CN112179394A - 一种智能化仪器仪表检定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能化仪器仪表检定系统及方法，属于仪表检定技术领域，包括仪表自动检定系统、基准参考仪表组、通讯控制接口；所述仪表自动检定系统通过所述通讯控制接口与被检定仪表连接，所述仪表自动检定系统通过所述通讯控制接口与所述基准参考仪表组连接，所述基准参考仪表组与被检定仪表通过所述通讯控制接口连接。本发明能够直接针对多种类仪表的检定，进行自动化的测试、控制、自动采集与分析，在软件系统的控制下，能够实现仪器仪表检定过程智能化，同时还能建立仪表状态基础数据库，实现仪表状态的持续跟踪和分析。

Description

一种智能化仪器仪表检定系统及方法

技术领域

本发明涉及仪表检定技术领域，具体涉及一种智能化仪器仪表检定系统及方法。

背景技术

仪器仪表的检定和周期计量，是测量数据准确与合格的重要保证，在大型的计量检定站，需要对类型的测试仪表进行周期性的检验，保证测试仪表的合格有效，传统的计量和检定，基本通过手动方式，参考某类仪表的计量检定标准，人工进行测试检定测试台的构建，逐一进行检定项目的测试，多数情况下依赖人工记录和分析，因此，传统的检定方法和效率不高，对于大型检定和检测站，需要耗费更多的人力资源，数字化的查询和储存也面临困难。为此，提出一种智能化仪器仪表检定系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何满足基础类、通用类计量检定的自动化要求，提供了一种智能化仪器仪表检定系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括仪表自动检定系统、基准参考仪表组、通讯控制接口；

所述仪表自动检定系统通过所述通讯控制接口与被检定仪表双向通讯，所述仪表自动检定系统通过所述通讯控制接口与所述基准参考仪表组双向通讯，所述基准参考仪表组与被检定仪表通过所述通讯控制接口双向通讯。

更进一步地，所述仪表自动检定系统包括五个子系统，分别为信号发生器检定子系统、噪声测试仪检定子系统、频谱仪检定子系统、功率计检定子系统、网络分析仪检定子系统，所述信号发生器检定子系统用于检定信号发生器类仪表，所述噪声测试仪检定子系统用于检定噪声测试仪类仪表，所述功率计检定子系统用于检定功率计类仪表，所述网络分析仪检定子系统用于检定网络分析仪类仪表，各检定子系统分别与被检定仪表、基准参考仪表连接，并通过通讯控制接口送出仪表同步控制和状态设置，实现不同检定项目和检定状态的采集，实现被检定仪表不同项目状态和指标的自动分析。各子系统相互独立完成相应项目的自动运行，并输出相应的检定报告。

更进一步地，所述仪表自动检定系统通过选择不同的子系统，执行已选择类仪表的检测项目，选定被检定仪表对应的基准参考仪表，切换相应的检测通路，实现同步连续控制，完成该类仪表所有测量项目和测试数据采集和记录后输出检定报告。

更进一步地，所述基准参考仪表组包括功率计、本振信号源、频谱分析仪、微波变换器、基准噪声源、测量接收机、频率计，所述功率计、本振信号源、频谱分析仪、微波变换器、基准噪声源、测量接收机、频率计均用于为被检定仪表提供基础参考类仪表。

更进一步地，所述通讯控制接口包括基准接口适配器、USB/GPIB接口、网络接口，所述基准接口适配器用于连接被检定仪表和所述基准参考仪表组中的各基准参考仪表，实现不同类被检定仪表的控制和采集，所述USB/GPIB接口与所述网络接口均用于接收外部控制系统的指令，完成控制和检测信号的切换和转接。所述智能化仪器仪表检定系统根据不同的被检定仪表、检定项目，通过切换基准接口适配器中不同的测试接口，具体用于：选定检定对象，匹配检定项目，依据相应的检测方法，集成封装不同的检定TPS(Test ProgramSet)测试程序集，实现基准测试仪表和测试适配器(基准接口适配器)的自动切换和选择，完成仪表对象的自动匹配。该通讯控制接口与测试系统之间双向通讯，实现控制信号的输入，测试和状态数据的交换，与基础测试仪表组之间，完成控制指令的转接和数据的交换。

