數字多用表自動檢定系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種數字多用表自動檢定系統及方法，包括：標準源，計算機，檢定單元，Excel數據庫。將被檢表與標準源正確連線之后，設置好各自的通訊地址，由計算機通過通用接口總線發送程控命令，標準源和被檢表進行各項參數設置。由標準源發送檢定所需的各種信號到被檢表，依次進行各項參數的檢定。測量數據再經通用接口總線上傳至計算機，由檢定單元利用Excel數據庫完成對數據的判斷、存儲等處理工作，最后保存原始記錄、自動生成證書報告，從而完成數表的整個檢定過程。
【專利說明】數字多用表自動檢定系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及測試測量【技術領域】，特別涉及一種自動實現數字多用表檢定的系統及 方法。
【背景技術】
[0002] 數字多用表是常用測量設備，其在儀器測量領域中日益占據重要的地位，它們的 準確可靠關系到企業的安全生產，也是試驗與科研不可或缺的計量器具，對其進行檢定和 校準是保證其準確可靠的前提和技術保證，也是保障電學參數測量能力的一個不可或缺的 重要環節。
[0003] 傳統的數字多用表檢定校準方法，需檢定人員按照檢定規程的步驟一一進行操 作，被檢表、標準源的操作與讀數、測量結果的記錄與處理，均需人工來完成。尤其數字多用 表的種類繁多，精度范圍廣，其檢定點繁雜，因而存在著大量的重復勞動，耗時耗力。同時， 數字多用表各量程準確度不一，其技術指標也不盡相同，因此需要對原始數據進行誤差計 算及處理，不但工作強度大，對檢定人員的素質要求也非常高，極易引入人為誤差。舉例來 說：
[0004] 我們以某次測量直流電壓為例，共有100mV、IV、10V、100V、1000V五檔量程，其中 10V為基本量程。按照檢定規程非基本量程每檔測三個點，基本量程測十個點，滿度測反向， 如此算來單直流電壓的測量，就要改變27次輸出，人工需重復27次記錄數據。照此算來， 我們一天要反復操作標準源的按鍵上百次，如果長期頻繁使用，極易導致其按鍵反應緩慢 甚至失靈，而維修成本極高。
[0005] 目前，我國數字多用表的計量方法大多還是采用傳統的人工方法或者半自動方 法。市場上，國內的一些廠家只針對自己的產品設計部分自動控制軟件，針對面窄。雖然國 外的自動控制技術相對成熟，但是進入中國市場價格昂貴、且有對象單一、通用性差、測量 點不完全、證書格式不一致等問題。因此，需要針對各種型號、各種精度的數表設計一套自 動檢定系統，來實現全面、完整的計量要求。
【發明內容】
[0006] 本發明針對現有技術存在的上述不足，提供了一種能夠覆蓋各種數字多用表型號 的，涉及各個精度范圍，實現對數字多用表的自動檢定的數字多用表自動檢定系統。本發明 通過以下技術方案實現：
[0007] -種數字多用表自動檢定系統，包括：
[0008] 標準源，連接被測數字多用表；
[0009] 計算機，通過通用接口總線連接標準源以及被測數字多用表，用以控制標準源輸 出預設的標準信號、控制被測數字多用表選擇對應的量程接收并檢測標準信號，以及采集 被測數字多用表的測量結果；
[0010] Excel數據庫，接收并存儲測量結果，Excel數據庫中還存儲有每一被測數字多用 表的測量參數、測量點；
[0011] 檢定單元，連接計算機，利用Excel數據庫中的公式直接判斷測量結果是否滿足 要求，檢定單元包括：
[0012] 信息記錄模塊，用以將被測數字多用表的包括型號、器號在內的信息記錄于Excel 數據庫中；
[0013] 證書生成模塊，調用Excel數據庫，將Excel數據庫中的數據導入至Word文件的 對應位置，生成對應的證書。
[0014] 較佳的，測量結果為多次測量后所取的平均值。
[0015] 較佳的，分別對標準源輸出預設的標準信號，以及被測數字多用表檢測標準信號 設置有延遲時間。
[0016] 本發明另提供了一種能夠覆蓋各種數字多用表型號的，涉及各個精度范圍，實現 對數字多用表的自動檢定的數字多用表自動檢定方法。本發明通過以下技術方案實現：
[0017] -種數字多用表自動檢定方法，包括步驟：
[0018] S1、將計算機、標準源，以及被測數字多用表接入通用接口總線，并設置標準源和 被測數字多用表的通訊地址；
[0019] S2、將不同型號的被測數字多用表的基本信息組成Excel數據庫，將測量參數、測 量點保存于Excel數據庫中；
