CN112666868B - 一种具有自标定自检验功能的数据采集装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种具有自标定自检验功能的数据采集装置及其使用方法，其中，所述装置包括：ADC采集模块、CPU控制模块、AO输出模块、标定信号源模块、检验信号源模块、通道切换模块、AI端口和AO端口；所述ADC采集模块分别与CPU控制模块和通道切换模块连接；CPU控制模块分别与ADC采集模块、AO输出模块、通道切换模块连接；所述标定信号源模块、检验信号源模块、AI端口、AO端口均分别与通道切换模块连接。与现有技术相比，本发明可以有效降低数据采集模块在生产过程中出现的标定检测效率低下的问题。

Description

一种具有自标定自检验功能的数据采集装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及自动化领域、工业控制领域、物联网领域，具体涉及一种具有自标定自检验的数据采集装置及其使用方法。

背景技术

在自动化控制领域，数据采集装置主要用于采集现场传感器和变送器产生的电压、电流以及电阻等物理量信号，并根据控制要求输出电压和电流信号。为了保证数据采集和控制的准确性，需要保证采集装置对信号的输入采集和输出控制具有一定的精度要求，如1％、1‰等等。

为了保证采集装置的这个精度要求，一般对于这种模块的生产过程都会包含标定和检验两道工序：标定过程是对输入信号或输出信号的零点及满量程点进行拟合计算，并将标定数据存储到模块内部Flash中；检验过程是将外部特定精度的信号输入到模块的采集端，验证模块采集精度是否满足要求，将模块的输出信号输出到特定的输入设备上验证输出的精度是否满足要求。

现有技术方案

(1)人工标定和检验

人工标定的过程为：首先连接标定信号源到需要标定的通道端口，输出对应的零点标定信号，然后从数据采集装置中读取当前信号的采集值Y0，然后将标定源信号输出到满量程标定信号，然后从数据采集装置中读取当前信号的采集值Y1，然后根据装置信号的标定算法，由Y0和Y1计算出零点和满量程点的标定值，最后将标定值写入到装置内。如果装置的通道支持多种类型的信号源，则需要更换信号源再进行一次同样的操作，至此，数据采集装置的1个通道标定完成。然后更具上面的步骤重复进行其他通道的标定，直至所有通道都标定完成。

人工检验的过程为：模拟量输入(AI)通道的检测过程为向对应检测通道输入指定的检验信号，然后观察数据采集装置输出的值与输入的信号值偏差是否在规定的精度要求内，如果在精度要求内则改变信号的大小继续相同的测试，一般同一种信号类型至少测试5个不同信号大小的点，当所有信号都满足精度要求时表示该装置的该通道对应此类型的输入信号采集精度符合要求，然后对装置的其它模拟量通道进行相同的测试。如果该装置支持其它模拟输入信号类型，则需要更换信号类型后继续相同的步骤测试，直至所有信号类型测试通过为止。模拟量输出(AO)通道的检测过程为通过数据采集装置的通信接口向该装置发送输出指定信号的指令，然后数据采集装置就向指定通道输出指定信号类型的信号，工人通过测量设备就收对应的输出信号，然后计算输出信号的精度，一般情况同一种信号类型需要输出5个不同大小信号值来进行测试，当所有测试值都符合精度要求时测试通过，然后对装置的其它通道采用相同的步骤进行测试，然后切换输出信号类型再重复进行相同步骤测试，直至所有通道的所有信号类型都经过测试才算完成。

(2)自动化工装标定和检验

自动化工装标定和检验的过程与人工方式一样，它主要的特点是通过自动化工装工具，能够将标定信号源、测试信号源进行自动化的切换，而不需要人工手动的进行通道线路的切换接线；也可以通过工具软件自动计算标定数据下发到数据采集装置进行存储；也可以控制数据采集装置的AO输出，并根据工装的测量设备自动读取计算输出精度，并形成检测报告。

