數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)檢定系統(tǒng)

1、數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)檢定系統(tǒng) 33 3耿曼紅楊正中楊啟俊文摘簡(jiǎn)述數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn)檢定系統(tǒng)的組成 , 多種功能和系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)特點(diǎn) ,并以 HP 34401A 為例說明 DMM 的自動(dòng)檢定程序流程 。詳細(xì)介紹了作為標(biāo)準(zhǔn)的 5700A 校準(zhǔn)器 的特有性能 ,以及該系統(tǒng)可解決的實(shí)際工作問題 。主題詞數(shù)字多用表 自動(dòng)測(cè)量 硬件 軟件引言1目前 ,多功能 、高準(zhǔn)確度 、智能化數(shù)字多用表在儀器測(cè)量中已日益占據(jù)重要的地位 。自動(dòng)化測(cè)試也就自然成為當(dāng)今儀器儀表應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì) 。國(guó)外的廠家開發(fā)的軟件產(chǎn)品都有一個(gè) 共同的特點(diǎn) :只可部分漢化 ,表格形式單一 ,有的不能脫離自身的使用環(huán)境 ,使用戶開發(fā)的程 序不能

2、成為獨(dú)立的 Windows 應(yīng)用程序 。為此 ,根據(jù)日益增長(zhǎng)的科研生產(chǎn)任務(wù)和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展需要 ,我們?cè)O(shè)計(jì)了一套程序 ,操作簡(jiǎn)單 , 運(yùn)行可靠 , 全部漢化的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件 , 建立了 數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn) 檢定系統(tǒng) ,以解決數(shù)字多用表的校準(zhǔn) 檢定問題 。2系統(tǒng)組成及硬件配置數(shù)字多用表自動(dòng)校準(zhǔn) 檢定系統(tǒng)是為提高對(duì)多種數(shù)字多用表進(jìn)行校準(zhǔn) 檢定自動(dòng)化程度而設(shè)計(jì) 的 Windows 應(yīng) 用 程 序 , 它 以 5700 A 校 準(zhǔn) 器 為 標(biāo) 準(zhǔn) 源 , 能 對(duì) FLU KE 公 司 的 8840A , SOLARTRON 的 7150 ,7150P ,7151 , HP 的 34401A ,DAT

3、RON 的 1071 ,1081 以 及 WAV ETEK 的7071 ,7081 等多種數(shù)字多用表進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)檢定 ,實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)和誤差判斷 ,并具有檢定數(shù)據(jù) 存盤 ,證書打印 ,檢定結(jié)果查詢等多種功能 。5700A 自動(dòng)校準(zhǔn) 檢定系統(tǒng)由硬件配置和軟件設(shè)計(jì)兩大部分組成 。在硬件部分中著重研 究的是如何使 5700A 校準(zhǔn)器處于最佳的輸出狀態(tài)以及它與數(shù)字多用表在連接方法和輸出時(shí) 間上匹配的問題 。整個(gè)系統(tǒng)由控制器 、校準(zhǔn)器和被檢數(shù)字多用表組成 ,通過后面板的 IEEE488 接口相互連收 稿 : 1 9 9 9 21 1 20 13 本 項(xiàng) 目 獲 部 技 術(shù) 改 造 二 等 獎(jiǎng)3 3 中 國(guó)

4、 運(yùn) 載 火 箭 技 術(shù) 研 究 院 1 0 2 所 , 工 程 師 , 女 , 3 3 歲 , 1 0 0 0 7 6 61接 。為保證被檢表的可靠量值傳遞 ,校準(zhǔn)器是一個(gè)重要環(huán)節(jié) 。FLU KE 公司的 5700A 多功能校準(zhǔn)器 ,它具有原器校準(zhǔn)的特點(diǎn) ,只需 3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)10 V 的直流參考基準(zhǔn)以及 1 和 1 k的電阻參考基準(zhǔn) 。校準(zhǔn)器本身可完成建立比率 、進(jìn)行比較以及控制測(cè)量過程等原來由人工完成的計(jì)量功能 。5700A 通過外加 5725A 放大器 ,可提供高達(dá) 1100 V 的交直流電壓 ,11A 的交直流電流以 及可乘 1 或 1 . 9 十進(jìn)制從 1 100 M 的 17 種電阻

5、標(biāo)準(zhǔn) 。它通過最少的外部標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算 、校 驗(yàn)和調(diào)節(jié)自身 ,使其始終符合規(guī)定的技術(shù)指標(biāo) ,并溯源到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 。同時(shí) ,5700A 的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn) 是采用內(nèi)部比較技術(shù) ,使各量程溯源到內(nèi)部基準(zhǔn)以消除內(nèi)部電路的誤差 。采用的超線性數(shù)模 轉(zhuǎn)換器 (DAC) 與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓一起決定了 5700A 的準(zhǔn)確度 ;混合參考放大器產(chǎn)生穩(wěn)定性極高 的直流電壓基準(zhǔn) ;精確電阻可作為電阻基準(zhǔn) , 簿膜電阻可作為電阻源和比例測(cè)量 ; 固態(tài)熱有 效值電壓轉(zhuǎn)換器可作為內(nèi)部交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn) ;5 位半模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 用于檢測(cè)零位 。這些 技術(shù)和器件保證了 5700A 的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性 。另外 ,5700A 校準(zhǔn)器的輸出端和

