申海斌

摘 要：隨著科技的飛速發(fā)展，越來越多的計(jì)量檢定設(shè)備開始使用自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，這種檢測(cè)系統(tǒng)在檢驗(yàn)及測(cè)量的過程中不依靠或僅依靠很少的人工干涉來自動(dòng)完成工作。本文從總輻射表計(jì)量檢定設(shè)備的性能檢測(cè)和功能檢測(cè)兩個(gè)角度加以分析，詳細(xì)的對(duì)其自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出來的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)可以滿足總輻射表計(jì)量檢定設(shè)備的正常工作，確保量值傳遞的可靠性和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：總輻射表；自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)；系統(tǒng)軟件

總輻射表也可稱作總?cè)丈浔?，它是主要用來觀測(cè)氣象輻射情況的儀器。為了確保觀測(cè)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，總輻射表必須定期接受計(jì)量檢定。為了使計(jì)量檢定過程能夠順利進(jìn)行，就必須確保計(jì)量檢定裝置自身具有可靠、準(zhǔn)確、高精度的量值?；谶@種情況，我們研究并設(shè)計(jì)出了一種自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，它有效提高了總輻射表計(jì)量檢定設(shè)備的穩(wěn)定性及檢查自身故障的能力，從而使被檢測(cè)設(shè)備的安全性得到了保障。

1 總輻射表計(jì)量檢定設(shè)備

總輻射表是用來測(cè)定水平面上球面度立體角所接收的太陽(yáng)直接輻射與散射輻射之和的測(cè)量?jī)x器，除此之外，它還能對(duì)斜面上總的輻射加以測(cè)定。當(dāng)感應(yīng)面處于向下狀態(tài)時(shí)，可以測(cè)定反射輻射，當(dāng)使用遮光裝置遮住直接輻射時(shí)，則可測(cè)定散射輻射?？傒椛浔頇z定設(shè)備一般都會(huì)配置多通道型的數(shù)據(jù)采集器，這種數(shù)據(jù)采集器會(huì)使用其中一個(gè)通道與標(biāo)準(zhǔn)輻射表進(jìn)行連接，而其余的通道則都與被檢輻射表相連接，然后系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)來采集和處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)檢定結(jié)果的自動(dòng)輸出?？傒椛浔頇z定系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括多路掃描開關(guān)、高精度多路數(shù)據(jù)采集器以及計(jì)算機(jī)控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

為了確?？傒椛浔頇z定結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性，在校準(zhǔn)精度較高的多路徑數(shù)據(jù)采集器時(shí)，一般要先使用大量的同種類儀器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來確定出校準(zhǔn)間隔，然后根據(jù)所確定出的校準(zhǔn)間隔來進(jìn)行校準(zhǔn)工作。但是在進(jìn)行這兩次校準(zhǔn)的期間，很可能會(huì)出現(xiàn)儀器自身的基本測(cè)量功能遭到損壞和儀器測(cè)量性能產(chǎn)生變化等狀況，所以為了確?？傒椛浔砟軌蝽樌瓿捎?jì)量檢定工作，我們需要對(duì)總輻射表計(jì)量檢定設(shè)備設(shè)計(jì)出一個(gè)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，從而在每次的總輻射計(jì)量檢定工作進(jìn)行之前，能根據(jù)自動(dòng)化檢測(cè)的結(jié)果，來判斷總輻射表計(jì)量設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，以及總輻射表計(jì)量設(shè)備的基本測(cè)量功能和性能是否符合計(jì)量檢定的要求。

2 自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

總輻射表計(jì)量檢定裝置自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的主要工作是對(duì)總輻射表的檢定功能進(jìn)行測(cè)試，以及對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行檢測(cè)和診斷，從而驗(yàn)證該檢定設(shè)備量值的精度是否處于設(shè)計(jì)規(guī)定的范圍，從而確保檢定設(shè)備擁有可靠的量值，檢測(cè)系統(tǒng)是由功能檢測(cè)與性能檢測(cè)兩部分所構(gòu)成的[1]。功能檢測(cè)主要的檢測(cè)對(duì)象包括輸入通道通斷與切換功能、輸出通道通斷與切換功能、電壓測(cè)量功能和電陰測(cè)量功能。功能檢測(cè)能夠完成對(duì)計(jì)量檢定設(shè)備所有的硬件平臺(tái)內(nèi)的測(cè)量通道綜合功能的自檢，以及對(duì)內(nèi)部信號(hào)測(cè)量模塊所具有的綜合功能的自檢，并判斷出系統(tǒng)的硬件資源是否存在故障。

