CN104111436A - 数字多用表自动检定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字多用表自动检定系统及方法，包括：标准源，计算机，检定单元，Excel数据库。将被检表与标准源正确连线之后，设置好各自的通讯地址，由计算机通过通用接口总线发送程控命令，标准源和被检表进行各项参数设置。由标准源发送检定所需的各种信号到被检表，依次进行各项参数的检定。测量数据再经通用接口总线上传至计算机，由检定单元利用Excel数据库完成对数据的判断、存储等处理工作，最后保存原始记录、自动生成证书报告，从而完成数表的整个检定过程。

Description

数字多用表自动检定系统及方法

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，特别涉及一种自动实现数字多用表检定的系统及方法。

背景技术

数字多用表是常用测量设备，其在仪器测量领域中日益占据重要的地位，它们的准确可靠关系到企业的安全生产，也是试验与科研不可或缺的计量器具，对其进行检定和校准是保证其准确可靠的前提和技术保证，也是保障电学参数测量能力的一个不可或缺的重要环节。

传统的数字多用表检定校准方法，需检定人员按照检定规程的步骤一一进行操作，被检表、标准源的操作与读数、测量结果的记录与处理，均需人工来完成。尤其数字多用表的种类繁多，精度范围广，其检定点繁杂，因而存在着大量的重复劳动，耗时耗力。同时，数字多用表各量程准确度不一，其技术指标也不尽相同，因此需要对原始数据进行误差计算及处理，不但工作强度大，对检定人员的素质要求也非常高，极易引入人为误差。举例来说：

我们以某次测量直流电压为例，共有100mV、1V、10V、100V、1000V五档量程，其中10V为基本量程。按照检定规程非基本量程每档测三个点，基本量程测十个点，满度测反向，如此算来单直流电压的测量，就要改变27次输出，人工需重复27次记录数据。照此算来，我们一天要反复操作标准源的按键上百次，如果长期频繁使用，极易导致其按键反应缓慢甚至失灵，而维修成本极高。

目前，我国数字多用表的计量方法大多还是采用传统的人工方法或者半自动方法。市场上，国内的一些厂家只针对自己的产品设计部分自动控制软件，针对面窄。虽然国外的自动控制技术相对成熟，但是进入中国市场价格昂贵、且有对象单一、通用性差、测量点不完全、证书格式不一致等问题。因此，需要针对各种型号、各种精度的数表设计一套自动检定系统，来实现全面、完整的计量要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种能够覆盖各种数字多用表型号的，涉及各个精度范围，实现对数字多用表的自动检定的数字多用表自动检定系统。本发明通过以下技术方案实现：

一种数字多用表自动检定系统，包括：

标准源，连接被测数字多用表；

计算机，通过通用接口总线连接标准源以及被测数字多用表，用以控制标准源输出预设的标准信号、控制被测数字多用表选择对应的量程接收并检测标准信号，以及采集被测数字多用表的测量结果；