[0020] S3、根據被測數字多用表的型號調用對應的Excel數據庫，根據測量參數、測量點 控制標準源和被測數字多用表進行測量，將測量結果傳回Excel數據庫中；
[0021] S4、利用Excel數據庫中的公式直接判斷測量結果是否滿足要求；
[0022] S5、將Excel數據庫中的數據導入至Word文件的對應位置，生成對應的證書。
[0023] 較佳的，步驟S4之后還包括：對測量點進行單點復測。
[0024] 較佳的，步驟S3中的將測量結果傳回Excel數據庫中包括：
[0025] 對于具有數據接口的被測數字多用表，直接將測量結果傳輸至Excel數據庫中， 對于沒有數據接口的被測數字多用表，通過人工輸入的方式將測量結果輸入Excel數據庫 中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1所示的是本發明的結構示意圖；
[0027] 圖2所示的是本發明的檢定單元結構示意圖；
[0028] 圖3所示的是本發明的信息記錄模塊工作流程圖；
[0029] 圖4所示的是本發明的自動檢定流程圖；
[0030] 圖5所示的是本發明的半自動檢定流程圖。
【具體實施方式】
[0031] 以下將結合本發明的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述 和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發明的一部分實例，并不是全部的實例，基于本發明 中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發明的保護范圍。
[0032] 為了便于對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以具體實施例為例作進一步的 解釋說明，且各個實施例不構成對本發明實施例的限定。
[0033] 如圖1所示，數字多用表自動檢定系統主要由標準源4,計算機1，檢定單元2， Excel數據庫（未示出）組成。其工作原理如下：將被檢表5 (數字多用表）與標準源4正確 連線之后，設置好各自的通訊地址，由計算機通過GPIB總線3發送程控命令，標準源4和被 檢表5相互協調地進行各項參數設置。利用檢定單元2,由標準源4發送檢定所需的各種信 號到被檢表5,依次進行各項參數的檢定。測量數據再經GPIB (General-Purpose Interface Bus，通用接口總線）總線3上傳至計算機1，由檢定單元2利用Excel數據庫完成對數據的 判斷、存儲等處理工作，最后保存原始記錄、自動生成證書報告，從而完成數表的整個檢定 過程。
[0034] 數據庫保存著每臺被檢表的基本信息和測量數據，是軟件編譯的重要組成部分。 本系統數據庫采用Microsoft Excel格式，將測量參數（電壓、電流等）、測量點（某個特定 值）保存于Excel中，不同型號數字多用表的原始記錄（即每個數字多用表一份Excel表 格）組成數據庫，在檢定單元中，直接調用數據庫的內容。
[0035] 使用Excel的優勢在于其本身就具備記錄數據、分析數據的功能，且其擁有強大 的計算能力，可以直接在Excel中分析采集到的數據，進行結果的判別，如根據公式直接判 斷采集到的數據是否滿足該表技術指標的要求，滿足即為合格，不滿足即為不合格。這樣的 設計思路免去在軟件中再次編寫程序的麻煩，減少工作量，并將測量過程與數據分析區分 出來，使其各司其職，保障系統的穩定運行。
[0036] 如圖2所示，檢定單元包括：信息記錄模塊，證書生成模塊，自動檢定模塊以及半 自動檢定模塊。檢定分為自動和半自動是由于：對于帶接口（GPIB、RS232、USB等）的數字 多用表，如Agilent 34401A，FLUKE 8845A，KEITHLEY2000等，通過計算機和軟件控制標準 源輸出標準信號，同時控制被檢表接收標準源的標準信號，顯示輸出值，然后計算機自動進 行數據采集和處理，最后自動存檔，生成證書。整個檢定過程完全可以實現全自動檢定；而 對于不帶接口 的數字多用表，如 GW GDM-8145, VICTOR VC8045- II，MASTECH MS8050 等，通 過計算機和軟件控制標準源輸出標準信號，再人工讀取被檢表的顯示值，并將讀數值輸入 計算機，然后計算機自動存檔，生成證書，實現半自動檢定。