现有技术方案的缺点

人工标定和检验方案缺点：

人工标定和检验方案的最大确定是效率极低，每个通道的测试需要重复接线、标定信号类型改变需要重复接线、测试信号类型改变需要重复接线等等，一般估计，每个通道的标定和检验时间至少需要3分钟，一名工人一天的产量也就20几个装置。此外，人工的操作容易产生疲劳，会引入误操作的问题，因此产品的质量也得不到保证。

自动化工装标定和检验方案缺点：

自动化工装的方案很大程度上改进了人工方法中的接线问题，每次测试只需要进行1次接线即可，通过信号类型、通道等切换装置的控制实现每个通道的标定和测试，并且在整个标定和测试过程中采用工具软件进行自动计算，消除了认为因素导致的产品质量问题。但是自动化工装方案每次只能标定测试1个模块，不能实现多个模块的并行测试，因此生产的效率还不是很高，而且工装的费用也相对较高，不能进行大量的部署。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有自标定自检验功能的数据采集装置及其使用方法。本发明的技术方案如下：

一种具有自标定自检验功能的数据采集装置，包括：ADC采集模块、CPU控制模块、AO输出模块、标定信号源模块、检验信号源模块、通道切换模块、AI端口和AO端口；

所述ADC采集模块分别与CPU控制模块和通道切换模块连接；CPU控制模块分别与ADC采集模块、AO输出模块、通道切换模块连接；所述标定信号源模块、检验信号源模块、AI端口、AO端口均分别与通道切换模块连接；其中：

所述AI端口，用于接收外部模拟信号输入；

所述AO端口，用于连接外部执行机构，向外部执行机构输出电压或电流信号；

所述ADC采集模块，用于采集所述标定信号源模块/检验信号源模块发出的物理信号，并将所述物理信号处理成可被所述CPU控制模块读取的码值；

所述CPU控制模块，用于控制其他模块的输入与输出；

在所述数据采集装置进入标定检验状态时，所述CPU控制模块可以控制所述标定信号源模块、检验信号源模块、AO输出模块以及通道切换模块根据标定检验步骤进行信号切换；在所述数据采集装置作为数据采集正常功能时，所述CPU控制模块能够接收来自所述AI端口的外部模拟信号输入，也能够根据控制要求从所述AO端口输出指定信号；

所述AO输出模块，用于向所述通道切换模块输入指定信号，所述指定信号的类型和大小由所述CPU控制模块控制；

所述标定信号源模块，在所述数据采集装置进行标定工序时为其提供标定信号源，包括产生电压标定信号的电压标定信号源、产生电流标定信号的电流标定信号源和产生电阻标定信号的精密电阻标定信号源；

所述检验信号源模块，在所述数据采集装置进行检验工序时为其提供高精度的检验信号源，包括产生电压检验信号的电压检验信号源，产生电流检验信号的电流检验信号源和产生电阻检验信号的电阻检验信号源；

通道切换模块，用于控制各类信号的连接通路，使得在所述数据采集装置进行标定、检验和正常数据采集时，各信号能够正确到达指定的目的模块。

可选地，所述标定信号源模块包含所述数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括两种大小的信号：零点标定信号和满量程标定信号。

可选地，所述检验信号源模块包含所述数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括5种大小的信号。

一种具有自标定自检验功能的数据采集装置的使用方法，应用于如前所述的具有自标定自检验的数据采集装置，包括以下步骤：

S1：进入标定，进一步包括：所述数据采集装置在接收到外部上位机软件发送的进入标定指令后，所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块将外部进入AI端口和AO端口的信号切断，保证外部信号无法干扰到内部标定过程；

S2：AI标定，进一步包括：

S21：所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断所述AO输出模块和所述检验信号源模块的信号，

S22：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块使得所述标定信号源模块和所述ADC采集模块连通，并通过所述通道切换模块控制所述标定信号源模块中的标定信号的切换；所述标定信号由所述标定信号源提供；所述ADC采集模块采集自所述标定信号源模块发出的标定信号，处理后发送给所述CPU控制模块；

