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(shù)字多用表、多功能標(biāo)準(zhǔn)源的檢定、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)是計量測試領(lǐng)域的重要參數(shù)之一。目前數(shù)字多用表、多功能標(biāo)準(zhǔn)源基本都帶有程控接口(GPIB接口或RS232接口)，程控功能的應(yīng)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(shù)據(jù)記錄、處理、證書打印等要經(jīng)過繁瑣的步驟和較長的時間，不但測量的工效低，而且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會受到一定的影響。

隨著計算機技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)在計量領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，可以充分發(fā)揮可程控計量儀器的先進功能。數(shù)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(biāo)準(zhǔn)源4808對數(shù)字多用表進行自動化計量測試。應(yīng)用該系統(tǒng)對34401A、2000、7061、7151、8505、1081、1061、FLUKE45等型號的數(shù)字多用表及多功能標(biāo)準(zhǔn)源進行測試、數(shù)據(jù)打印、數(shù)據(jù)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(zhǔn)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(shù)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(shù)字多用表自動測試系統(tǒng)主要由多功能標(biāo)準(zhǔn)源(4808型)、計算機、打印機、GPIB接口(IEEE488及RS232)以及相關(guān)軟件組成，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 自動化測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意

4808型多功能標(biāo)準(zhǔn)源是由DATRON公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)信號，檢定及校準(zhǔn)3位至8位的數(shù)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(shù)字多用表相對應(yīng)的量程[2-6]。4808型多功能標(biāo)準(zhǔn)源可以自行校準(zhǔn)并保證輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(chǎn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)源和高精度的數(shù)字多用表進行程序控制，以實現(xiàn)對數(shù)字多用表的自動檢測。

計算機通過程序控制4808型多功能標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)功能的測量，測量結(jié)果經(jīng)GPIB接口送入計算機進行誤差計算，并打印出測量結(jié)果和測量誤差。

2 自動化測試系統(tǒng)的功能

數(shù)字多用表自動化測試系統(tǒng)中引入了計算機技術(shù)，對數(shù)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(shù)字多用表自動測試系統(tǒng)具有的功能如下。

a. 校準(zhǔn)。主要滿足對34401A、2000、7061、7151、8505、1081、FLUKE45、1061等型號的數(shù)字多用表自動校準(zhǔn)，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?？砂?4 h指標(biāo)進行穩(wěn)定性測試，也可按年指標(biāo)進行測試。

c. 數(shù)據(jù)采集。該系統(tǒng)有標(biāo)準(zhǔn)源儀器地址選擇功能，數(shù)字多用表地址選擇功能?？勺詣涌刂仆瓿蓴?shù)據(jù)的采集、判斷、存儲。自動化測試系統(tǒng)是固定采樣周期采集數(shù)據(jù)，比手動測量采集數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。

d. 數(shù)據(jù)處理?？蓪y量過程中的數(shù)據(jù)動態(tài)顯示出來，進行測試數(shù)據(jù)差限的計算及對數(shù)據(jù)結(jié)果的判斷，擁有逐點測量功能和顏色標(biāo)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(jié)果的打印，也可進行全功能的測量結(jié)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(biāo)”2個目錄，根據(jù)所要增加儀器的功能，修改指標(biāo)文件。

3 自動化測試系統(tǒng)的應(yīng)用

測試儀器為標(biāo)準(zhǔn)源4808，選擇1臺34401A數(shù)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(yīng)儀器根據(jù)提示完成相應(yīng)的測試，程序?qū)⒆詣舆\行。

3.1 校準(zhǔn)系統(tǒng)預(yù)熱

標(biāo)準(zhǔn)源4808和被測數(shù)字多用表開機預(yù)熱1～2 h。以保證儀器信號的穩(wěn)定性和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)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(shè)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(shè)置

系統(tǒng)啟動后，進入測試系統(tǒng)主界面，進行測試參數(shù)的設(shè)置。對于某型號數(shù)字多用表首次檢定要進行5個參數(shù)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(biāo)簽選項選擇到“是”，則自動測試系統(tǒng)將測試的數(shù)據(jù)結(jié)果直接保存；如選擇到“否”，測試數(shù)據(jù)將不被覆蓋。然后單擊“4808地址設(shè)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(shè)置“按鈕，在彈出下拉框中選擇數(shù)字多用表的GPIB地址。全部設(shè)置結(jié)束后，點擊”確認設(shè)置“按鈕，啟動”開始測試“按鈕，系統(tǒng)即進入數(shù)據(jù)采集動態(tài)顯示界面。

3.4 數(shù)據(jù)采集動態(tài)顯示

根據(jù)被檢某型號數(shù)字多用表的指標(biāo)文件(該文件中包括某型號數(shù)字多用表的技術(shù)指標(biāo)和對檢定點的設(shè)置)進行數(shù)據(jù)采集和誤差分析。測試數(shù)據(jù)合格時，其顏色是黑色，測試數(shù)據(jù)不合格時為紅色顯示。

3.5 報告制作

測試結(jié)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(guān)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(shù)字多用表進行檢定測量，比較測量結(jié)果，見表1。

表1 自動與手動測量結(jié)果比較

由表1可以看出，自動測量沒有改變數(shù)字多用表的采樣位數(shù)，與手動測量結(jié)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(jié)果及重復(fù)性、穩(wěn)定性造成的。這一點說明自動測試系統(tǒng)檢定數(shù)字多用表的可行性和準(zhǔn)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(shù)據(jù)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(yīng)用注意事項

4.1 標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)4950對標(biāo)準(zhǔn)源4808進行自動化測試，保證標(biāo)準(zhǔn)源4808的量值可靠性及可溯源性。

4.2 地址配置應(yīng)正確

硬件連接檢查過程中要保證設(shè)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(jié)束語

數(shù)字多用表自動測試系統(tǒng)是計算機技術(shù)、軟件技術(shù)及通信技術(shù)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(shù)據(jù)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(shù)字多用表的測量位數(shù)及測量結(jié)果，而且能夠高效率捕捉所需測試數(shù)據(jù)，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(shù)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(shù)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，2002.

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

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