基于LabVIEW直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)的研究

陳 飛，張 翰

（中國(guó)計(jì)量學(xué)院工程訓(xùn)練中心，浙江杭州 310018）

基于LabVIEW直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)的研究

陳 飛，張 翰

（中國(guó)計(jì)量學(xué)院工程訓(xùn)練中心，浙江杭州 310018）

電阻箱的標(biāo)定是一個(gè)非常繁瑣的過(guò)程。依照國(guó)家相關(guān)檢定規(guī)程研究了一種基于LabVIEW軟件平臺(tái)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一款直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要的硬件主要由數(shù)字萬(wàn)用表、計(jì)算機(jī)等組成，軟件由LabVIEW完成，采用模塊化編程的主流思想，最大可能的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的繁瑣復(fù)雜性。系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路、硬件組成、軟件開發(fā)、系統(tǒng)調(diào)試、相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)試等方面系統(tǒng)的介紹了這款直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)。測(cè)試結(jié)果表明，所研究的直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)具有操作效率高（簡(jiǎn)便），性能可靠、設(shè)計(jì)要求達(dá)標(biāo)等實(shí)用價(jià)值。系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、適用范圍廣。

直流電阻箱；自動(dòng)檢定系統(tǒng)；檢定規(guī)程；LabVIEW

0 引言

在社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，作為相關(guān)工作標(biāo)準(zhǔn)和重要電子儀器的直流電阻箱已經(jīng)得到大量應(yīng)用，成為這些領(lǐng)域中不可缺少的重要電子儀器，因此對(duì)直流電阻箱的準(zhǔn)確檢定非常重要[1]。計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展及各種軟件的大量開發(fā)，為設(shè)計(jì)研究直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)提供了較為扎實(shí)理論基礎(chǔ)與較為可能的實(shí)踐基礎(chǔ)[2-6]。研制開發(fā)一套基于LabVIEW直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)提升了直流電阻箱檢定工作的自動(dòng)化程度[7]，在一定程度上可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工手動(dòng)按照規(guī)程[8-9]檢定直流電阻箱，很好地解決了傳統(tǒng)手工檢定中人為產(chǎn)生的一系列不必要問(wèn)題，保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效性，提升了檢定工作的時(shí)效性，降低了檢定人員的檢定工作強(qiáng)度，將人為因素的影響減少到最小甚至消除，確保了產(chǎn)品使用的公正性，這是非常必要、緊迫的。

同時(shí)本系統(tǒng)可以使用LabVIEW的VI面板來(lái)控制整個(gè)檢定過(guò)程，其檢定效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的人工手動(dòng)檢定，更加方便了檢定過(guò)程，系統(tǒng)操作界面的人性化設(shè)計(jì)，直觀的顯示直流電阻箱的檢定過(guò)程。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

在使用過(guò)程中隨著使用次數(shù)增加，電阻箱阻值會(huì)有小范圍的變化，導(dǎo)致電阻的精度下降。因此，電阻箱需要標(biāo)定再投入使用。采用模塊化編程的主流思想，最大可能的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的繁瑣復(fù)雜性，所研究的直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)提高了直流電阻箱檢定工作的效率和精準(zhǔn)率，還具有很好的擴(kuò)展性。

系統(tǒng)實(shí)物圖如圖1所示。實(shí)驗(yàn)室中使用的電阻箱有6個(gè)不同的測(cè)量轉(zhuǎn)盤：10 000 W，1 000 W，100 W，10 W，1 W，0.1 W，其準(zhǔn)確度分別為：0.1%，0.1%，0.1%，0.15%，0.6%，5%。

圖1 系統(tǒng)實(shí)物圖

基于LabVIEW的人機(jī)界面作為控制平臺(tái)，通過(guò)I/O口與數(shù)字多用表（本系統(tǒng)采用惠普數(shù)字多用表Hewlett 34401A）實(shí)現(xiàn)通訊連接，手動(dòng)撥動(dòng)直流電阻箱的各權(quán)值的旋轉(zhuǎn)鈕，控制數(shù)字多用表實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量和數(shù)據(jù)反饋，再實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)處理[4]，生成檢定報(bào)表和數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)的硬件由計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、惠普數(shù)字多用表Hewlett 34401A組成。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用LabVIEW8.6作為開發(fā)工具[8]，配合其和報(bào)表生成工具包(NI Report Generation Toolkit)等工具實(shí)現(xiàn)軟件功能，使其具有良好的人機(jī)界面，檢定人員可以實(shí)時(shí)觀察檢定過(guò)程的變化。整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用軟件工程的主要設(shè)計(jì)思想和方法，即采用先整體到局部，再局部到整體，模塊化式結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計(jì)。以菜單的形式來(lái)體現(xiàn)整個(gè)檢定系統(tǒng)，使整個(gè)操作界面流暢、簡(jiǎn)捷、清晰、易懂及容易操作。系統(tǒng)主菜單從功能和方式上劃分結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 LabVIEW程序結(jié)構(gòu)流程圖

軟件分為登錄系統(tǒng)模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)模塊、信息管理模塊、數(shù)據(jù)分析及報(bào)表生成模塊。每個(gè)模塊在整個(gè)系統(tǒng)都有著不同的功能。