更进一步地，所述基准接口适配器包括标准矩阵仪表开关、标准功分器、标准衰减器，所述标准矩阵仪表开关用于在检定时外接不同的基准信号或基准参考仪表，通过设定规则自动切换和选择，所述标准功分器用于在不同检定模式下完成不同检测信号的标准功分，实现特定检测项目，所述标准衰减器用于检定和基准信号的标准衰减，实现不同的检定项目。

本发明还提供了一种智能化仪器仪表检定方法，包括以下步骤：

S1：设备预热

对检定测试相关仪表设备进行预热；

S2：选择仪表类型及测试程序

运行仪表自动检定系统，根据被检定仪表的类型，选择执行对应类仪表的测试程序；

S3：进行检定测试

执行相应的检定测试项，实时显示测试过程中被检定仪表和基准参考仪表组的状态和数据；

S4：同步数据输出检定报告

对被检定仪表和基准参考仪表组的同步数据采集控制，采集完成后，对数据进行格式化分析，检定测试完成后输出检定报告。

本发明相比现有技术具有以下优点：该智能化仪器仪表检定系统，通用性高，测试检定程序在通用性仪表类中，基本实现了模式的通用化；可移植性强，针对不同型号，不同被检定项目进行简单的修改，就可以构建相应的检定程序集；检定效率高，能够实现多种类仪表的自动检定，并自动生成相应的检定报告；值得被推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例智能化仪器仪表检定系统的系统框图；

图2是本发明实施例中基准参考仪表组的组成框图；

图3是本发明实施例中通讯控制接口的组成框图；

图4是本发明实施例中基准接口适配器的组成框图；

图5是本发明实施例中智能化仪器仪表检定系统的工作流程框图；

图6是本发明实施例中信号发生器检定系统的检定流程框图；

图7是本发明实施例中噪声测试仪检定系统的检定流程框图；

图8是本发明实施例中频谱仪检定系统的检定流程框图；

图9是本发明实施例中功率计检定系统的检定流程框图；

图10是本发明实施例中网络分析仪检定系统的检定流程框图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例的智能化仪器仪表检定系统具体包括：仪表自动检定系统1、基准参考仪表组2、通讯控制接口3组成，其中，仪表自动检定系统1通过通讯控制接口3与被检定仪表双向通讯；仪表自动检定系统1通过通讯控制接口3与基准参考仪表组2双向通讯，基准参考仪表组2与被检定仪表通过通讯控制接口双向通讯。

本智能化仪器仪表检定系统包括的仪表自动检定系统1，通过通讯控制接口3内的各类接口，实现对基准参考仪表组2、通讯控制接口3进行初始化设置，按照分类仪表检定的工作步骤，进行测试接口的选通和接入、以及基准参考仪表组2的选择和控制。本智能化仪器仪表检定系统运行过程，自动完成相应的检定测试项目，仪表自动检定系统1自动采集基准参考仪表组2和被检定仪表的设置和测量数据，仪表自动检定系统1将采集到的原始数据进行数据分析，随后，将数据按照格式化输出，自动生成检定报告。

如图2所示，基准参考仪表组2的结构示意框图，具体包括：功率计21、本振信号源22、频谱分析仪23、微波变换器24、基准噪声源25、测量接收机26、频率计27；基准参考仪表组2内部的各基准参考仪表(功率计21、本振信号源22、频谱分析仪23、微波变换器24、基准噪声源25、测量接收机26、频率计27、标准零电平表28、标准驻波件和50欧标准线29)与通过通讯控制接口3与仪表自动检定系统1之间双向连接。

仪表自动检定系统1运行时，通过选择被检定的子系统，仪表自动检定子系统1根据内部检定规范测试程序集，自动选择和控制基准参考仪表组2内的基准参考仪表，对其进行自动状态控制和数据读取。例如，选定并运行功率计检定子系统，系统会通过通讯控制接口3内基准接口适配器31实现与基准参考仪表组2内的功率计21、基准信号源22和标准功分器312的连接和通讯，实现该类仪表的自动检定。

如图3所示，通讯控制接口3包括：基准接口适配器31，USB/GPIB接口32，网络接口33等部分组成。基准接口适配器31是实现被检定仪表与基准参考仪表组3直接信号切换和传输的物理接口，信号的控制指令由仪表自动检定系统1发出，被检定仪表根据检定的需要，在仪表自动检定系统1的控制下，完成被检定仪表和控制基准参考仪表组2内基准参考仪表组之间信号的切换与传输。

