CN114061646A - 一种面向通用仪器仪表的自动检定设备 - Google Patents

一种面向通用仪器仪表的自动检定设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种自动检定设备,包括:核心控制层;检定标准仪器仪表层;接口适配层。其中,所述核心控制层为自动检定设备的控制中心,用于控制自动检定设备的运行、测量及后处理;所述检定标准仪器仪表层包括检定所需的多个检定标准仪器仪表,所述检定标准仪器仪表为模块化测试仪器;所述接口适配层用于将所述检定标准仪器仪表层与被检定仪器仪表连接。

Description

一种面向通用仪器仪表的自动检定设备
技术领域
本申请整体上涉及一种的自动检定设备,特别是面向通用仪器仪表的自动检定设备。
背景技术
计算机技术、自动控制系统、应用软件的快速发展,推动着仪器仪表不断向智能化领域更新换代。智能仪器仪表已经逐渐替代了传统的仪器仪表,在工业自动化领域得到了广泛的应用,并发挥越来越大的作用。
一般仪器仪表使用一段时间后,其参数可能会发生偏离,用它量测的结果可信度将下降。因此,在日常科研生产中,科研人员需要定期对仪器仪表进行检定,通常需要检定的仪器仪表包括信号源、频谱仪、示波器、频率计四大类。
当前,通用仪器仪表传统的检定方法主要包括两种:一是手动检定;二是针对单台或者单类仪器仪表搭建半自动或者自动检定系统,从而实现半自动或者自动检定。手动检定方法费时费力,半自动或者自动检定方法虽然一定程度上提高了检定效率,但是专用性强、可扩展性差,单套系统支持的被检定设备有限。此外,传统的检定方法一般只支持本地检定,无法满足远程检定的需求。
发明内容
本申请的至少一个目的在于提供一种面向通用仪器仪表的自动检定设备,以提高检定效率和降低人力成本、时间成本。
根据本申请的实施例,提供了一种自动检定设备,包括:核心控制层;检定标准仪器仪表层;接口适配层,
其中,所述核心控制层为自动检定设备的控制中心,用于控制自动检定设备的运行、测量及后处理;
所述检定标准仪器仪表层包括检定所需的多个检定标准仪器仪表,所述检定标准仪器仪表为模块化测试仪器;
所述接口适配层用于将所述检定标准仪器仪表层与被检定仪器仪表连接。
根据本申请的至少一个实施例,其中,所述检定标准仪器仪表包括矢量信号发生器、信号源、功率计、数表、直流源。
根据本申请的至少一个实施例,包括本地终端和远程终端,所述本地终端包括工作标准,该工作标准由基于PXIe的嵌入式系统构成。
根据本申请的至少一个实施例,所述多个检定标准仪器仪表按照不同的检定校准参数需求进行组合,以完成检定。
本申请还提供了一种自动检定系统,包括:
业务流程执行单元,包括检定流程执行模块和数据分发模块;
业务数据处理单元,所述业务数据处理单元与业务流程执行单元的数据分发模块进行数据交互;
外部控制单元,为远程终端和本地终端提供控制接口;
检定标准接口单元,为业务流程执行单元的检定流程执行模块提供频谱分析接口、信号发生接口、时标接口、功率计接口、直流源接口和数表接口;
被检定仪器仪表接口单元,为业务流程执行单元的检定流程执行模块提供被检定仪器仪表适配的接口;
UI单元,用于提供通用仪器仪表自动检定的人机交互界面。
根据本申请的至少一个实施例,还包括远程终端单元,所述远程终端单元包括:用户界面模块、软件配置模块、指令检查模块、数据管理分析模块、报表生成模块、本地控制模块。
根据本申请的至少一个实施例,所述自动检定系统具有本地模式和远程模式。
根据本申请的至少一个实施例,所述软件配置模块采用INI配置文件格式。
根据本申请的至少一个实施例,所述自动检定系统能够运行在上述自动检定设备中。
本申请还提供了一种自动检定方法,利用上述自动检定设备进行检定,所述自动检定方法包括以下步骤:
a.检定基本信息录入:由检定人员录入当前检定的基本信息,包括检定标准仪器仪表的信息、环境信息等;
b.检定初始化:确定各个检定标准仪器仪表以及被检定仪器仪表是否在线,并对各个检定标准仪器仪表进行自校准;
c.获取检定所需的基础数据:基础数据包括检定序列、待检定仪器仪表驱动、检定标准等信息,在网络畅通的情况下从远程终端获取相应的信息,在无网络的情况下从本地获取;
d.检定序列编辑:检定人员基于获取的检定基础信息,进行检定序列编辑;
e.检定执行:本地终端执行检定流程,依次完成每一个检定项目;对于支持程控指令的仪器仪表,通过程控指令获取检定数据;对于不支持程控指令的仪器仪表,检定人员可手动录入每一项检定数据;