[0037] 如圖3至圖5所示，信息記錄模塊主要是記錄送檢儀器的詳細信息，包括送檢單 位、地址、儀器型號、器號、廠家、送檢日期等等；自動檢定和半自動檢定模塊主要是完成直 流電壓、交流電壓、交流電壓頻率響應、電阻、直流電流、交流電流、交流電流頻率響應等項 目的測量；證書生成模塊，顧名思義就是保存原始記錄，然后根據客戶需要，選擇證書報告 類型（檢定或者校準），系統自動生成所需證書報告，保存打印。
[0038] 在圖3中，信息記錄模塊的工作流程為：
[0039] 1.輸入各項信息，通過計算機保存于Excel數據庫中，作為原始記錄的一部分信 肩、。
[0040] 2.將各類型號數表分類，分為自動檢定和半自動檢定兩類，通過軟件命令判斷屬 于哪一類，即進入哪個模塊檢定。
[0041] 3.賦予查詢按鈕搜索數據庫中原始記錄的權利，根據相應證書號，通過軟件命令 調出后臺相應原始記錄，再依據其型號分類，將測量數據和信息記錄顯示于自動檢定或半 自動檢定模塊中。
[0042] 自動檢定模塊的工作原理是根據原始記錄中的測量點，系統自動控制標準源和被 檢表切換至合適的量程，計算機通過GPIB總線自動控制標準源輸出信號，等待一段時間 后，系統自動采集被檢表的測量值作為指示值反饋至計算機軟件中，通過軟件完成數據處 理、分析、存儲等工作。在軟件設計方面，通過調用不同型號數表的儀器驅動和數據庫來實 現，其流程圖如圖4所示。這樣的設計思路是為了將測量與數據分離。測量部分即儀器驅 動，只負責完成對標準源和數表的程控和數據采集，根據程序下達的命令完成相應的檢定 項目。在執行一次程序時，系統通過判別選擇的數表型號，調用相應的測量程序，自動完成 測量流程。所有采集到的數據將直接進入數據庫，通過Excel格式的原始記錄自動完成數 據處理和分析。最后點擊保存數據按鈕，作為一份完整的原始記錄保存下來。這樣一來，測 量與數據獨立運作，后臺程序也變得井然有序，減輕軟件內存，使系統具有極高的擴展性。
[0043] 自動檢定包括以下幾個步驟：
[0044] 1.針對標準源和被檢表各自設置好通訊地址，每臺儀器在通訊總線上的唯一地 址，這可以保證計算機與儀器之間的正常"對話"。
[0045] 2.將不同型號數表的原始記錄組成數據庫，采用Microsoft Excel格式，將測量 參數、測量點保存于Excel中，在自動檢定模塊中，直接調用數據庫的內容。在檢定過程中， 同時將采集到的測量數據也返回至數據庫中，同步進行結果的判斷，即根據其技術指標自 動判斷測量數據是否符合要求。
[0046] 3.將不同型號的數表儀器驅動作為一個子程序，每個子程序都包含對標準源和被 檢表各項參數的設置命令，如參數選擇、量程選取、源輸出信號、測量數據采集等。在自動檢 定模塊中直接調用，通過計算機將命令傳遞給標準源和被檢表，自動調節其狀態和輸出并 傳回數據。
[0047] 4.計算機通過軟件命令導出測量數據，可用于保存和生成證書報告。
[0048] 5.在對數表進行自動檢定的過程中，被檢表的量程、實際值、指示值、單位、允差、 結論等信息全部以表格的形式同步顯示于自動檢定界面上。另外有當前測量狀態實時監控 窗口監控整個測量過程。易于觀察，清晰明了，方便檢定員跟蹤測量情況。
[0049] 6.在檢定完成后，對有異議的測量點，可進行單點復測，計算機通過軟件命令再次 將指令發送給標準源輸出該點信號，被檢表將讀數反饋給計算機。
[0050] 在自動檢定過程中，關鍵的問題是如何把數據采集準確，并對數據做正確的處理。 我們通過對每個測量點多次讀數取平均值的方法來提高測量準確度，保證數據的穩定可 靠。通過多次實驗調試，我們得出以下結論：一般情況下，對于電壓和電流測量，采樣10次； 對于電阻測量，采樣20次。
[0051] 對于不同精度的數表，針對每個表不同的測量項目，我們采用不同的精度位數來 讀取測量點，比如六位半的數表（如KEITHLEY 2000)，針對直流電壓、直流電流和電阻設置 為6. 5digits，交流電壓和交流電流則設置為5. 5digits即可。同時，也可以加設積分時間 (Integration Time)來提高數表的精度，確保采用數據的準確度。
[0052] 為了確保標準源的穩定性，增加延遲時間的設置，對于數表的讀數也需要設置延 遲時間，避免量程切換或功能轉換的過程造成采樣數據的不準確。
