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談談儀器儀表自動化校驗系統的設計
摘要：由于電子測量的復雜程度越來越高，人工測量已經相對滯后，自動化測試已經成為了一種必然的趨勢，它容易適應測試內容復雜多變的情況。本文對儀器儀表自動化校驗系統的設計做了詳細的說明，并且對于構建過程中的硬件構成、軟件特點做了闡釋，并對系統運行的要點進行了分析。
關鍵詞：儀表校驗 系統 設計
由于電子測量的復雜程度越來越高，人工測量已經相對滯后，自動化測試已經成為了一種必然的趨勢。在大中型企業的計量部門，都擁有許多儀器儀表，如信號源、頻譜儀、頻率計、示波器、交直流標準源及數字多用表等。這些儀器儀表基本上都是帶有標準接口的智能儀器，且每年都要進行檢定，由于其功能多，校準檢定點繁雜，存在著耗時耗力、極易出錯等問題，而自動化測試能較好地解決這一問題。
系統設計原則和構成。構建系統所需要的設備構建系統時要本著利用現有設備的原則，減少額外的投資，構建測試系統時采用智能儀器的GPIB總線模式，主要設備為內帶微處理器的標準儀器：如信號源、示波器校準儀、交直流標準源等。
被檢儀器（內帶微處理器）：如功率計、頻率計、示波器、數字多用表。
控制器主要由電子計算機、接口卡（如HP82350A）、電纜（如HP10833BIHP10833A）等。
軟件：包括系統軟件以及應用軟件。系統硬件的構成儀器儀表自動化檢校系統由電子計算機統一控制和管理，同時用GPIB接口儀器及輔助設各來實現自動化測試，主要由計算機、標準設備、被檢儀器、輔助設備（如打印機）、GPIB接口卡及電纜等組成，采用GPIB接口卡直接插在計算機的FO擴展相上，實現電子計算機與GPIB總線的連接，在程序控制下實現GPIB系統的其它設備間的通信。
可程控儀器設備：可程控儀器設備能通過接口接受外來的數據，據此改變儀器自身的內部工作狀態，這大大增強了儀器的功能和靈活性，使得許多原來用硬件邏輯難以解決或根本無法解決的問題可以用軟件加以解決，可使儀器降低成本，減小體積，提高可靠性；同時通過微處理器的數據處理、存儲等能力，可容易地實現各種自動校準，多次測量平均等技術，從而提高了測量準確度；具有GPIB接口或兼有RS-232或8位并行接口或BCD接口，能方便地接入自動化測試系統中，實現自動控制。
GPIB系統總線技術指標完成對GPIB儀器的系統控制及測量結果的處理輸出，滿足GPIB總線的技術指標。①儀器容量：系統內儀器數不超過巧臺。②母線構成：由16條信號線（8條數據線，3條掛鉤線，5條管理線）及8條地址線組成。③連接方式：總線連接，儀器并聯于總線上。④總線構成：采用標準24線電纜。⑤數傳方式：串行byte，并行bit，三線連鎖掛鉤技術、雙向異步通信。⑥數傳速率：250～500字節/秒，最高IM字節/秒。⑦數據傳輸最大距離不超過20米。系統軟件的構成控制系統能否實現其自動化校驗，關鍵在于一套系統的軟件系統，方可以進行大量的數據處理及輸出工作，完成數據處理的自動化。
測控軟件既可以使用DLL來實現UO端口的輸入輸出功能或提高浮點運算能力，又可通過API函數實現串口通信，還能夠充分發揮VB數據庫強大的以及生成用戶界面快等優點，從而使其面板的程序設計變的非常簡便，只要嵌入相應的功能控件，編寫響應用戶動作的程序，而不必編寫按精確次序執行的每個步驟，因而可將一個大型的應用程序分成許多小的程序組成、而小的程序可以由用戶啟動的事件來激發，從而大大提高編程速度。要選用先進的Windows系統，現在windows系統已經成windowsXP升級到windows7，要選取合理的操作系統，利用GPIB接口命令語言、程控標準儀器及被檢儀器的程序設計指令編制程序，實現了該系統的全部檢定校準功能。
軟件設計采用模塊化結構，用漢字提示實現人機對話及測試數據的存儲、查詢、打印，接口軟件包提供直接控制儀器的直接UO方式、調用軟面板方式、動態數據交換、文件打印、打印機輸出接口、UNIX通訊等，構建系統時的要點分析校準。
標準儀器輸出標準信號，用于對被檢儀器的校準檢定，整個系統在硬件支持下，主要通過軟件的有效設計來完成各功能的任務，系統用戶界面中，主菜單按系統功能分為校準和檢定兩個功能模塊，用命令按鍵調用，調用后，則進入各項功能的下一級分菜單。對于可程控的被檢儀器，大多具有自校準（CAL）功能，在平常的校準中，不用打開機蓋，也不用手動調整各器件狀態，只需按程序提示按動面板鍵來完成。通常校準常數存在非易失存儲器EPROM中，為以后的測量和計算備用，使用非易失存儲器以及微機控制的儀器，可用數字校準取代機械調整。每個量程都相應存儲了零位偏移和比例系數，每個原始測量數據都從新加以比例運算，以便得到正確的結果。
[檢定] 該系統在軟件的支持下，利用微機控制標準儀器及被檢儀器實現全自動檢定。它是在傳統手工檢定基礎上發展起來的，系統界面具有較好的開放性，可按需要隨機選擇檢定點，檢定數據可實時顯示，并實時進行各檢定點的數據處理及顯示判定結果。各被檢儀器給出的技術指標通常有三種模式：24小時指標，90天指標及一年指標。它們對應于不同時間區間的技術指標，在自動化系統中，用戶可以很方便地通過面板選擇系統提供的數據處理模式。如要進行被檢表的年穩定性考察，則可在數據處理模式中選取一年指標，則其檢定結果的判別按一年的技術指標進行；如剛進行完校準，想復核其校準效果，則可選取及小時指標，則其測試復核數據的誤差判別方式采用24小時指標。
[系統說明] ①系統軟件用VisualBasic程序設計，可以生成.EXE文件，脫離VB運行環境運行。②自動化系統包括校準、檢定兩個分系統。其中校準分系統包括功能實現和校準復核兩個模塊，可有選擇地進入；檢定分系統包括功能實現、數據處理、儲存、打印、查詢等模塊，其中檢定數據與數據處理結果是同時輸出的。其余模塊功能可方便地用鼠標點擊完成。③系統中，儀器型號、名稱、編號、使用單位、校準檢定時間、溫濕度等記錄可方便地在面板上更改，并可隨檢定數據存入檢定原始記錄。各程控儀器的地址也可方便地在面板上更改，并在默認地址被改動后，系統設置有彈出式提示對話框，方便用戶進行地址確認，防止發生地址錯誤。④檢定結束后，檢定數據及所有檢定條件參數均顯示在面板的顯示欄中，可由用戶判別其數據是否有效，是否需要儲存、打印或清除。用戶也可很方便地查詢已有的檢定原始記錄，進行數據維護。
儀器儀表自動化校驗系統的構建，一舉解決了儀器儀表校準檢定中數據處理量大、自動化程度低，測試耗時和易出錯等問題，使復雜的數據錄入處理問題變得非常容易，在檢定測試領域已經達到了先進水平。
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