勢．自動校準的校準點可以應客戶需要適當增加，進一步提升了賽寶計量中心校準技術(shù)服務的質(zhì)量。

綜上所述，軟件自動校準平臺是一個集現(xiàn)代化高科技集成的一種高效率自動化測量校準方式；軟件自動校準平臺通過系統(tǒng)模板預載等設計成功地模擬了人工校準的操作過程，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化校準模式；軟件自動校準平臺的設備驅(qū)動和架構(gòu)兼容性強，完全兼容現(xiàn)有的任何接口通信協(xié)議，其中包括常用的ERP等企業(yè)管理系統(tǒng)。并且軟件自動校準平臺可以通過升級系統(tǒng)的驅(qū)動程序支持將來可能出現(xiàn)的先進接口通信協(xié)議；同時，架構(gòu)兼容強使得現(xiàn)有對接的賽寶辦公系統(tǒng)能夠直接生產(chǎn)原始記錄和校準證書，從而大大降低了檢定員和證書錄入員的勞動強度，并大幅提高了校準的效率，有效降低了證書報告中的人為差錯率。

4 結(jié)束語

綜上所述，計算機自動校準系統(tǒng)的實現(xiàn)和應用是通過以系統(tǒng)自動化模板代替人工操作的過程，從而實現(xiàn)效率與精確度的雙重提升。現(xiàn)今的計算機自動校準系統(tǒng)多用于各種計量平臺，并且通過構(gòu)架兼容性強與設備驅(qū)動的升級實現(xiàn)對企業(yè)辦公軟件系統(tǒng)的良好對接。