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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 指針式電測儀表自動化檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)載） [打印本頁]

作者: csxfjsw123 時間: 2007-5-25 17:13
標(biāo)題: 指針式電測儀表自動化檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)載）

指針式電測儀表自動化檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)

來源：發(fā)表時間：2007-03-30

隨著科技的不斷進(jìn)步，基于通用接口總線(General Purpose Interface Bus，GPIB)的自動檢定系統(tǒng)代表了未來測量儀器的發(fā)展方向。

1、引言

指針式電測儀表以其價(jià)格低，可靠性高，安裝、更換簡便等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)檢測過程中被廣泛使用。對電測儀表的定期檢定是保證其正常工作的重要手段。但是傳統(tǒng)的手工檢定方法，過程繁瑣、工作量大，存在著由于人工讀數(shù)而降低了檢定精度的不足。隨著科技的不斷進(jìn)步，基于通用接口總線(General Purpose Interface Bus，GPIB)的自動檢定系統(tǒng)代表了未來測量儀器的發(fā)展方向。GPIB 接口通過儀器之間相互通信，實(shí)現(xiàn)信息的共享，從而完成對被測儀表的自動綜合分析和評估。利用智能儀器和GPIB組成的檢定系統(tǒng)通常由計(jì)算機(jī)、儀器模塊和應(yīng)用軟件三部分組成，通過軟件控制操作員對被檢儀表的檢定順序，避免了人為的誤操作，適合于精度

要求較高的測量場合。

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
指針式電測儀表自動化檢定系統(tǒng)，按國家的檢定規(guī)程完成了對直接作用的模擬指示直流和交流電流表、電壓表、功率表和電阻表以及測量電流、電壓及電阻的萬用表的檢定功能。系統(tǒng)分為外觀檢查、基本誤差檢定、升降變差的檢定、位置影響、功率因數(shù)影響、電壓試驗(yàn)、絕緣電阻以及阻尼等7個功能模塊。
在硬件上使用Fluke公司生產(chǎn)的臺式萬用表Fluke5520A作為信號源發(fā)生器，進(jìn)行對送檢儀表的檢定。通訊部分采用GPIB技術(shù)，能同時連接15 臺儀器設(shè)備，它們相互之間可以直接進(jìn)行通信。系統(tǒng)的硬件框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

為了保證系統(tǒng)界面的友好性以及可操作性，控制器采用了PC機(jī)以及WINDOWS98以上的操作系統(tǒng)；GPIB板卡使用的為AX4810并配備IEEE-488.2標(biāo)準(zhǔn)電纜線。

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件是在VB6.0下開發(fā)完成的，從上到下分為三層：上層的計(jì)量流程控制層，中層的儀器控制層，以及底層的驅(qū)動程序。底層驅(qū)動程序接口是由硬件廠商提供的，可直接調(diào)用GPIB接口函數(shù)。中層的儀器控制層是實(shí)現(xiàn)的對多功能多產(chǎn)品校準(zhǔn)器5520A的控制，包括初始化儀器、儀器自檢、儀器連接以及電壓發(fā)生。上層的計(jì)量流程控制層是嚴(yán)格根據(jù)國家計(jì)量規(guī)程所規(guī)定的檢定方法的自動化實(shí)現(xiàn)。檢定部分軟件流程圖如圖2所示。

圖2 檢定軟件流程圖

3.1 控制過程
   在該檢定系統(tǒng)中，插有GPIB 接口卡的PC機(jī)作為控者，F(xiàn)luke5520A多功能校準(zhǔn)器作為說者和聽者，其過程為：由計(jì)算機(jī)發(fā)出Fluke5520A多功能校準(zhǔn)器相對應(yīng)的功能程控碼，經(jīng)過GPIB 接口板卡，將控制程控碼發(fā)送到被控儀器。此時被控儀器處于受命狀態(tài)，其狀態(tài)應(yīng)與所發(fā)功能碼要求的狀態(tài)相同。隨后計(jì)算機(jī)發(fā)程控碼設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)源發(fā)生信號，經(jīng)過GPIB 接口板可使被控儀器處于“說”狀態(tài)，此時計(jì)算機(jī)接收被控儀器的測量數(shù)據(jù),并按使用者的設(shè)置對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，同時同步地進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，從而完成一項(xiàng)功能的檢定。