如图4所示，基准接口适配器31包括：标准矩阵仪表开关311、标准功分器312，标准程控衰减器313组成；其中，标准矩阵仪表开关311受仪表自动检定系统1控制，通过不同的检定程序集，完成不同检定类别和项目下被检定仪表与基准参考仪表组2直接信号的传输切换；标准功分器312是在某类检定需求的情况下，实现信号的标准功分；标准程控衰减器313受仪表自动检定系统1控制，在某种检定项目下，完成相应检定项目测试的设置。例如，当运行自动检定系统1内的信号发生器检定子系统时，基准接口适配器31内的标准矩阵仪表开关311与基准参考仪表组2内的功率计21、本振信号源22、频谱分析仪23、微波变换器24、测量接收机26、频率计27进行连接，根据内部不同的检定项目和流程规则，实现对被测信号单元不同测试点的顺序切换和选通。其它子系统(噪声测试仪检定子系统、频谱仪检定子系统、功率计检定子系统、网络分析仪检定子系统)的切换和运行规则与信号发生器检定子系统相似，区别在于选定的基准参考仪表组2内的仪表不同，检定项目和方法不同。

如图5所示，本智能化仪器仪表检定系统工作时，先对检定测试相关仪表设备进行预热，运行仪表自动检定系统1，根据被检定仪表的类型，选择执行不同型号仪表的测试程序，本智能化仪器仪表检定系统自动执行相应的检定测试项，测试过程中，被检定仪表和基准参考仪表组2的状态和数据，可以在检定系统界面中实时显示，系统后台完成检定仪表和基准参考仪表组2的同步数据采集控制，采集完成后，数据进行格式化分析，检定测试进程完成后，输出检定报告。

如图6所示，信号发生器检定系统是仪表自动检定系统1的一个子系统，信号发生器检定系统主要用于信号源类的自动测试检定，本智能化仪器仪表检定系统运行后，首先检测被检定仪表(信号发生器)的型号和状态，根据被检定信号发生器的型号和状态，本智能化仪器仪表检定系统调用相应的检定程序项，在相应的测试控制下，通过控制基准接口适配器31内的标准矩阵仪表开关311，自动切换到基准参考仪表组2中不同的基准参考仪表，依次切换到不同的基准测量仪表；选择连接频率计27，实现频率准确度的检定；连接功率计21，实现电平准确度的检定；选择连接频谱分析仪23，实现谐波抑制、相位噪声的检定；选择连接测量接收机26、微波变换器24、本振信号源22相连，实现载波的剩余调幅和调频、幅度调制的调幅度准确度、频率调制的频偏准确度、相位调制的相偏准确度的检定；检定项目完成后，自动输出检定报告。在频率准确度的检定过程中，仪表自动检定系统1通过USB接口控制基准接口适配器31，连接基准参考仪表组2中的频率计27，仪表自动检定系统1通过通讯控制接口3内的USB/GPIB接口32和网络接口33，选择连接被检定信号发生器和频率计，实现同步的控制和采集，完成电平准确度项目的测量和检定；

在谐波抑制、相位噪声的检定过程中，仪表自动检定系统1通过USB接口控制基准接口适配器31连接基准参考仪表组2中的频谱分析仪23，仪表自动检定系统1通过网口或GPIB接口，连接被检定信号发生器和频谱分析仪23，实现同步的控制和采集，完成谐波抑制、相位噪声项目的测量和检定；

在载波的剩余调幅和调频、幅度调制的调幅度准确度、频率调制的频偏准确度、相位调制的相偏准确度的检定过程中，仪表自动检定系统1通过USB接口控制基准接口适配器31，连接基准参考仪表组2中的测量接收机26、微波变换器24、本振信号源22，仪表自动检定系统1通过网口或GPIB接口，连接被检定信号发生器和测量接收机26、微波变换器24、本振信号源22，实现同步的控制和采集，完成调幅度准确度、频率调制的频偏准确度、相位调制的相偏准确度项目的测量和检定；所有检定项目完成后，输出检定报告。

如图7所示，噪声测试仪检定系统是仪表自动检定系统1的一个子系统，噪声测试仪检定系统的主要用于噪声测试仪类的自动测试检定，本智能化仪器仪表检定系统运行后，首先检测被检定仪表(噪声测试仪)相应的型号和状态，根据被检定噪声测试仪的型号和状态，本智能化仪器仪表检定系统调用相应的检定程序项，在相应的测试控制下，切换到不同的基准测量仪表组，实现噪声测试仪的、频率宽度、F度盘准确度等项目的检定。