6、被檢數(shù)字多用表 輸入端在前面板進(jìn)行連接時(shí)應(yīng)注意 5700A 有 5 個(gè)輸出端子 :Outp ut Hi , Outp ut Lo , Sense Hi , Sense Lo 和 Aux 端 。數(shù)字多用表一般可分為三端 、四端和五端輸入端子 3 種情況 。根據(jù)不同的 型號(hào) ,采用不同的輸入連接方法 ,以保證整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試過程的正確和數(shù)據(jù)可靠 。由于構(gòu)成整個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的 5700A 校準(zhǔn)器和被檢表以及計(jì)算機(jī)三者運(yùn)行速度不同 ,所 以要想充分發(fā)揮各個(gè)設(shè)備的性能 , 又有理想的運(yùn)動(dòng)速度 , 三者的配合很重要 。承擔(dān)控制和數(shù) 據(jù)采集的計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度最為快捷 ,而數(shù)字多用表的運(yùn)行速度主要取決于 AD

7、變換時(shí)間 。例 如 : HP 公司 34401A 的 AD 變換為三次積分形式 ,在 6 位半 FAST 時(shí)為 200 ms ,在 Slow 時(shí)約為2 s 。對(duì)于 5700A 校準(zhǔn)器而言 ,當(dāng)輸出某一數(shù)值達(dá)到所規(guī)定的準(zhǔn)確度時(shí)需要一段穩(wěn)定時(shí)間 ,稱為 建立時(shí)間 。這時(shí) 5700A 的輸出才符合其技術(shù)指標(biāo)所給出的值 。對(duì)于不同功能 ,不同量程其建立 時(shí)間也不一樣 。因此 ,在對(duì)程序調(diào)試時(shí) ,需要依據(jù) 5700A 和被檢數(shù)字多用表的不同型號(hào)采取相應(yīng)的措施 ,以保證系統(tǒng)具有最佳的工作狀態(tài)和速度 。系統(tǒng)功能和軟件設(shè)計(jì)3在軟件設(shè)計(jì)中 ,系統(tǒng)采用的是以 Windows 作為開發(fā)界面 , 使用 Vi sual

8、 Basic 作為開發(fā)平臺(tái) ,采用 Micro soft 公司的軟件開發(fā)工具 Vi sual Basic 和接口板的底層驅(qū)動(dòng)器 ,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和 數(shù)據(jù)處理 。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu) ,為未來新型號(hào)的數(shù)字多用表留有余地 ,有利于系統(tǒng)的擴(kuò)充 。 標(biāo)準(zhǔn)的用戶界面易于操作 ,使繁雜的人工校準(zhǔn)檢定工作變?yōu)樽詣?dòng)化簡(jiǎn)捷流暢的工作過程 。本系統(tǒng)的功能主要由以下幾部分組成 :1) 誤差檢定功能·年穩(wěn)定性檢定·24 小時(shí)穩(wěn)定性檢定·基本誤差檢定2) 自動(dòng)校準(zhǔn)功能·直流電壓校準(zhǔn)·交流電壓校準(zhǔn)·直流電流校準(zhǔn) 62© 1994-2014 China Ac

9、ademic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. ·交流電流校準(zhǔn)·電阻校準(zhǔn)·全功能校準(zhǔn)3) 打印證書功能 (分頁打印功能和全部打印功能)4) 自動(dòng)存儲(chǔ)和查詢功能軟件系統(tǒng)模塊框圖如圖 1 所示 。以 HP 公司的 34401A 為例說明 DMM 的檢定程序流程如圖2 所示 。圖 1 軟件系統(tǒng)的模塊框圖圖 2 檢定程序流程 63© 1994-2014 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights re

10、served. 4結(jié)束語1) 本系統(tǒng)通過多次的運(yùn)行測(cè)試表明 , 采用全自動(dòng)校準(zhǔn) 檢定系統(tǒng)可替代以往的手工操作 ,減少人為因素 ,保持始終如一的高準(zhǔn)確度 ,提高測(cè)量速度 。同時(shí) ,該課題還解決了 7 位半高 準(zhǔn)確度數(shù)字多用表不能用手工進(jìn)行校準(zhǔn)的歷史遺留問題 。2) 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了用戶界面的全面漢化 ,使得數(shù)據(jù)顯示更直觀 。同時(shí) , 系統(tǒng)軟件采用的是模塊化結(jié)構(gòu) ,使軟件具有較高的起點(diǎn)和廣闊的發(fā)展前景 ,也為將來新型號(hào)的數(shù)字多用表的開 發(fā)工作打下了良好的基礎(chǔ) 。3) 本系統(tǒng)軟件具有的自動(dòng)存儲(chǔ) 、打印功能 ,使工作人員可以隨時(shí)調(diào)用和檢索過程中的測(cè)試數(shù)據(jù) 。這種電子方式存檔可較容易地收集大量歷史數(shù)據(jù)文件

11、, 使檢定工作更具科學(xué)性 。整 個(gè)系統(tǒng)功能豐富 ,操作方便 ,其性能和技術(shù)指標(biāo)達(dá)到當(dāng)今國(guó)內(nèi)同類裝置的先進(jìn)水平 , 并獲得 了部技改二等獎(jiǎng) 。參 考 文 獻(xiàn)1 Fluke ,“5700A Operator Manual”, John Fluke Mfg. Co . , Inc . , 1989.2 Fluke ,“5700A Service Manual”, John Fluke Mfg. Co . , Inc . , 1992.Automatic calibrationverif ication system f or digital multimeterGeng ManhongYang ZhengzhongYang QijunAbstractDescribes constitution , functions , hardware and software feature of automatic calibrationverification system for multimeter some details on HP 34401As automatic verifi2cation. Specially performance for 5700A calibrator and problems what this sy