Excel数据库，接收并存储测量结果，Excel数据库中还存储有每一被测数字多用表的测量参数、测量点；

检定单元，连接计算机，利用Excel数据库中的公式直接判断测量结果是否满足要求，检定单元包括：

信息记录模块，用以将被测数字多用表的包括型号、器号在内的信息记录于Excel数据库中；

证书生成模块，调用Excel数据库，将Excel数据库中的数据导入至Word文件的对应位置，生成对应的证书。

较佳的，测量结果为多次测量后所取的平均值。

较佳的，分别对标准源输出预设的标准信号，以及被测数字多用表检测标准信号设置有延迟时间。

本发明另提供了一种能够覆盖各种数字多用表型号的，涉及各个精度范围，实现对数字多用表的自动检定的数字多用表自动检定方法。本发明通过以下技术方案实现：

一种数字多用表自动检定方法，包括步骤：

S1、将计算机、标准源，以及被测数字多用表接入通用接口总线，并设置标准源和被测数字多用表的通讯地址；

S2、将不同型号的被测数字多用表的基本信息组成Excel数据库，将测量参数、测量点保存于Excel数据库中；

S3、根据被测数字多用表的型号调用对应的Excel数据库，根据测量参数、测量点控制标准源和被测数字多用表进行测量，将测量结果传回Excel数据库中；

S4、利用Excel数据库中的公式直接判断测量结果是否满足要求；

S5、将Excel数据库中的数据导入至Word文件的对应位置，生成对应的证书。

较佳的，步骤S4之后还包括：对测量点进行单点复测。

较佳的，步骤S3中的将测量结果传回Excel数据库中包括：

对于具有数据接口的被测数字多用表，直接将测量结果传输至Excel数据库中，对于没有数据接口的被测数字多用表，通过人工输入的方式将测量结果输入Excel数据库中。

附图说明

图1所示的是本发明的结构示意图；

图2所示的是本发明的检定单元结构示意图；

图3所示的是本发明的信息记录模块工作流程图；

图4所示的是本发明的自动检定流程图；

图5所示的是本发明的半自动检定流程图。

具体实施方式

以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。

如图1所示，数字多用表自动检定系统主要由标准源4，计算机1，检定单元2，Excel数据库(未示出)组成。其工作原理如下：将被检表5(数字多用表)与标准源4正确连线之后，设置好各自的通讯地址，由计算机通过GPIB总线3发送程控命令，标准源4和被检表5相互协调地进行各项参数设置。利用检定单元2，由标准源4发送检定所需的各种信号到被检表5，依次进行各项参数的检定。测量数据再经GPIB(General-Purpose Interface Bus，通用接口总线)总线3上传至计算机1，由检定单元2利用Excel数据库完成对数据的判断、存储等处理工作，最后保存原始记录、自动生成证书报告，从而完成数表的整个检定过程。

数据库保存着每台被检表的基本信息和测量数据，是软件编译的重要组成部分。本系统数据库采用Microsoft Excel格式，将测量参数(电压、电流等)、测量点(某个特定值)保存于Excel中，不同型号数字多用表的原始记录(即每个数字多用表一份Excel表格)组成数据库，在检定单元中，直接调用数据库的内容。

使用Excel的优势在于其本身就具备记录数据、分析数据的功能，且其拥有强大的计算能力，可以直接在Excel中分析采集到的数据，进行结果的判别，如根据公式直接判断采集到的数据是否满足该表技术指标的要求，满足即为合格，不满足即为不合格。这样的设计思路免去在软件中再次编写程序的麻烦，减少工作量，并将测量过程与数据分析区分出来，使其各司其职，保障系统的稳定运行。

如图2所示，检定单元包括：信息记录模块，证书生成模块，自动检定模块以及半自动检定模块。检定分为自动和半自动是由于：对于带接口(GPIB、RS232、USB等)的数字多用表，如Agilent 34401A，FLUKE 8845A，KEITHLEY2000等，通过计算机和软件控制标准源输出标准信号，同时控制被检表接收标准源的标准信号，显示输出值，然后计算机自动进行数据采集和处理，最后自动存档，生成证书。整个检定过程完全可以实现全自动检定；而对于不带接口的数字多用表，如GW GDM-8145，VICTOR VC8045-Ⅱ，MASTECHMS8050等，通过计算机和软件控制标准源输出标准信号，再人工读取被检表的显示值，并将读数值输入计算机，然后计算机自动存档，生成证书，实现半自动检定。

如图3至图5所示，信息记录模块主要是记录送检仪器的详细信息，包括送检单位、地址、仪器型号、器号、厂家、送检日期等等；自动检定和半自动检定模块主要是完成直流电压、交流电压、交流电压频率响应、电阻、直流电流、交流电流、交流电流频率响应等项目的测量；证书生成模块，顾名思义就是保存原始记录，然后根据客户需要，选择证书报告类型(检定或者校准)，系统自动生成所需证书报告，保存打印。

在图3中，信息记录模块的工作流程为：

1.输入各项信息，通过计算机保存于Excel数据库中，作为原始记录的一部分信息。

2.将各类型号数表分类，分为自动检定和半自动检定两类，通过软件命令判断属于哪一类，即进入哪个模块检定。

3.赋予查询按钮搜索数据库中原始记录的权利，根据相应证书号，通过软件命令调出后台相应原始记录，再依据其型号分类，将测量数据和信息记录显示于自动检定或半自动检定模块中。