在噪声测试仪的检定过程中，仪表自动检定系统1通过USB接口控制基准接口适配器31，连接基准参考仪表组2内的本振信号源22、标准零电平表28，仪表自动检定系统1通过USB/GPIB接口32和网络接口33，连通被检定噪声测试仪和本振信号源22、标准程控衰减器313、标准零电平表28，实现同步的控制和采集，完成噪声测试仪的最小额定输入电平、增益调节范围、频率宽度、F度盘准确度项目的测量和检定；检定项目完成后，输出检定报告。

如图8所示，频谱仪检定系统是仪表自动检定系统1的一个子系统，频谱仪检定系统的主要用于频谱仪类的自动测试检定，本智能化仪器仪表检定系统运行后，首先检测被检定仪表(频谱仪)相应的型号和状态，根据被检定频谱仪的型号和状态，本智能化仪器仪表检定系统调用相应的检定程序项，在相应的测试控制下，切换到不同的基准测量仪表组；

选择连接本振信号源22、功率计21、标准矩阵仪表开关311、标准功分器312和标准程控衰减器313，实现校准信号、输入衰减、扫频宽度、分辨力带宽等项目的检定；检定项目完成后，自动输出检定报告。

在频谱仪的校准信号、输入衰减、扫频宽度、分辨力带宽的检定项目过程中，仪表自动检定系统1通过USB接口控制基准接口适配器31，仪表自动检定系统1通过通讯控制接口3内的USB/GPIB接口32和网络接口33，连通被检定的频谱仪和基准参考仪表组2，通过控制本振信号源22、功率计21和基准接口适配器31内的标准矩阵仪表开关311、标准功分器312和标准程控衰减器313，实现同步的控制和采集，完成频谱仪的校准信号、输入衰减、扫频宽度、分辨力带宽项目的测量和检定；检定项目完成后，输出检定报告。

如图9，功率计检定系统是仪表自动检定系统1的一个子系统，功率计检定系统的主要用于功率计类的自动测试检定，本智能化仪器仪表检定系统运行后，首先检测仪表(功率计)相应的型号和状态，根据被检定功率计的型号和状态，本智能化仪器仪表检定系统调用相应的检定程序项，在相应的测试控制下，切换到不同的基准测量仪表组；

在量程准确度和频响的检定过程中，仪表自动检定系统1通过USB/GPIB接口32和网络接口33控制基准接口适配器31，连接基准参考仪表组2内的功率计21、本振信号源22和基准接口适配器31的标准功分器312，通过控制被检定功率计和本振信号源22，自动切换至基准接口适配器31内的标准功分器312和功率计21，实现同步的控制和采集，完成被检定功率计的指示器量程准确度、频响项目的测量和检定；检定项目完成后，输出检定报告。

如图10，网络分析仪检定系统是仪表自动检定系统1的一个子系统，网络分析仪检定系统的主要用于网络分析仪类的自动测试检定，本智能化仪器仪表检定系统运行后，首先检测仪表(网络分析仪)相应的型号和状态，根据被检定网络分析仪的型号和状态，本智能化仪器仪表检定系统调用相应的检定程序项，在相应的测试控制下，切换到不同的基准测量仪表组；

在电压驻波比、衰减量、传输相移的检定过程中，通过通讯控制接口3内的USB/GPIB接口32控制被检定网络分析仪，选通基准接口适配器31内的标准程控衰减器313，通过基准接口适配器31内的标准矩阵开关311、标准功分器312和标准程控衰减器313连接标准比驻波件和50欧标准板线29，实现被检定网络分析仪的控制和采集，完成被检定网络分析仪的电压驻波比、衰减量、传输相移的测量和检定；检定项目完成后，输出检定报告。

结合图1～10对本实施例的自动检定流程作进一步的说明。

被检定仪表进行计量检定时，首先，将被检定的仪表与智能检定仪表检定系统的通讯控制接口3进行连接，包括相应的程控连接(GPIB或网口)，并将相应的信号输入(或输出)端口与通讯控制接口3相连；系统预热完成后，运行仪表自动检定系统1，系统进行初始化，调用相应型号的自动程序集，对被检定仪表、通讯控制接口3和基准参考仪表进行初始化选择和设置；随后，系统运行相应检定子系统，子系统将进行被检定仪表的自动检定，通过同步和采集通讯控制接口3和基准参考仪表，逐步对被检定项目逐一进行检测，测试数据同步显示和记录，异常不合格项目将会被异常突显出来。该检定系统还可以完成数据库的存储和调用；数据将自动生成格式化的检定报告，如有需要还可以输出历史检定对比报告，供仪表状态分析对比使用。