其中，檢測(cè)模塊根據(jù)電阻箱檢定標(biāo)準(zhǔn)分為檢測(cè)參數(shù)、預(yù)檢定、殘余誤差檢定、開關(guān)變量檢定及示值誤差檢定六部分。檢測(cè)參數(shù)部分顯示被檢直流電阻箱的儀器名稱、儀器型號(hào)、生產(chǎn)廠商、檢定員、委托方、標(biāo)稱值等檢測(cè)參數(shù)信息。預(yù)檢定部分是根據(jù)直流電阻箱檢定規(guī)程對(duì)檢測(cè)類別進(jìn)行選擇以及外觀及線路檢查、絕緣電阻、工頻耐壓試驗(yàn)的檢定結(jié)果進(jìn)行選擇。殘余電阻檢定部分是按照直流電阻箱檢定規(guī)程對(duì)殘余電阻進(jìn)行檢定的模塊。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置中量程及權(quán)值的選擇，會(huì)自動(dòng)識(shí)別“當(dāng)前檢測(cè)點(diǎn)”“下一檢測(cè)點(diǎn)”，可分別實(shí)現(xiàn)不同操作，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)顯示在當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中。

本系統(tǒng)可以自動(dòng)存儲(chǔ)被檢電阻箱全部檢定數(shù)據(jù)并得以顯示。同時(shí)還可以將被檢電阻箱的檢定數(shù)據(jù)以報(bào)表的形式自動(dòng)生成電子稿，并可以打印出來(lái)（如圖3）。

圖3 報(bào)表生成圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

系統(tǒng)各部分調(diào)試完成后，通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證實(shí)際的檢定效果。在系統(tǒng)自動(dòng)檢定過(guò)程中可以觀察電阻箱的實(shí)際電阻值與獲取的電阻值是否一致。

用被檢直流電阻箱測(cè)試調(diào)試完畢的系統(tǒng)，得到相關(guān)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)如表1所示，A代表了測(cè)量盤的刻度位置，B代表了不同的測(cè)量轉(zhuǎn)盤。測(cè)試結(jié)果顯示，鑒定后的電阻箱完全滿足其精度的要求，系統(tǒng)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表1 系統(tǒng)直流電阻箱電阻測(cè)試數(shù)據(jù)Ω

根據(jù)檢定要求，還對(duì)殘余電阻以及開關(guān)誤差進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示，結(jié)果都能很好表現(xiàn)系統(tǒng)的檢定結(jié)果。開關(guān)誤差幾乎在千分之幾的范圍，開關(guān)誤差影響小。

表2 系統(tǒng)直流電阻箱電阻殘余電阻、開關(guān)變差等測(cè)試數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

系統(tǒng)以LabVIEW為軟件開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)人機(jī)界面的操作，代替了手工檢定的繁瑣過(guò)程，實(shí)時(shí)顯示了整個(gè)檢定過(guò)程的電阻值及自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)；誤差分析；自動(dòng)生成檢定證書及原始檢定數(shù)據(jù)打印。主要實(shí)現(xiàn)了以下的功能：

（1）完成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JJG982-2003《直流電阻箱檢定規(guī)程》對(duì)直流電阻箱檢定要求的所有測(cè)試項(xiàng)目，實(shí)時(shí)顯示各項(xiàng)檢定過(guò)程中的檢定值，檢定完成后自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表及檢定報(bào)告，能實(shí)現(xiàn)被檢直流電阻箱的系統(tǒng)化管理；

（2）自動(dòng)識(shí)別讀取、存儲(chǔ)檢定數(shù)據(jù)，并自動(dòng)進(jìn)行誤差分析及誤差曲線生成；

（3）系統(tǒng)采用登陸式模式進(jìn)入，可以有效抵御外來(lái)侵入風(fēng)險(xiǎn)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)等核心指標(biāo)的安全，確保程序的穩(wěn)定性。

［1］毛文君.基于電測(cè)技術(shù)中直流電阻箱自動(dòng)檢定系統(tǒng)方法的淺析［J］.硅谷，2010（22）：88.

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［3］劉偉.用數(shù)字萬(wàn)用表8846A檢定直流電阻箱［J］.工業(yè)計(jì)量，2013（02）：80.

［4］陳秀文.直流電阻、回路電路測(cè)試儀檢定的新方法［J］.科技傳播，2012（05）：75-81.

［5］Melanie L.Higa，Dalia M.Tawy，et al.An introduction to labview exercise for an electronics class［C］.Interna?tional Conference of the IEEE EMB.2002.

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［7］李笠.基于Labview的數(shù)字多用表自動(dòng)檢定/校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)計(jì)量，2013（01）：102-103.

［8］JJG982-2003.直流電阻箱檢定規(guī)程［S］.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2003.

［9］JJF1059-1999.測(cè)量不確定度評(píng)定與表示［S］.

［10］汪敏生.LabVIEW基礎(chǔ)教程［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2002.

Research of DC Resistance Box Automatic Verification System Based on LabVIEW

CHEN Fei，ZHANG Han
（Engineering Training Center，China Jiliang University，Hangzhou 310018，China）

Calibration of resistance box is a very tedious and complicated process.This paper studies a type of automatic verification system designed and produced based on LabVIEW platform.The main hardware of the systemismainly composed of digital multimeter，computer，etc，while the main software is supported by LabVIEW.This systemsimplifiescomplexity in the largest extent with the application of mainstream ideas of modularization programming.The system introduce the system from design ideas、hardware composition，software designing，system debugging，data testing and so on.Test results show that the system has the advantages of high efficiencyof operation， superior performance and meet design requirements.The system has higher practicability and wide range of application.

DC resistance box；automatic verification system；vertification regulation；LabVIEW

TP273

A

1009－9492(2014)03－0053－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.03.016

陳 飛，女，1986年生，浙江杭州人，碩士研究生，助理實(shí)驗(yàn)師。研究領(lǐng)域：多相流參數(shù)檢測(cè)、儀表檢定校準(zhǔn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

(編輯：向 飛)

2013－09－16