f.检定数据后处理:终端对检定数据进行预处理、计算以及不确定度评估,判断检定结果,以图表的形式存储检定结果,支持按照约定的格式打印检定证书;
g.检定结果上传:本地终端完成检定后,通过以太网上传计量结果至远程终端。
本申请提供的面向通用仪器仪表的自动检定设备和自动检定系统,能够支持频谱仪、信号源、示波器、功率计等通用仪器仪表的自动检定,提高了检定效率,降低了人力成本、时间成本。此外,本申请提供的面向通用仪器仪表的自动检定设备和自动检定系统不但支持本地检定,而且还能够满足远程检定的需求。
附图说明
下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本申请上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释,并不限定本申请的范围。其中:
图1示出了根据本申请的实施例的自动检定设备。
图2示出了根据本申请的实施例的自动检定系统的框架图。
图3示出了根据本申请的实施例的远程终端单元。
图4示出了远程检定工作流程。
具体实施方式
为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本申请的具体实施方式。
本申请提供了一种面向通用仪器仪表的自动检定设备,能够完成对被检测仪器仪表的检定校准。该自动检定设备由本地终端和远程终端组成。
该自动检定设备的本地终端包括工作标准,该工作标准由一套基于PXIe的嵌入式系统构成,硬件部分为NI标准仪表模块。
该自动检定设备的远程终端由程控电脑组成,通过以太网与本地终端连接。
如图1所示,本申请提供的自动检定设备可包括核心控制层、测试仪器层、接口适配层。
核心控制层为自动检定设备的控制中心,可采用18槽PXI机箱和主频2.3GHz、八核处理器的嵌入式控制器,并安装检定系统终端软件,通过PXIe、USB、LAN等控制总线实现整个校准系统的自动控制、运行、测量及后处理。
测试仪器层(也可称为检定标准仪器仪表层)包括系统测试所需的全部测试仪器资源,按照测量参数类型的不同,包含矢量信号发生器、信号源、功率计、数表、直流源等多种测试仪器(或检定仪器仪表)。
核心控制层和测试仪器层的硬件部分为模块化测试仪器。根据本申请的一个实施例,模块化测试仪器例如可采用NI标准仪表模块。
接口适配层主要通过射频线缆将测试仪表和被检测仪器仪表连接,完成检定任务。
自动检定设备的硬件平台采用标准仪表模块搭建,例如采用NI设备搭建,主要由便携式机箱、模块化测试仪器、显示控制设备和接口适配设备四部分组成。便携式机箱包括PXI机箱(PXIe-1085)和嵌入式控制器(PXIe-8880),机箱为模块化测试仪器提供电源、冷却和通信总线,嵌入式控制器上运行系统校准控制程序,通过PXI、USB、LAN等总线控制测试仪器完成集成电路校准控制程序的运行、测量及后处理等操作。模块化测试仪器包括矢量信号分析仪(PXIe-5668R)、信号发生器(PXIe-5654RF)、功率计(USB-5681)、数表(PXIe-4071)、直流源(PXIe-4137)、时标(PXIe-6674T)等模块,按照不同的检定校准参数需求,进行合理组合,完成检定或校准任务。交换机主要用于与外部设备进行系统集成组网,与远程终端通信。
本申请还提供了一种可运行在上述自动检定设备中的自动检定系统。该自动检定系统的用于完成标准仪表模块的控制以及待测仪器仪表的控制,并响应远程终端的程控电脑的指令,完成对被测仪器的检定校准。
如图2所示,其示出了本申请提供的自动检定系统的框架图。该自动检定系统可运行在上述自动检定设备中,以完成对被检测仪器仪表的检定校准。该自动检定系统包括:业务流程执行单元、业务数据处理单元、外部控制单元、检定标准接口单元、被检定仪器仪表接口单元、UI单元。
其中,业务流程执行单元包括检定流程执行模块和数据分发模块。其中业务流程执行模块根据检定序列和检定控制信息完成通用仪器仪表的检定。
其中,业务数据处理单元包括:数据存储模块、检定序列管理模块、系统配置模块、日志生成模块和报表生成模块。业务数据处理单元与业务流程执行单元的数据分发模块进行数据交互。
其中,外部控制单元包括:指令下发模块、指令解析模块、控制消息分发模块和消息映射处理模块,为远程终端和本地终端提供控制接口。
其中,检定标准接口单元为业务流程执行单元的检定流程执行模块提供频谱分析接口、信号发生接口、时标接口、功率计接口、直流源接口和数表接口。
其中,被检定仪器仪表接口单元为业务流程执行单元的检定流程执行模块提供被检定仪器仪表适配的接口。
其中,UI单元用于提供通用仪器仪表自动检定的人机交互界面。