S23：所述CPU控制模块计算AI标定值并存储到CPU控制模块内部的Flash中；

S3：AI检验，进一步包括：

S31：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断AO输出模块和标定信号源模块的信号；

S32：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块，使得所述控制检验信号源模块和ADC采集模块连通；

CPU控制模块通过所述通道切换模块控制所述检验信号源模块的检验信号的切换，所述检验信号由所述检验信号源提供；所述ADC采集模块采集自所述检验信号源模块发出的检验信号，处理后发送给所述CPU控制模块；

S33：CPU控制模块根据所述ADC采集模块采集的信号值判断AI精度是否满足要求；

S4：AO标定，进一步包括：

S41：CPU控制模块通过所述通道切换模块切断标定信号源模块和检验信号源模块的信号，并控制AO输出模块直接输出到ADC采集模块；

S42：CPU控制模块控制AO输出模块输出某一种信号类型的标定零点信号，通过ADC采集模块获得输出的零点测量值，然后CPU控制模块控制AO输出模块输出标定满量程点信号，通过所述ADC采集模块获得输出的满量程点测量值，然后根据两个测量值计算零点和满量程的AO标定值，并将该AO标定值保存到CPU控制模块内部Flash中；然后切换AO输出模块输出的信号类型，再重复上述标定步骤进行标定，直至所有输出信号类型都完成AO标定为止；

S5：AO检验，进一步包括：

S51：CPU控制模块通过所述通道切换模块切断标定信号源模块和检验信号源模块的信号，并控制所述AO输出模块直接输出到所述ADC采集模块；

S52：经过S4步骤标定后，CPU控制模块已经获得了AO输出量程中零点所对应的码值和满量程点所对应的码值，然后依次输出量程范围内大小不同的信号，每次输出后，所述ADC采集模块都会采集对应输出信号的值，然后根据所述数据采集模块的AO输出精度要求判断每个AO通道的输出精度是否满足数据采集装置设计的指标要求；

S6：退出标定，进一步包括：当所述数据采集装置完成所有通道的标定和检验过程后，CPU控制模块控制所述通道切换模块断开标定信号源模块和检验信号源模块的信号，连接AI端口和AO端口，数据采集装置进入正常的外部数据采集状态。

可选地，步骤S2中，标定信号的切换过程为：

在CPU控制模块的控制下，所述标定信号源模块先输出当前类型的信号源的标定零点信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成所述标定零点信号采样后，所述标定信号源模块切换输出当前信号源类型的标定满量程点信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成所述标定满量程点信号采样后，所述标定信号源模块切换到其他类型的信号源进行标定，直至所有信号类型都完成标定。

可选地，步骤S3中，检验信号切换过程为：

在CPU控制模块的控制下，所述检验信号源模块先输出当前类型的信号源的第一个信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成采样后，所述检验信号源模块切换输出当前信号类型的第二个信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成第二个信号采样后，重复前面的过程，直到当前类型的信号源的所有信号均被采集，再切换到其他的信号源类型，依次直至所有信号源类型都检验完成。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提出的具有自标定自检验的数据采集装置，不需要外部提供标定信号和检测信号，而是采用数据采集装置内部的高精度信号作为标定源和检测源，实现模块内部自动信号的切换、计算和验证，并最终把测试记录存储在装置内部Flash中。即有效降低数据采集模块在生产过程中出现的标定检测效率低下的问题，又可以实现多模块并发同时标定，极大的提高了生产的效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明具体实施例一种具有自标定自检验功能的数据采集装置的结构示意图；

图2为本发明具体实施例一种具有自标定自检验功能的数据采集装置的使用方法的流程图；

图3为本发明具体实施例AI标定过程框图；

图4为本发明具体实施例AI检验过程框图；

图5为本发明具体实施例AO标定和检验过程框图；

图6为本发明具体实施例退出标定后正常采集框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参见图1至图6，本实施例公开了一种具有自标定自检验功能的数据采集装置，包括：ADC采集模块、CPU控制模块、AO输出模块、标定信号源模块、检验信号源模块、通道切换模块、AI端口和AO端口；