    3.2 GPIB編程技術(shù)
   數(shù)據(jù)通信是通過AX4810P型GPIB 接口卡進(jìn)行的，在通訊時，這需要調(diào)用AX4810P.DLL 動態(tài)鏈接庫中已聲明的功能函數(shù)。通訊前首先要對通訊接口初始化來打開儀器、設(shè)置參數(shù)，調(diào)用ibdev函數(shù)。
（1）發(fā)送命令子程序
   通過GPIB函數(shù)ibwrt將命令發(fā)送給Fluke5520A。其中參數(shù)dmm為通訊初始化時返回值，MeasureCmd為軟件設(shè)定Fluke5520A需產(chǎn)生的信號值。
Public Sub SendToDevice (MeasureCmd As String)
Dim cmdstr As String
‘向Fluke5520A發(fā)送需要輸出的信號值
cmdstr = "OUT " & MeasureCmd + "; *WAI"
ret = ibwrt(dmm, cmdstr, Len(cmdstr))
‘使Fluke5520A執(zhí)行命令
cmdstr = "OPER; *WAI"
ret = ibwrt(dmm, cmdstr, Len(cmdstr))

  End Sub

（2）接收數(shù)據(jù)子程序
   Fluke5520A向PC機(jī)返回的測量值存放在reading變量中，在調(diào)用此過程時所需要傳遞的參數(shù)count為PC機(jī)要從GPIB讀取數(shù)值的字節(jié)數(shù)。
Public Sub ReadFromDevice(count As Integer)
‘向儀器發(fā)送輸出數(shù)據(jù)命令
cmdstr = "OUT?"
ret = ibwrt(dmm, cmdstr, Len(cmdstr))
‘延遲10s
delay 1000
‘讀取數(shù)據(jù)
ret = ibrd(dmm, reading, count)
‘延遲20s
delay 2000
End Sub
3.3 數(shù)據(jù)修約子程序
   計(jì)量檢定過程中對于檢定結(jié)果的數(shù)據(jù)處理有嚴(yán)格的要求。指針式儀表的最大誤差和實(shí)際值或修正值的數(shù)據(jù)都要先計(jì)算后修約。我國對“數(shù)值修約規(guī)則”在1987年就制定了GB8170-87國家標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)值修約的基本方法是遵循四舍六入偶數(shù)法則的，當(dāng)被修約數(shù)的值與上下兩個允許修約值的間隔相等，則按1、2、5的整數(shù)倍修約。在進(jìn)行常規(guī)修約時，只需根據(jù)四舍六入偶數(shù)法則即可方便處理。但是，當(dāng)需要按1、2、5的整數(shù)倍修約時就比較麻煩。系統(tǒng)中用VB編寫的數(shù)據(jù)修約子程序流程圖如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)修約程序流程圖

4、檢定結(jié)果及分析
在軟件試運(yùn)行期間具體驗(yàn)證了客戶送檢的一臺標(biāo)稱等級為0.2級的直流電流表，給出其基本量程的15個點(diǎn)檢定結(jié)果，如表1所示。

表1 檢定結(jié)果分析

由檢測數(shù)據(jù)可看出，系統(tǒng)地讀回值的精度嚴(yán)格遵守0.2級儀表的要求，修約值準(zhǔn)確無誤。系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中達(dá)到了良好的效果，通訊響應(yīng)速度快，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各個功能模塊均能較好地實(shí)現(xiàn)。

5、結(jié)束語

采用GPIB 通用接口總線組建的檢定系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)手工操作、單臺使用的做法。通過GPIB 接口，一方面，人們可以在PC 機(jī)上利用軟件控制并配置相應(yīng)儀器，另一方面，由于GPIB 集成了高級語言接口程序和大量的實(shí)用的庫函數(shù)，用戶可以使用任一種高級語言來編寫自動檢控程序，對測量對象進(jìn)行實(shí)時的檢定和監(jiān)控。這樣，用戶就可根據(jù)自身的需要，靈活多變的組建自動檢定系統(tǒng)，滿足科研和教學(xué)工作的不同需要。

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