自动检定模块的工作原理是根据原始记录中的测量点，系统自动控制标准源和被检表切换至合适的量程，计算机通过GPIB总线自动控制标准源输出信号，等待一段时间后，系统自动采集被检表的测量值作为指示值反馈至计算机软件中，通过软件完成数据处理、分析、存储等工作。在软件设计方面，通过调用不同型号数表的仪器驱动和数据库来实现，其流程图如图4所示。这样的设计思路是为了将测量与数据分离。测量部分即仪器驱动，只负责完成对标准源和数表的程控和数据采集，根据程序下达的命令完成相应的检定项目。在执行一次程序时，系统通过判别选择的数表型号，调用相应的测量程序，自动完成测量流程。所有采集到的数据将直接进入数据库，通过Excel格式的原始记录自动完成数据处理和分析。最后点击保存数据按钮，作为一份完整的原始记录保存下来。这样一来，测量与数据独立运作，后台程序也变得井然有序，减轻软件内存，使系统具有极高的扩展性。

自动检定包括以下几个步骤：

1.针对标准源和被检表各自设置好通讯地址，每台仪器在通讯总线上的唯一地址，这可以保证计算机与仪器之间的正常“对话”。

2.将不同型号数表的原始记录组成数据库，采用Microsoft Excel格式，将测量参数、测量点保存于Excel中，在自动检定模块中，直接调用数据库的内容。在检定过程中，同时将采集到的测量数据也返回至数据库中，同步进行结果的判断，即根据其技术指标自动判断测量数据是否符合要求。

3.将不同型号的数表仪器驱动作为一个子程序，每个子程序都包含对标准源和被检表各项参数的设置命令，如参数选择、量程选取、源输出信号、测量数据采集等。在自动检定模块中直接调用，通过计算机将命令传递给标准源和被检表，自动调节其状态和输出并传回数据。

4.计算机通过软件命令导出测量数据，可用于保存和生成证书报告。

5.在对数表进行自动检定的过程中，被检表的量程、实际值、指示值、单位、允差、结论等信息全部以表格的形式同步显示于自动检定界面上。另外有当前测量状态实时监控窗口监控整个测量过程。易于观察，清晰明了，方便检定员跟踪测量情况。

6.在检定完成后，对有异议的测量点，可进行单点复测，计算机通过软件命令再次将指令发送给标准源输出该点信号，被检表将读数反馈给计算机。

在自动检定过程中，关键的问题是如何把数据采集准确，并对数据做正确的处理。我们通过对每个测量点多次读数取平均值的方法来提高测量准确度，保证数据的稳定可靠。通过多次实验调试，我们得出以下结论：一般情况下，对于电压和电流测量，采样10次；对于电阻测量，采样20次。

对于不同精度的数表，针对每个表不同的测量项目，我们采用不同的精度位数来读取测量点，比如六位半的数表(如KEITHLEY 2000)，针对直流电压、直流电流和电阻设置为6.5digits，交流电压和交流电流则设置为5.5digits即可。同时，也可以加设积分时间(Integration Time)来提高数表的精度，确保采用数据的准确度。

为了确保标准源的稳定性，增加延迟时间的设置，对于数表的读数也需要设置延迟时间，避免量程切换或功能转换的过程造成采样数据的不准确。

半自动检定模块的工作原理是根据原始记录中的测量点，系统自动控制标准源，通过GPIB总线传递指令，使标准源输出信号给被检表，再由人工手动输入数据作为指示值，软件自动实现数据分析、存档等工作，其流程图如图5所示。由其特殊性决定了不需要针对各类型号的数表编写驱动程序，只需要控制标准源即可。采用的设计方法主要包括：