所述ADC采集模块分别与CPU控制模块和通道切换模块连接；CPU控制模块分别与ADC采集模块、AO输出模块、通道切换模块连接；所述标定信号源模块、检验信号源模块、AI端口、AO端口均分别与通道切换模块连接。其中：

AI端口，用于接收外部模拟信号输入；本实施例中，其用于连接外部传感器信号，如电压信号、电流信号和电阻信号；

AO端口，用于连接外部执行机构，向外部执行机构输出电压或电流信号；

ADC采集模块，用于采集所述标定信号源模块/检验信号源模块发出的物理信号，并将所述物理信号处理成可被所述CPU控制模块读取的码值；

CPU控制模块，用于控制ADC采集模块、AO输出模块、标定信号源模块、检验信号源模块、通道切换模块、AI端口和AO端口的输入与输出；

在所述数据采集装置进入标定检验状态时，所述CPU控制模块可以控制所述标定信号源模块、检验信号源模块、AO输出模块以及通道切换模块根据标定检验步骤进行信号切换；在所述数据采集装置作为数据采集正常功能时，所述CPU控制模块能够接收来自所述AI端口的外部模拟信号输入，也能够根据控制要求从所述AO端口输出指定信号；

AO输出模块，用于向所述通道切换模块输入指定信号，该指定信号为模拟量信号(如电压或电流)，所述指定信号的类型和大小由所述CPU控制模块控制；指定信号的类型包括：检验信号、控制外部执行机构的电压或电流信号；具体说明如下：

在AO标定阶段，所述AO输出模块输出的是检验信号(即所述指定信号为检验信号)，它通过所述通道切换模块控制接入到所述ADC采集模块中；在数据采集装置正常运行时，AO输出模块输出的是控制外部执行机构的电压或电流信号(即所述指定信号为控制外部执行机构的电压或电流信号)，它通过所述通道切换模块控制从所述AO端口输出到外部。

标定信号源模块，在所述数据采集装置进行标定工序时为其提供高精度的标定信号源，包括产生电压标定信号的电压标定信号源、产生电流标定信号的电流标定信号源和产生电阻标定信号的精密电阻标定信号源；

所述标定信号源模块包含所述数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括两种大小的信号：标定零点信号和标定满量程点信号。

本实施例中，恒压电压源电路提供电压标定信号源，其产生电压标定零点信号、电压标定满量程点信号；恒流电流源电路提供电流标定信号源，其产生电流标定零点信号、电流标定满量程点信号；精密电阻电路提供精密电阻标定信号源，其产生电阻标定零点信号、电阻标定满量程点信号。

所述检验信号源模块，在所述数据采集装置进行检验工序时为其提供高精度的检验信号源，包括产生电压检验信号的电压检验信号源，产生电流检验信号的电流检验信号源和产生电阻检验信号的电阻检验信号源；

所述检验信号源模块包含所述数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括5种大小的信号，如0％、25％、50％、75％和100％量程的信号。本实施例中，恒压电压源电路提供电压检验信号源；恒流电流源电路提供电流检验信号源；精密电阻电路提供电阻检验信号源。

通道切换模块，用于控制各类信号的连接通路，使得在所述数据采集装置进行标定、检验和正常数据采集时，各信号能够正确到达指定的目的模块。本实施例中，所述“各类信号”包括：标定信号源模块输出的信号、检验信号源模块输出的信号、AO输出模块输出的信号、AI端口输入的信号；所述“目的模块”包括：ADC采集模块、AO端口。

