電子儀器自動(dòng)校準(zhǔn)與檢測軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

丁小燕

摘要：隨著科技的飛速發(fā)展，電子測量儀器也不斷數(shù)字化、智能化、高度集成，可編程和多功能開發(fā);許多儀器內(nèi)置在電腦板上，許多功能并存，并配有許多通信接口;計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的應(yīng)用逐漸模糊了與實(shí)驗(yàn)室相似的檢測儀器的專業(yè)界限?？梢孕?zhǔn)多功能時(shí)鐘、功率時(shí)鐘、電流表、諧波頻率分析儀等。

關(guān)鍵詞：電子儀器;自動(dòng)化校準(zhǔn);測試

簡介：隨著越來越多的電子測量儀器實(shí)現(xiàn)可編程功能，越來越明顯，自動(dòng)檢查/校準(zhǔn)系統(tǒng)是一個(gè)普遍的趨勢。如何建立一個(gè)同時(shí)具有通用性和可操作性的電子測量儀器自動(dòng)檢驗(yàn)/校準(zhǔn)平臺是當(dāng)務(wù)之急。

一、電子儀器發(fā)展回顧

電子儀器發(fā)展的歷史，從整體上經(jīng)歷了從模擬數(shù)字到單一智能的發(fā)展過程，1915年首次提出了峰值電子伏特計(jì)的設(shè)計(jì)方案，1928年的商業(yè)化。在20世紀(jì)50年代初，IA機(jī)器取得了重大突破，數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)創(chuàng)造了各種數(shù)字儀器，提高了精度，公司首次開發(fā)了四個(gè)數(shù)字電壓表。二十世紀(jì)六十年代中期，在測量和計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面又取得了進(jìn)展，使儀器功能發(fā)生了質(zhì)的變化，從單個(gè)量的測量到整個(gè)系統(tǒng)測量所需的參數(shù)，從簡單的接收、顯示到控制、分析、處理、計(jì)算和顯示，從測量，在20世紀(jì)70年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步滲透到儀器中，在80年代，由于微處理器被用于儀器，儀表板的前面板開始向鍵盤方向發(fā)展，以前直觀地使用旋轉(zhuǎn)盤來調(diào)節(jié)時(shí)基或振幅，要在電壓電流等范圍或功能上選擇滑動(dòng)開關(guān)，開關(guān)斷開就消失了，測量系統(tǒng)的基本模型是它被用于通過488個(gè)IEE總線傳輸?shù)娇刂破鞯臋C(jī)柜中。不同于傳統(tǒng)的單片機(jī)，針對高速測試采用廣泛的BASIC語言程序.90年代在電子儀器和測量領(lǐng)域取得了重大突破，其主要標(biāo)志是電子器件智能化水平的提高，微電子技術(shù)的進(jìn)步將對電子器件產(chǎn)生更深刻的影響。

二、電子儀器自動(dòng)校準(zhǔn)與檢測軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.系統(tǒng)。在我國發(fā)達(dá)社會，電子儀表數(shù)字轉(zhuǎn)型的方向發(fā)展，從統(tǒng)一走向多元化，現(xiàn)在不僅多功能電子測量儀器，而且單片機(jī)編程，因?yàn)槔锩嬗性S多功能電腦芯片，以及外部接口，方便不同設(shè)備的連接。一個(gè)測量儀器包含了許多技術(shù)，這些技術(shù)不允許明確劃分專業(yè)界限。例如，在使用超過520種活性能源的FLUKE，可以對電磁功率、電流、電波以及技術(shù)溫度計(jì)、數(shù)據(jù)收集器等進(jìn)行校準(zhǔn)，因?yàn)樯婕暗讲煌膶I(yè)和技術(shù)，手工測試或手動(dòng)校準(zhǔn)有兩個(gè)嚴(yán)重問題：工作量太大，測試功能太大，由于它們與不同的專業(yè)相結(jié)合，可能會出現(xiàn)非專業(yè)校準(zhǔn)分布的問題。第二，工作人員可能不符合檢查或校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電子測量設(shè)備逐漸轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)化和可編程性，這使得基于這些技術(shù)的自動(dòng)檢查/校準(zhǔn)系統(tǒng)成為一項(xiàng)重要任務(wù)。目前開發(fā)自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件/校準(zhǔn)可以三種方式進(jìn)行：1）通過共同的軟件開發(fā)平臺，毫無疑問在于使用這些軟件開發(fā)專業(yè)軟件平臺。2）專門設(shè)備管理軟件，使用圖形編程語言，大大減少了軟件開發(fā)的困難，但作為一個(gè)收集和控制儀器的通用平臺，使用仍然具有一定的學(xué)習(xí)成本。3）目標(biāo)軟件產(chǎn)品。在自動(dòng)檢查/校準(zhǔn)過程中，向檢查員提供了一個(gè)符合他們需要的平臺。這些產(chǎn)品通常是有針對性和簡單使用的，但它們不可避免的缺點(diǎn)是硬件的缺乏。因此，如何建立一個(gè)既簡單又全面的軟件開發(fā)平臺，同時(shí)為所有相關(guān)電子設(shè)備提供自動(dòng)檢查/校準(zhǔn)的問題值得研究。