内部各检定子系统是核心，各子系统能够自动识别仪器仪表、自动控制被检定仪表、通用控制接口3和基准参考仪表组2、自动采集仪表测量数据、自动储存检定数据、自动调用校正数据、自动分析和自动的报告输出，实现仪器检定的高效、准确和智能化需求。

综上所述，上述实施例的智能化仪器仪表检定系统，系统含有各类程控接口的基准参考仪表组、通讯控制接口和相应的检定程序方法，颠覆了传统的仪器仪表的检定方法，创新的提出了自动化的检定方法，从而改变了专业检定对手动仪表检定的依赖，极大的提高了仪表检定和数据分析的效率。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种智能化仪器仪表检定系统，其特征在于：包括仪表自动检定系统、基准参考仪表组、通讯控制接口；所述仪表自动检定系统通过所述通讯控制接口与被检定仪表连接，所述仪表自动检定系统通过所述通讯控制接口与所述基准参考仪表组连接，所述基准参考仪表组与被检定仪表通过所述通讯控制接口连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能化仪器仪表检定系统，其特征在于：所述仪表自动检定系统包括五个子系统，分别为信号发生器检定子系统、噪声测试仪检定子系统、频谱仪检定子系统、功率计检定子系统、网络分析仪检定子系统，所述信号发生器检定子系统用于检定信号发生器类仪表，所述噪声测试仪检定子系统用于检定噪声测试仪类仪表，所述功率计检定子系统用于检定功率计类仪表，所述网络分析仪检定子系统用于检定网络分析仪类仪表。

3.根据权利要求2所述的一种智能化仪器仪表检定系统，其特征在于：所述仪表自动检定系统通过选择不同的子系统，执行已选择类仪表的检测项目，选定被检定仪表对应的基准参考仪表，切换相应的检测通路，实现同步连续控制，完成该类仪表所有测量项目和测试数据采集和记录后输出检定报告。

4.根据权利要求3所述的一种智能化仪器仪表检定系统，其特征在于：所述基准参考仪表组包括功率计、本振信号源、频谱分析仪、微波变换器、基准噪声源、测量接收机、频率计，所述功率计、本振信号源、频谱分析仪、微波变换器、基准噪声源、测量接收机、频率计均用于为被检定仪表提供基础参考类仪表。

5.根据权利要求4所述的一种智能化仪器仪表检定系统，其特征在于：所述通讯控制接口包括基准接口适配器、USB/GPIB接口、网络接口，所述基准接口适配器用于连接被检定仪表和所述基准参考仪表组中的各基准参考仪表，实现不同类被检定仪表的控制和采集，所述USB/GPIB接口与所述网络接口均用于接收外部控制系统的指令，完成控制和检测信号的切换和转接。

6.根据权利要求5所述的一种智能化仪器仪表检定系统，其特征在于：所述基准接口适配器包括标准矩阵仪表开关、标准功分器、标准衰减器，所述标准矩阵仪表开关用于在检定时外接不同的基准信号或基准参考仪表，通过设定规则自动切换和选择，所述标准功分器用于在不同检定模式下完成不同检测信号的标准功分，完成特定检测项目，所述标准衰减器用于检定和基准信号的标准衰减，实现不同的检定项目。

7.一种智能化仪器仪表检定方法，其特征在于，利用如权利要求1～6任一项所述的检定方法对仪表进行检定测试，包括以下步骤：

S1：设备预热

对检定测试相关仪表设备进行预热；

S2：选择仪表类型及测试程序

运行仪表自动检定系统，根据被检定仪表的类型，选择执行对应类仪表的测试程序；

S3：进行检定测试

执行相应的检定测试项目，实时显示测试过程中被检定仪表和基准参考仪表组的状态和数据；

S4：同步数据输出检定报告

对被检定仪表和基准参考仪表组的同步数据采集控制，采集完成后，对数据进行格式化分析，检定测试完成后输出检定报告。

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