基于5730A多功能校準器的數字多用表自動校準系統
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摘 要：基于Fluke生產的5730A高精度多功能校準器，以VB.NET為開發環境編寫校準軟件，實現數字多用表自動校準。該系統實現了數字多用表自動校準、記錄及證書自動創建生成等功能。這在很大程度上提高了數字多用表校準的工作效率以及準確程度，簡化了工作流程，降低了工作強度，保障了科研生產任務的順利進行。
關鍵詞：5730A 自動校準 數字多用表
中圖分類號：TB971 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）03（b）-0026-02
數字多用表是用于測量電壓（和/或電流、電阻），并以十進制數字顯示測量值的電子式多量限、多功能的測量儀表，是工業實踐中最為常用的儀表之一。隨著近年我國中高端制造業的快速發展，高精度數字多用表越來越多地出現在各行業的測試、裝配等環節中。為確保數字多用表使用過程中的量值準確可靠，必須定期對其進行定期校準。
數字多用表的校準就是按照統一標準規程，以實驗方式對數字多用表的性能指標進行檢驗， 觀察判斷其是否符合技術要求。
數字多用表的校準工作，通常由計量員手動設置數表到校準項目，并將標準源設置到校準點，待讀數平穩后記錄數值。完成所有操作后再依據校準結果計算每個校準點不確定度。由于各類數字多用表功能多、量程、校準點繁雜，每一個校準點均要完成不確定度的評定工作，導致這種校準工作方式效率低、易出錯，且對計量員有一定的素質要求。為了提高工作質效，降低工作門檻，我們設計完成一套數字多用表的自動校準系統。
1 校準原理及系統組成
1.1 校準原理
參照JJF 1587-2016《數字多用表校準規范》，校準工作見表1。
首先由操作人員完成外觀及通電檢查，完成數字多用表的預熱、預調工作后，再通過標準源法開展示值誤差校準工作。
為減少校準過程中人員的切換導線的操作，我們按照直流電流→交流電流→直流電阻→直流電流→交流電流的校準順序完成操作，校準不確定度的評定工作在各項目校準過程中由系統自動完成。
1.2 系統組城
依據5730A高精度多功能校準器自身硬件配置對其實現遠程控制。整個系統主要由5730A高精度多功能校準器、RS232通信纜線、絕緣導線、計算機及打印機組成。
系統結構圖見圖1。
計算機通過RS232接口分別與5730A標準源和被校數表連接，計算機控制標準源產生標準電信號，同時控制被校數表切換至對應項目和量程等，待讀數平穩后，計算機通過串口讀取被校數表的示值，然后對數據進行處理、存儲，同時計算該校準結果的不確定度。
系統實物圖見圖2。
2 軟件設計
系統軟件以Microsoft visual studio為開發平臺，在VB.NET環境下進行編寫，采用Microsoft Access作為數據庫系統，通過Word制作證書、記錄模板。系統軟件可實現所有電信號數據的自動采集、數據處理、存儲，并自動計算每個校準點的不確定度，能自動生成并打印原始記錄、校準證書。
軟件主要由初始化模塊、控制采集模塊、數據處理模塊、以及報表管理模塊構成，系統的工作流程圖見圖3。
?。?）初始化模塊。
該模塊主要用于系統開始階段進行串口通信基本配置，同時設定被校數表的基本信息;設定標準器、參照規程規范信息;設定環境信息等，依據被校數表的廠家、型號調用不同的控制采集命令。
?。?）控制采集模塊。
通過串口控制5730A標準源輸出標準信號，并讀取該標準信號，通過串口控制被校數表切換至對應校準項目的特定量程，等待讀數穩定后，讀取被校數表讀數。
?。?）數據處理模塊。
將讀取到的各校準值處理為標準格式，并計算校準結果的不確定度，然后存儲至數據庫文件中。
?。?）報表管理模塊。
將每份校準工作以表格形式管理，并導出至固定的記錄、證書模板，以供打印。
3 校準注意事項
（1）由于寄生電動勢等影響，直流電壓、電流、電阻在校準的過程中由系統自動進行清零后再進行示值誤差校準。
?。?）由于引線電阻的存在，直流電阻100kΩ以下采用四線制測量，100kΩ及以上采用兩線制測量。
?。?）測量低頻交流電壓時，系統自動將被校數表的濾波頻率設置到低頻段，這樣采集到的信號更加科學、準確。
4 結語
基于5730A多功能校準器的數字多用表自動校準系統，取代了人工操作設備、手寫記錄，及計量人員人工計算不確定度、人工出具證書的工作模式，降低了計量人員的工作強度，大大提高了數字多用表的校準工作效率，且很大程度上降低了校準工作門檻。
該數字多用表自動校準系統，由于整個檢定過程的固定、統一，降低了傳統校準工作過程中發生粗大誤差的風險，提高了校準過程的準確度和穩定性，保障了測量數據的準確可靠，使得校準工作的質量有了質的提升。
參考文獻
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