在所述数据采集装置进行AI标定时，所述通道切换模块连通标定信号源模块与ADC采集模块，目的模块为ADC采集模块；

在所述数据采集装置进行AI检验时，所述通道切换模块连通检验信号源模块与ADC采集模块，目的模块为ADC采集模块；

在所述数据采集装置进行AO标定/检验时，所述通道切换模块连通AO输出模块与ADC采集模块，目的模块为ADC采集模块；

在所述数据采集装置进行正常数据采集时：

在采集外部模拟信号时，所述通道切换模块连通AI端口和ADC采集模块，目的模块为ADC采集模块；

在对外部执行机构进行控制时，所述通道切换模块连通AO输出模块与AO模块，目的模块为AO模块。

所述通道切换模块主要起控制信号流向的作用，把与其相连的各外部模块有序的连接起来。所述通道切换模块接收所述CPU控制模块的控制信号，由CPU控制模块控制其工作。

当需要进行AI标定时，CPU控制模块指定所述标定信号源模块提供的信号(本实施例中，其为某个信号源的标定零点信号或标定满量程点信号)；当需要AI检验时，CPU控制模块指定所述检验信号源模块提供的信号(本实施例中，其为某个信号源提供的大小不同的几个信号中的一种)；当需要进行AO标定和检验时，CPU控制模块指定所述AO输出模块提供的信号。

本实施例同时公开了一种具有自标定自检验功能的数据采集装置的使用方法，应用于如前所述的数据采集装置，包括以下步骤：

S1：进入标定，进一步包括：所述数据采集装置在接收到外部上位机软件发送的进入标定指令后，所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块将外部进入AI端口和AO端口的信号切断，保证外部信号无法干扰到内部标定过程；

S2：AI标定，进一步包括：

S21：所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断所述AO输出模块和所述检验信号源模块的信号；

S22：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块使得所述标定信号源模块和所述ADC采集模块连通，并通过所述通道切换模块控制所述标定信号源模块中的标定信号的切换；所述标定信号由所述标定信号源提供；

本实施例中，这里的“标定信号”包括：电压标定零点信号、电压标定满量程点信号、电流标定零点信号、电流标定满量程点信号、电阻标定零点信号、电阻标定满量程点信号。

所述ADC采集模块采集自所述标定信号源模块发出的标定信号，处理后发送给所述CPU控制模块；

S23：所述CPU控制模块根据标定算法计算AI标定值并存储到CPU控制模块内部的Flash中；所述标定值至少包括两种类型的标定值：AI零点标定值、AI满量程点标定值；

本实施例使用的标定算法是根据标定零点信号和标定满量程点信号进行直线拟合，然后确定所述数据采集装置所要求采集范围内的零点和满量程点的标定值。

S3：AI检验，进一步包括：

S31：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断所述AO输出模块和标定信号源模块的信号；

S32：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块，使得所述控制检验信号源模块和ADC采集模块连通；

CPU控制模块通过所述通道切换模块控制所述检验信号源模块的检验信号的切换，所述检验信号由所述检验信号源提供；所述ADC采集模块采集自所述检验信号源模块发出的检验信号，处理后发送给所述CPU控制模块；

S33：CPU控制模块根据所述ADC采集模块采集的信号值判断AI精度是否满足要求。

判断的标准根据采集装置的指标决定，假设采集装置对电压采集的精度要求是2‰，这里的判断标准就是2‰，如果采集装置对电压采集的精度要求是5‰，这里的判断标准就是5‰。

S4：AO标定，进一步包括：

S41：CPU控制模块通过所述通道切换模块切断标定信号源模块和检验信号源模块的信号，并控制AO输出模块直接输出到ADC采集模块；

S42：CPU控制模块控制AO输出模块输出某一种信号类型的标定零点信号，通过所述ADC采集模块获得输出的零点测量值，然后CPU控制模块控制AO输出模块输出标定满量程点信号，通过所述ADC采集模块获得输出的满量程点测量值，然后根据两个测量值计算零点和满量程的AO标定值，并将该AO标定值保存到CPU控制模块内部Flash中；然后切换AO输出模块输出的信号类型，再重复上述标定步骤进行标定，直至所有输出信号类型都完成AO标定为止；