1.设置标准源的通讯地址。

2.将不同型号数表的原始记录组成数据库，采用Microsoft Excel格式，将测量参数、测量点保存于Excel中，在半自动检定模块中，直接调用数据库的内容。在检定过程中，人工输入的数据也会自动返回至数据库中，同步进行结果的判断，即根据其技术指标自动判断测量数据是否符合要求，再将结果显示至半自动检定界面中。

3.在半自动检定界面上，根据数表型号显示其量程、实际值、指示值、允差、结论等，实际值直接作用于标准源，作为输出信号。

4.计算机通过软件命令导出测量数据，可用于保存和生成证书报告。

证书生成模块的工作原理是利用Microsoft Excel和Microsoft Word格式，通过计算机软件命令，调用Excel数据库，将Excel数据库中的数据一对一的传输到Word证书中，再执行保存、打印、取消等命令。同时，可以选择检定证书或者校准证书。

以下使用同一套标准器，对同一台Agilent 34401A数字多用表分别采用人工检定和和本发明的自动检定两种方式进行检定，检定结果见表1所示(仅以直流电压的满度点为例)。

表1

由表1的比对结果可以看出，自动检定的结果完全能够达到数字多用表的检定要求。

根据上述内容，本发明另提供一种数字多用表自动检定方法，包括步骤：

S1、将计算机、标准源，以及被测数字多用表接入通用接口总线，并设置标准源和被测数字多用表的通讯地址；

S2、将不同型号的被测数字多用表的基本信息组成Excel数据库，将测量参数、测量点保存于Excel数据库中；

S3、根据被测数字多用表的型号调用对应的Excel数据库，根据测量参数、测量点控制标准源和被测数字多用表进行测量，将测量结果传回Excel数据库中；

S4、利用Excel数据库中的公式直接判断测量结果是否满足要求，对于不满足要求的测量点可进行单点复测；

S5、将Excel数据库中的数据导入至Word文件的对应位置，生成对应的证书。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种数字多用表自动检定系统，其特征在于，包括：

标准源，连接被测数字多用表；

计算机，通过通用接口总线连接所述标准源以及被测数字多用表，用以控制所述标准源输出预设的标准信号、控制被测数字多用表选择对应的量程接收并检测所述标准信号，以及采集被测数字多用表的测量结果；

Excel数据库，接收并存储所述测量结果，所述Excel数据库中还存储有每一被测数字多用表的测量参数、测量点；

检定单元，连接所述计算机，利用Excel数据库中的公式直接判断测量结果是否满足要求，所述检定单元包括：

信息记录模块，用以将被测数字多用表的包括型号、器号在内的信息记录于所述Excel数据库中；

证书生成模块，调用所述Excel数据库，将所述Excel数据库中的数据导入至Word文件的对应位置，生成对应的证书。

2.根据权利要求1所述的数字多用表自动检定系统，其特征在于，所述测量结果为多次测量后所取的平均值。

3.根据权利要求1所述的数字多用表自动检定系统，其特征在于，分别对所述标准源输出预设的标准信号，以及所述被测数字多用表检测所述标准信号设置有延迟时间。

4.一种数字多用表自动检定方法，其特征在于，包括步骤：

S1、将计算机、标准源，以及被测数字多用表接入通用接口总线，并设置标准源和被测数字多用表的通讯地址；

S2、将不同型号的被测数字多用表的基本信息组成Excel数据库，将测量参数、测量点保存于Excel数据库中；

S3、根据被测数字多用表的型号调用对应的Excel数据库，根据测量参数、测量点控制标准源和被测数字多用表进行测量，将测量结果传回Excel数据库中；

S4、利用Excel数据库中的公式直接判断测量结果是否满足要求；

S5、将Excel数据库中的数据导入至Word文件的对应位置，生成对应的证书。

5.根据权利要求4所述的数字多用表自动检定方法，其特征在于，步骤S4之后还包括：对测量点进行单点复测。

6.根据权利要求4所述的数字多用表自动检定方法，其特征在于，步骤S3中所述的将测量结果传回Excel数据库中包括：

对于具有数据接口的被测数字多用表，自动将测量结果传输至Excel数据库中，对于没有数据接口的被测数字多用表，通过人工输入的方式将测量结果输入Excel数据库中。