當(dāng)系統(tǒng)的硬件部分發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)將出現(xiàn)的故障定位到信號(hào)通道以及激勵(lì)信號(hào)源等模板設(shè)備上，在屏幕上會(huì)顯示出綜合自檢結(jié)果，并自動(dòng)將綜合自檢結(jié)果顯示出來。性能檢測(cè)主要的檢測(cè)對(duì)象包括電壓測(cè)量性能和電阻測(cè)量性能。性能檢測(cè)能夠完成計(jì)量檢定設(shè)備所有硬件平臺(tái)內(nèi)測(cè)量功能及綜合性能的自動(dòng)測(cè)試，然后對(duì)所測(cè)的性能參數(shù)量值進(jìn)行對(duì)比和檢查，來確認(rèn)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量工作得出的量值狀態(tài)是否良好，從而判斷檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量性能是否可以滿足規(guī)定的不確定度的要求。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)情況以及總輻射表計(jì)量檢定裝置對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)際需求，可以對(duì)自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)。將計(jì)算機(jī)的控制部分和顯示部分作為核心，采用系統(tǒng)總線、轉(zhuǎn)接信號(hào)以及相關(guān)的應(yīng)用程序軟件，把各個(gè)部分進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)總輻射表計(jì)量檢定設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)工作。自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的總體硬件結(jié)構(gòu)主要包括標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器、用以傳輸和轉(zhuǎn)接信號(hào)的數(shù)據(jù)總線、計(jì)算機(jī)控制與顯示系統(tǒng)三大部分。其中，計(jì)算機(jī)控制與顯示系統(tǒng)是自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)硬件部分的核心，它的具體功能是自動(dòng)化控制功能檢測(cè)和性能檢測(cè)的全部流程，同時(shí)它還具有采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、顯示檢測(cè)結(jié)果等功能。由于實(shí)際檢測(cè)情況的不同，檢測(cè)需求往往也各不相同，所以使用計(jì)算機(jī)來控制硬件系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器，使其針對(duì)不同的檢測(cè)情況輸出I信號(hào)、O信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)電阻信號(hào)或標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。然后數(shù)據(jù)采集器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器所發(fā)出的各種類型的信號(hào)進(jìn)行采集，將采集后的結(jié)果由系統(tǒng)總線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的中心，再有計(jì)算機(jī)的軟件部分對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理和判斷。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的軟件部分使用了模塊化的設(shè)計(jì)方式，將檢測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)基本功能劃分成不同的軟件功能模塊，這些不同的模塊經(jīng)過組合形成了自動(dòng)化檢測(cè)程序。軟件系統(tǒng)主要包括硬件資源管理、數(shù)據(jù)分析與處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示、功能檢測(cè)主程序、性能檢測(cè)主程序這五大部分[2]。在進(jìn)行功能檢測(cè)時(shí)，所測(cè)信號(hào)可以分成正常狀態(tài)和故障狀態(tài)，而在進(jìn)行性能檢測(cè)時(shí)，測(cè)量信號(hào)根據(jù)狀態(tài)可以分成正常狀態(tài)和超標(biāo)狀態(tài)，其中超標(biāo)狀態(tài)指的是測(cè)量信號(hào)在功能上處于正常，但是其指標(biāo)參數(shù)不符合預(yù)期值的范圍。超標(biāo)狀態(tài)下的信號(hào)，用戶可以自行決定是否繼續(xù)使用。

3 總結(jié)

總而言之，總輻射表計(jì)量檢定設(shè)備正在朝著高精度、高可靠性的方向發(fā)展，而其內(nèi)部核心系統(tǒng)也正向著高自動(dòng)化的方向發(fā)展，但從總體上來看，我國(guó)的計(jì)量檢定設(shè)備目前仍然較為落后，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化的檢定設(shè)備數(shù)量很少，這嚴(yán)重限制著總輻射表的生產(chǎn)和研制。所以，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化，是擺在我國(guó)科研人員面前的重大課題，筆者希望本文所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)能為科研人員提供借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王琮.光電型總輻射表性能測(cè)試研究[D].長(zhǎng)春理工大學(xué)，2014.

[2]李克勤.計(jì)量自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)中存在的問題及對(duì)策[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2014，（04）：4648.