S5：AO检验，进一步包括：

S51：CPU控制模块通过所述通道切换模块切断所述标定信号源模块和检验信号源模块的信号，并控制所述AO输出模块直接输出到所述ADC采集模块；

S52：经过S4步骤标定后，CPU控制模块已经获得了AO输出量程中零点所对应的码值和满量程点所对应的码值，然后依次输出量程范围内大小不同的信号(包括但不限定0％，25％，50％，75％，100％等)，每次输出所述ADC采集模块都会采集对应输出信号的值，然后根据所述数据采集装置的AO输出精度要求判断每个AO通道的输出精度是否满足数据采集装置设计的指标要求；

S6：退出标定，进一步包括：当所述数据采集装置完成所有通道的标定和检验过程后，CPU控制模块控制所述通道切换模块断开标定信号源模块和检验信号源模块的信号，连接AI端口和AO端口，数据采集装置进入正常的外部数据采集状态。

其中，步骤S2中，标定信号的切换过程为：

在CPU控制模块的控制下，所述标定信号源模块先输出当前类型的信号源的标定零点信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成所述标定零点信号采样后，所述标定信号源模块切换输出当前信号源类型的标定满量程点信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成所述标定满量程点信号采样后，所述标定信号源模块切换到其他类型的信号源进行标定，直至所有信号类型都完成标定。

其中，步骤S3中，检验信号切换过程为：

在CPU控制模块的控制下，所述检验信号源模块先输出当前类型的信号源的第一个信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成采样后，所述检验信号源模块切换输出当前信号类型的第二个信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成第二个信号采样后，重复前面的过程，直到当前类型的信号源的所有信号均被采集，再切换到其他的信号源类型，依次直至所有信号源类型都检验完成。

本实施例充分利用本装置内部的输入、输出电路，通过增加特定的信号源和通道切换电路，将指定的信号输入到指定的通道内，然后进行标定和检验。整个标定和检验过程不需要外部接线，也不需要人工的参与，所有装置可同时进行标定和检验，最大限度的提高产品的生产效率。甚至在员工下班后，只要设备通上电就可以进行自动标定和检验。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种具有自标定自检验功能的数据采集装置，其特征在于，包括：ADC采集模块、CPU控制模块、AO输出模块、标定信号源模块、检验信号源模块、通道切换模块、AI端口和AO端口；

所述ADC采集模块分别与CPU控制模块和通道切换模块连接；CPU控制模块分别与ADC采集模块、AO输出模块、通道切换模块连接；所述标定信号源模块、检验信号源模块、AI端口、AO端口均分别与通道切换模块连接；其中：

所述AI端口，用于接收外部模拟信号输入；

所述AO端口，用于连接外部执行机构，向外部执行机构输出电压或电流信号；

所述ADC采集模块，用于采集所述标定信号源模块/检验信号源模块发出的物理信号，并将所述物理信号处理成可被所述CPU控制模块读取的码值；

所述CPU控制模块，用于控制其他模块的输入与输出；

在所述具有自标定自检验功能的数据采集装置进入标定检验状态时，所述CPU控制模块可以控制所述标定信号源模块、检验信号源模块、AO输出模块以及通道切换模块根据标定检验步骤进行信号切换；在所述具有自标定自检验功能的数据采集装置作为数据采集正常功能时，所述CPU控制模块能够接收来自所述AI端口的外部模拟信号输入，也能够根据控制要求从所述AO端口输出指定信号；

所述AO输出模块，用于向所述通道切换模块输入指定信号，所述指定信号的类型和大小由所述CPU控制模块控制；

所述标定信号源模块，在所述具有自标定自检验功能的数据采集装置进行标定工序时为其提供标定信号源，包括产生电压标定信号的电压标定信号源、产生电流标定信号的电流标定信号源和产生电阻标定信号的精密电阻标定信号源；