根据本申请的自动检定系统还包括远程终端单元,其功能框架如图3所示。远程终端单元用于管理安装于本地终端的自动检定系统,允许安装于本地终端的自动检定系统接入远程终端,并能够通过远程终端控制本地终端完成检定工作,同时提供设备管理、检定报告出具、数据分析等辅助功能。
如图3所示,远程终端单元包括以下模块:
1.用户界面模块
用户通过界面操作完成用户登录,用户信息管理,仪器状态检查,检定指令文件检查,被检仪器设备检定项目选择、设置,检定结果查询,报表预览及打印等功能。用户界面是软件功能与用户操作的桥梁,该模块利用便捷的用户界面编辑器、代码创建向导及函数库,实现可视化用户界面的建立、显示和控制。
2.软件配置模块
软件配置模块主要功能是提供检定流程以及被检设备的基本信息,是自动检定的前提;检定指令文件与程序分离设计,可以实现在不修改程序的情况下支持不同型号被检仪器设备的自动检定,进而避免程序修改后重新编译、调试等复杂操作;增强了程序的灵活性和可扩展性,大大减少了软件后期的维护工作。软件配置模块采用INI配置文件格式,实现程序和检定流程分离,用户界面模块通过加载配置模块中的文件动态加载界面。根据仪器类型与相应的配置文件建立映射关系。在检定过程中,软件将自动读取映射关系并查找到相应的计量检定程序,然后利用自动检定模块执行计量检定程序。
3.指令检查模块
指令检查模块用于确保检定指令文件中命令行的正确性,是被检设备自动检定的保障。因此,指令检查模块负责检查检定指令文件中的非法命令,如果存在非法命令,则提示错误位置及错误类型,为自动检定的运行提供保障。该模块只具有检定指令检查功能,与其他模块没有任何关联。
4.数据管理分析模块
数据管理分析模块的主要功能是用户登录、用户信息管理、测站检定数据收集存储和检定数据查询。该模块采用MySQL数据库实现软件用户信息管理,数据库表格的创建、录入与查询。设计数据库表格操作接口函数,针对不同模板的数据表格操作,在设计时统一表格创建、录入、查询等功能。
5.报表生成模块
报表生成模块实现检定证书及报表自动生成、预览、打印等功能。该模块利用ActiveX技术实现Microsoft word检定证书及检定报表的自动生成,预览及打印功能。生成证书时先调用相应的生成模板,并将其保存为以证书编号命名的Word文件,然后对该文件进行自动生成操作。生成方式基于Word的查找替换操作,通过程序查找模板中预设的需写入数据部分的定位符,并替换成检定结果数据,即可实现该部分证书内容的数据填充操作,同时将Word的插入点定位在查找替换后的位置。对于单一的信息,如仪器型号、编码、委托方信息等,只需Selection.find命令依次不断执行查找替换操作,将定位符替换为程序中查询出的数据结果,就可完成该部分的生成操作。在生成文档中的数据表格时,首先通过程序控制查找到需填写打印数据的位置,然后对整行表格进行拷贝,再根据数据记录条数进行粘贴操作,然后定位到填写数据的起始位置逐个填写数据,每填写一个将插入点移动到下一个单元格。如此反复直到该检定项目的所有数据填写完毕。
6.本地控制模块
本地控制模块在本地终端上实现检定状态监测、接收并执行远程控制指令、检定数据存储、计量项目本地化管理等功能。该模块监测的状态包括各计量项目相关的检定过程数据、执行结果反馈数据、执行提示信息等内容,控制指令包括各标准仪器仪表及被测仪器仪表的远程控制执行指令,数据存储内容包括检定过程数据、结果数据以及生成的报告。
根据本申请的自动检定系统具有两种工作模式,即本地模式和远程模式。
在本地模式下,自动检定系统工作在计量标准仪表(PXIe机箱)的工控机上。在本地进行计量、检定的场景下,本地终端响应UI以及键盘鼠标的输入,控制标准模块以及外设仪表完成检定工作,检定的结果在UI界面上显示。
在远程进行计量、检定的场景下,本地终端工作在远程模式,不响应本地外设的输入,接收LAN的远程控制指令,通过核心单元控制标准模块以及外设仪表完成检定工作,检定的结果通过对外LAN口传输给远程终端。在远程模式下,自动检定系统响应UI以及键盘鼠标的输入,通过远程指令控制安装于本地终端的自动检定系统完成检定,检定的结果在UI界面上显示。
仪器仪表的检定由远程终端发起,本地终端执行检定流程,结果由本地终端上报至远程终端,在执行检定流程的过程中远程终端通过询问的方式确定本地终端的状态,并对检定结果进行显示,其中远程检定工作流程如图4所示。对于本地发起的检定,除了初始化和数据后处理在本地完成外,其他流程与远程检定一致。
本申请还提供了上述自动检定设备的自动检定方法,包括如下步骤:
(1)检定基本信息录入:由检定人员录入当前检定的基本信息,包括检定标准仪器仪表的信息、环境信息等;
(2)检定初始化:确定各个检定标准仪器仪表以及被检定仪器仪表是否在线,并对各个检定标准仪器仪表进行自校准;
(3)获取检定所需的基础数据:基础数据包括检定序列、待检定仪器仪表驱动、检定标准等信息,在网络畅通的情况下从远程终端获取相应的信息,在无网络的情况下从本地获取;
(4)检定序列编辑:检定人员基于获取的检定基础信息,进行检定序列编辑;
(5)检定执行:本地终端执行检定流程,依次完成每一个检定项目;对于支持程控指令的仪器仪表,通过程控指令获取检定数据;对于不支持程控指令的仪器仪表,检定人员可手动录入每一项检定数据;
(6)检定数据后处理:终端对检定数据进行预处理、计算以及不确定度评估,判断检定结果,以图表的形式存储检定结果,支持按照约定的格式打印检定证书;
(7)检定结果上传:本地终端完成检定后,通过以太网上传计量结果至远程终端。
应当理解,虽然本说明书是按照各个实施例描述的,但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式,并非用以限定本申请的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合,均应属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种自动检定设备,包括:核心控制层;检定标准仪器仪表层;接口适配层,
其中,所述核心控制层为自动检定设备的控制中心,用于控制自动检定设备的运行、测量及后处理;
所述检定标准仪器仪表层包括检定所需的多个检定标准仪器仪表,所述检定标准仪器仪表为模块化测试仪器;
所述接口适配层用于将所述检定标准仪器仪表层与被检定仪器仪表连接。
2.根据权利要求1所述的自动检定设备,其中,所述检定标准仪器仪表包括矢量信号发生器、信号源、功率计、数表、直流源。
3.根据权利要求1所述的自动检定设备,包括本地终端和远程终端,所述本地终端包括工作标准,该工作标准由基于PXIe的嵌入式系统构成。
4.根据权利要求1所述的自动检定设备,所述多个检定标准仪器仪表按照不同的检定校准参数需求进行组合,以完成检定。
5.一种自动检定系统,包括:
业务流程执行单元,包括检定流程执行模块和数据分发模块;
业务数据处理单元,所述业务数据处理单元与业务流程执行单元的数据分发模块进行数据交互;
外部控制单元,为远程终端和本地终端提供控制接口;
检定标准接口单元,为业务流程执行单元的检定流程执行模块提供频谱分析接口、信号发生接口、时标接口、功率计接口、直流源接口和数表接口;
被检定仪器仪表接口单元,为业务流程执行单元的检定流程执行模块提供被检定仪器仪表适配的接口;
UI单元,用于提供通用仪器仪表自动检定的人机交互界面。
6.根据权利要求5所述的自动检定系统,还包括远程终端单元,所述远程终端单元包括:用户界面模块、软件配置模块、指令检查模块、数据管理分析模块、报表生成模块、本地控制模块。
7.根据权利要求5所述的自动检定系统,所述自动检定系统具有本地模式和远程模式。
8.根据权利要求5所述的自动检定系统,所述软件配置模块采用INI配置文件格式。
9.根据权利要求5所述的自动检定系统,所述自动检定系统能够运行在根据权利要求1所述的自动检定设备中。
10.一种自动检定方法,利用根据权利要求1所述的自动检定设备进行检定,所述自动检定方法包括以下步骤:
a.检定基本信息录入:由检定人员录入当前检定的基本信息,包括检定标准仪器仪表的信息、环境信息等;
b.检定初始化:确定各个检定标准仪器仪表以及被检定仪器仪表是否在线,并对各个检定标准仪器仪表进行自校准;
c.获取检定所需的基础数据:基础数据包括检定序列、待检定仪器仪表驱动、检定标准等信息,在网络畅通的情况下从远程终端获取相应的信息,在无网络的情况下从本地获取;
d.检定序列编辑:检定人员基于获取的检定基础信息,进行检定序列编辑;
e.检定执行:本地终端执行检定流程,依次完成每一个检定项目;对于支持程控指令的仪器仪表,通过程控指令获取检定数据;对于不支持程控指令的仪器仪表,检定人员可手动录入每一项检定数据;
f.检定数据后处理:终端对检定数据进行预处理、计算以及不确定度评估,判断检定结果,以图表的形式存储检定结果,支持按照约定的格式打印检定证书;
g.检定结果上传:本地终端完成检定后,通过以太网上传计量结果至远程终端。
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