[0053] 半自動檢定模塊的工作原理是根據原始記錄中的測量點，系統自動控制標準源， 通過GPIB總線傳遞指令，使標準源輸出信號給被檢表，再由人工手動輸入數據作為指示 值，軟件自動實現數據分析、存檔等工作，其流程圖如圖5所示。由其特殊性決定了不需要 針對各類型號的數表編寫驅動程序，只需要控制標準源即可。采用的設計方法主要包括：
[0054] 1.設置標準源的通訊地址。
[0055] 2.將不同型號數表的原始記錄組成數據庫，采用Microsoft Excel格式，將測量 參數、測量點保存于Excel中，在半自動檢定模塊中，直接調用數據庫的內容。在檢定過程 中，人工輸入的數據也會自動返回至數據庫中，同步進行結果的判斷，即根據其技術指標自 動判斷測量數據是否符合要求，再將結果顯示至半自動檢定界面中。
[0056] 3.在半自動檢定界面上，根據數表型號顯示其量程、實際值、指示值、允差、結論 等，實際值直接作用于標準源，作為輸出信號。
[0057] 4.計算機通過軟件命令導出測量數據，可用于保存和生成證書報告。
[0058] 證書生成模塊的工作原理是利用Microsoft Excel和Microsoft Word格式，通過 計算機軟件命令，調用Excel數據庫，將Excel數據庫中的數據一對一的傳輸到Word證書 中，再執行保存、打印、取消等命令。同時，可以選擇檢定證書或者校準證書。
[0059] 以下使用同一套標準器，對同一臺Agilent 34401A數字多用表分別米用人工檢 定和和本發明的自動檢定兩種方式進行檢定，檢定結果見表1所示（僅以直流電壓的滿度 點為例）。
[0060]
【權利要求】
1. 一種數字多用表自動檢定系統，其特征在于，包括： 標準源，連接被測數字多用表； 計算機，通過通用接口總線連接所述標準源以及被測數字多用表，用以控制所述標準 源輸出預設的標準信號、控制被測數字多用表選擇對應的量程接收并檢測所述標準信號， 以及采集被測數字多用表的測量結果； Excel數據庫，接收并存儲所述測量結果，所述Excel數據庫中還存儲有每一被測數字 多用表的測量參數、測量點； 檢定單元，連接所述計算機，利用Excel數據庫中的公式直接判斷測量結果是否滿足 要求，所述檢定單元包括： 信息記錄模塊，用以將被測數字多用表的包括型號、器號在內的信息記錄于所述Excel 數據庫中； 證書生成模塊，調用所述Excel數據庫，將所述Excel數據庫中的數據導入至Word文 件的對應位置，生成對應的證書。
2. 根據權利要求1所述的數字多用表自動檢定系統，其特征在于，所述測量結果為多 次測量后所取的平均值。
3. 根據權利要求1所述的數字多用表自動檢定系統，其特征在于，分別對所述標準源 輸出預設的標準信號，以及所述被測數字多用表檢測所述標準信號設置有延遲時間。
4. 一種數字多用表自動檢定方法，其特征在于，包括步驟： 51、 將計算機、標準源，以及被測數字多用表接入通用接口總線，并設置標準源和被測 數字多用表的通訊地址； 52、 將不同型號的被測數字多用表的基本信息組成Excel數據庫，將測量參數、測量點 保存于Excel數據庫中； 53、 根據被測數字多用表的型號調用對應的Excel數據庫，根據測量參數、測量點控制 標準源和被測數字多用表進行測量，將測量結果傳回Excel數據庫中； 54、 利用Excel數據庫中的公式直接判斷測量結果是否滿足要求； 55、 將Excel數據庫中的數據導入至Word文件的對應位置，生成對應的證書。
5. 根據權利要求4所述的數字多用表自動檢定方法，其特征在于，步驟S4之后還包括： 對測量點進行單點復測。
6. 根據權利要求4所述的數字多用表自動檢定方法，其特征在于，步驟S3中所述的將 測量結果傳回Excel數據庫中包括： 對于具有數據接口的被測數字多用表，自動將測量結果傳輸至Excel數據庫中，對于 沒有數據接口的被測數字多用表，通過人工輸入的方式將測量結果輸入Excel數據庫中。
【文檔編號】G01R35/00GK104111436SQ201410384526
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年8月5日 優先權日:2014年8月5日
【發明者】吳敏婕, 朱劍平, 王一麗, 潘潔 申請人:上海市計量測試技術研究院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