所述检验信号源模块，在所述具有自标定自检验功能的数据采集装置进行检验工序时为其提供高精度的检验信号源，包括产生电压检验信号的电压检验信号源，产生电流检验信号的电流检验信号源和产生电阻检验信号的电阻检验信号源；

通道切换模块，用于控制各类信号的连接通路，使得在所述具有自标定自检验功能的数据采集装置进行标定、检验和正常数据采集时，各信号能够正确到达指定的目的模块；

进入标定，所述具有自标定自检验功能的数据采集装置在接收到外部上位机软件发送的进入标定指令后，所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块将外部进入AI端口和AO端口的信号切断，保证外部信号无法干扰到内部标定过程；

AI标定，所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断所述AO输出模块和所述检验信号源模块的信号，

CPU控制模块通过控制所述通道切换模块使得所述标定信号源模块和所述ADC采集模块连通，并通过所述通道切换模块控制所述标定信号源模块中的标定信号的切换；所述标定信号由所述标定信号源提供；所述ADC采集模块采集自所述标定信号源模块发出的标定信号，处理后发送给所述CPU控制模块；

所述CPU控制模块计算AI标定值并存储到CPU控制模块内部的Flash中；

AI检验，CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断AO输出模块和标定信号源模块的信号；

CPU控制模块通过控制所述通道切换模块，使得所述检验信号源模块和ADC采集模块连通；

CPU控制模块通过所述通道切换模块控制所述检验信号源模块的检验信号的切换，所述检验信号由所述检验信号源提供；所述ADC采集模块采集自所述检验信号源模块发出的检验信号，处理后发送给所述CPU控制模块；

CPU控制模块根据所述ADC采集模块采集的信号值判断AI精度是否满足要求；

AO标定，CPU控制模块通过所述通道切换模块切断标定信号源模块和检验信号源模块的信号，并控制AO输出模块直接输出到ADC采集模块；

CPU控制模块控制AO输出模块输出某一种信号类型的标定零点信号，通过ADC采集模块获得输出的零点测量值，然后CPU控制模块控制AO输出模块输出标定满量程点信号，通过所述ADC采集模块获得输出的满量程点测量值，然后根据两个测量值计算零点和满量程的AO标定值，并将该AO标定值保存到CPU控制模块内部Flash中；然后切换AO输出模块输出的信号类型，再重复上述标定步骤进行标定，直至所有输出信号类型都完成AO标定为止；

AO检验，CPU控制模块通过所述通道切换模块切断标定信号源模块和检验信号源模块的信号，并控制所述AO输出模块直接输出到所述ADC采集模块；

经过AO标定后，CPU控制模块已经获得了AO输出量程中零点所对应的码值和满量程点所对应的码值，然后依次输出量程范围内大小不同的信号，每次输出后，所述ADC采集模块都会采集对应输出信号的值，然后根据所述具有自标定自检验功能的数据采集装置的AO输出精度要求判断每个AO通道的输出精度是否满足具有自标定自检验功能的数据采集装置设计的指标要求；

退出标定，当所述具有自标定自检验功能的数据采集装置完成所有通道的标定和检验过程后，CPU控制模块控制所述通道切换模块断开标定信号源模块和检验信号源模块的信号，连接AI端口和AO端口，具有自标定自检验功能的数据采集装置进入正常的外部数据采集状态。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标定信号源模块包含所述具有自标定自检验功能的数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括两种大小的信号：零点标定信号和满量程标定信号。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检验信号源模块包含所述具有自标定自检验功能的数据采集装置支持的所有输入信号源电路；所述“所有输入信号源电路”包括但不限定于恒压电压源电路、恒流电流源电路、精密电阻电路；每种输入信号源电路至少包括5种大小的信号。

