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基于5730A多功能校准器的数字多用表自动校准系统

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  摘  要:基于Fluke生产的5730A高精度多功能校准器,以VB.NET为开发环境编写校准软件,实现数字多用表自动校准。该系统实现了数字多用表自动校准、记录及证书自动创建生成等功能。这在很大程度上提高了数字多用表校准的工作效率以及准确程度,简化了工作流程,降低了工作强度,保障了科研生产任务的顺利进行。
  关键词:5730A  自动校准  数字多用表
  中图分类号:TB971                                 文献标识码:A                         文章编号:1672-3791(2019)03(b)-0026-02
  数字多用表是用于测量电压(和/或电流、电阻),并以十进制数字显示测量值的电子式多量限、多功能的测量仪表,是工业实践中最为常用的仪表之一。随着近年我国中高端制造业的快速发展,高精度数字多用表越来越多地出现在各行业的测试、装配等环节中。为确保数字多用表使用过程中的量值准确可靠,必须定期对其进行定期校准。
  数字多用表的校准就是按照统一标准规程,以实验方式对数字多用表的性能指标进行检验, 观察判断其是否符合技术要求。
  数字多用表的校准工作,通常由计量员手动设置数表到校准项目,并将标准源设置到校准点,待读数平稳后记录数值。完成所有操作后再依据校准结果计算每个校准点不确定度。由于各类数字多用表功能多、量程、校准点繁杂,每一个校准点均要完成不确定度的评定工作,导致这种校准工作方式效率低、易出错,且对计量员有一定的素质要求。为了提高工作质效,降低工作门槛,我们设计完成一套数字多用表的自动校准系统。
  1  校准原理及系统组成
  1.1 校准原理
  参照JJF 1587-2016《数字多用表校准规范》,校准工作见表1。
  首先由操作人员完成外观及通电检查,完成数字多用表的预热、预调工作后,再通过标准源法开展示值误差校准工作。
  为减少校准过程中人员的切换导线的操作,我们按照直流电流→交流电流→直流电阻→直流电流→交流电流的校准顺序完成操作,校准不确定度的评定工作在各项目校准过程中由系统自动完成。
  1.2 系统组城
  依据5730A高精度多功能校准器自身硬件配置对其实现远程控制。整个系统主要由5730A高精度多功能校准器、RS232通信缆线、绝缘导线、计算机及打印机组成。
  系统结构图见图1。
  计算机通过RS232接口分别与5730A标准源和被校数表连接,计算机控制标准源产生标准电信号,同时控制被校数表切换至对应项目和量程等,待读数平稳后,计算机通过串口读取被校数表的示值,然后对数据进行处理、存储,同时计算该校准结果的不确定度。
  系统实物图见图2。
  2  软件设计
  系统软件以Microsoft visual studio为开发平台,在VB.NET环境下进行编写,采用Microsoft Access作为数据库系统,通过Word制作证书、记录模板。系统软件可实现所有电信号数据的自动采集、数据处理、存储,并自动计算每个校准点的不确定度,能自动生成并打印原始记录、校准证书。
  软件主要由初始化模块、控制采集模块、数据处理模块、以及报表管理模块构成,系统的工作流程图见图3。
  (1)初始化模块。
  该模块主要用于系统开始阶段进行串口通信基本配置,同时设定被校数表的基本信息;设定标准器、參照规程规范信息;设定环境信息等,依据被校数表的厂家、型号调用不同的控制采集命令。
  (2)控制采集模块。
  通过串口控制5730A标准源输出标准信号,并读取该标准信号,通过串口控制被校数表切换至对应校准项目的特定量程,等待读数稳定后,读取被校数表读数。
  (3)数据处理模块。
  将读取到的各校准值处理为标准格式,并计算校准结果的不确定度,然后存储至数据库文件中。
  (4)报表管理模块。
  将每份校准工作以表格形式管理,并导出至固定的记录、证书模板,以供打印。
  3  校准注意事项
  (1)由于寄生电动势等影响,直流电压、电流、电阻在校准的过程中由系统自动进行清零后再进行示值误差校准。
  (2)由于引线电阻的存在,直流电阻100kΩ以下采用四线制测量,100kΩ及以上采用两线制测量。
  (3)测量低频交流电压时,系统自动将被校数表的滤波频率设置到低频段,这样采集到的信号更加科学、准确。
  4  结语
  基于5730A多功能校准器的数字多用表自动校准系统,取代了人工操作设备、手写记录,及计量人员人工计算不确定度、人工出具证书的工作模式,降低了计量人员的工作强度,大大提高了数字多用表的校准工作效率,且很大程度上降低了校准工作门槛。
  该数字多用表自动校准系统,由于整个检定过程的固定、统一,降低了传统校准工作过程中发生粗大误差的风险,提高了校准过程的准确度和稳定性,保障了测量数据的准确可靠,使得校准工作的质量有了质的提升。
  参考文献
  [1] JJF 1587—2016,数字多用表校准规范[S].北京:中国计量出版社,2002.
  [2] 孟贇.通用数字多用表自动校准/测试系统设计[J].中国计量,2014(2):83-85.
  [3] 曾渭平,丁颖,董锁利,等.5720A多功能校准源的功能分析及其不确定度评定[J].工业计量,2011(S1):45-47.
  [4] 美国FLUKE公司.5730A多功能校准源[Z].2013.
  [5] 美国Agilent公司.Agilent 34401A 61/2位数字多用表[Z].2003.
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