4.一种具有自标定自检验功能的数据采集装置的使用方法，其特征在于，应用于如权利要求1至3任意一项所述的具有自标定自检验功能的数据采集装置，包括以下步骤：

S1：进入标定，进一步包括：所述具有自标定自检验功能的数据采集装置在接收到外部上位机软件发送的进入标定指令后，所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块将外部进入AI端口和AO端口的信号切断，保证外部信号无法干扰到内部标定过程；

S2：AI标定，进一步包括：

S21：所述CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断所述AO输出模块和所述检验信号源模块的信号，

S22：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块使得所述标定信号源模块和所述ADC采集模块连通，并通过所述通道切换模块控制所述标定信号源模块中的标定信号的切换；所述标定信号由所述标定信号源提供；所述ADC采集模块采集自所述标定信号源模块发出的标定信号，处理后发送给所述CPU控制模块；

S23：所述CPU控制模块计算AI标定值并存储到CPU控制模块内部的Flash中；

S3：AI检验，进一步包括：

S31：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块切断AO输出模块和标定信号源模块的信号；

S32：CPU控制模块通过控制所述通道切换模块，使得所述检验信号源模块和ADC采集模块连通；

CPU控制模块通过所述通道切换模块控制所述检验信号源模块的检验信号的切换，所述检验信号由所述检验信号源提供；所述ADC采集模块采集自所述检验信号源模块发出的检验信号，处理后发送给所述CPU控制模块；

S33：CPU控制模块根据所述ADC采集模块采集的信号值判断AI精度是否满足要求；

S4：AO标定，进一步包括：

S41：CPU控制模块通过所述通道切换模块切断标定信号源模块和检验信号源模块的信号，并控制AO输出模块直接输出到ADC采集模块；

S42：CPU控制模块控制AO输出模块输出某一种信号类型的标定零点信号，通过ADC采集模块获得输出的零点测量值，然后CPU控制模块控制AO输出模块输出标定满量程点信号，通过所述ADC采集模块获得输出的满量程点测量值，然后根据两个测量值计算零点和满量程的AO标定值，并将该AO标定值保存到CPU控制模块内部Flash中；然后切换AO输出模块输出的信号类型，再重复上述标定步骤进行标定，直至所有输出信号类型都完成AO标定为止；

S5：AO检验，进一步包括：

S51：CPU控制模块通过所述通道切换模块切断标定信号源模块和检验信号源模块的信号，并控制所述AO输出模块直接输出到所述ADC采集模块；

S52：经过S4步骤标定后，CPU控制模块已经获得了AO输出量程中零点所对应的码值和满量程点所对应的码值，然后依次输出量程范围内大小不同的信号，每次输出后，所述ADC采集模块都会采集对应输出信号的值，然后根据所述具有自标定自检验功能的数据采集装置的AO输出精度要求判断每个AO通道的输出精度是否满足具有自标定自检验功能的数据采集装置设计的指标要求；

S6：退出标定，进一步包括：当所述具有自标定自检验功能的数据采集装置完成所有通道的标定和检验过程后，CPU控制模块控制所述通道切换模块断开标定信号源模块和检验信号源模块的信号，连接AI端口和AO端口，具有自标定自检验功能的数据采集装置进入正常的外部数据采集状态。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2中，标定信号的切换过程为：

在CPU控制模块的控制下，所述标定信号源模块先输出当前类型的信号源的标定零点信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成所述标定零点信号采样后，所述标定信号源模块切换输出当前信号源类型的标定满量程点信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成所述标定满量程点信号采样后，所述标定信号源模块切换到其他类型的信号源进行标定，直至所有信号类型都完成标定。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中，检验信号切换过程为：

在CPU控制模块的控制下，所述检验信号源模块先输出当前类型的信号源的第一个信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成采样后，所述检验信号源模块切换输出当前信号类型的第二个信号到所述ADC采集模块；所述ADC采集模块完成第二个信号采样后，重复前面的过程，直到当前类型的信号源的所有信号均被采集，再切换到其他的信号源类型，依次直至所有信号源类型都检验完成。

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