2.設(shè)計(jì)思想。測量系統(tǒng)硬件由微機(jī)、測量標(biāo)準(zhǔn)儀器、標(biāo)準(zhǔn)檢測儀器組成，軟件系統(tǒng)模塊主要由數(shù)據(jù)庫管理，數(shù)據(jù)庫由模塊組成：測試標(biāo)準(zhǔn)流程編輯模塊，解釋程序控制的過程和測試模塊，這模塊具有通用的輸出模塊和儀器接口模塊，目前測量儀器已得到廣泛應(yīng)用，包括虛擬技術(shù)有更廣泛的應(yīng)用，目前測量儀器中的接口與計(jì)算機(jī)兼容，軟件中的驅(qū)動(dòng)程序版本不斷更新，因此，不同的兼容程序也需要不同接口的驅(qū)動(dòng)程序。如果與硬件接口兼容，可以增加替換和在實(shí)踐中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)庫只是基礎(chǔ)和規(guī)則，如果不違反這些規(guī)則，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)可能會被更改，表甚至可能被更改，表也可能被刪除。儀器分為兩類，而普通儀器有兩種功能：操作過程中，簡單的電阻電容等，更復(fù)雜的是數(shù)字分析儀和信號分析儀，因此，數(shù)據(jù)庫可以使用它的工具自動(dòng)校準(zhǔn)各種儀器。

3.軟件工作流程。在測試開發(fā)功能中，可以根據(jù)測量儀器證書的類型、

測試布局、儀器信息進(jìn)行配置，在自動(dòng)測試過程中，選擇對象、項(xiàng)目和證書模板，系統(tǒng)自動(dòng)給出測試連接，然后可以自動(dòng)化進(jìn)行測試。測試結(jié)果存儲在數(shù)據(jù)庫中，在TP開發(fā)過程中可以導(dǎo)出到指定的證書格式（測試程序）文件可以直接在系統(tǒng)中編輯和調(diào)試。關(guān)于軟件主要包括四個(gè)層次：系統(tǒng)軟件、文件層數(shù)據(jù)、功能接口和驅(qū)動(dòng)程序。它包括模型開發(fā)、測試、報(bào)告管理、系統(tǒng)管理和其他交互功能。不涉及特定軟件類型的軟件，只需使用通用接口調(diào)用與TP對接的軟件，且具有較大的通用性數(shù)據(jù)文件級別包括測試程序配置文件、證書模板文件、測試過程文件（即測試程序），包含所有測試相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫文件，即：測試配置、測試過程、測試結(jié)果。圖形化和測試是測試執(zhí)行的所有功能元素，具有相對獨(dú)立的、可移植的、可復(fù)制的和非關(guān)聯(lián)的硬件特性。面向功能接口的各種儀器的程序功能接口是各種布置的函數(shù)體它還包含CPU下載信息和其他輔助功能，測試程序直接調(diào)用程序中的功能接口，以及程序MMA測試結(jié)合文件包含有關(guān)實(shí)際物理驅(qū)動(dòng)程序的所有信息，并在功能接口中顯示邏輯功能。腳本，通過函數(shù)程序接口和配置測試文件，可以與實(shí)際函數(shù)進(jìn)行比較，從而控制實(shí)際函數(shù)輸出類儀表的通用功能接口。驅(qū)動(dòng)程序主要是所有設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序是使用LabView8.0編寫的，驅(qū)動(dòng)程序必須符合預(yù)先定義的功能接口。

4.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及分析。自動(dòng)檢查/校準(zhǔn)系統(tǒng)讀取經(jīng)過編輯的測量過程，根據(jù)測量過程的格式將用戶命令行發(fā)送到共享接口?？刂谱詣?dòng)驗(yàn)證過程。該過程由兩部分組成：測試軟件讀取測量過程;通用接口分析測量過程中的用戶指令處理過程。測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)備情況等操作同步問題，如何使用狀態(tài)請求。該模塊提供了一種計(jì)算機(jī)通信功能，可以提高硬件的兼容性，使用Visa接口功能數(shù)據(jù)庫來管理程序，但有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是第一種是同步通信技術(shù)，它由三組寄存器組成：狀態(tài)字節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)事件、請求數(shù)據(jù)和相應(yīng)的屏幕寄存器。計(jì)算機(jī)維護(hù)數(shù)據(jù)請求導(dǎo)致計(jì)算機(jī)通道出現(xiàn)故障，然后計(jì)算機(jī)檢查每個(gè)設(shè)備的字節(jié)狀態(tài)，并且通常檢查誰發(fā)出了服務(wù)請求，使用代碼“1”確定誰需要這項(xiàng)服務(wù)，計(jì)算機(jī)據(jù)此接收和處理信息，完成了儀器測試，方便快捷，并揭示了問題的原因?？赏ㄟ^服務(wù)請求同步和串行搜索設(shè)備以及IEEEE488.2版本中的測量設(shè)備執(zhí)行，這些數(shù)據(jù)庫包含四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表，校準(zhǔn)、輸出、控制或校準(zhǔn)過程，以及校準(zhǔn)、校準(zhǔn)和校準(zhǔn)過程的系統(tǒng)原理說明：1）校準(zhǔn)中有以下字段：如儀器名稱、型號規(guī)范、終端標(biāo)志、終端標(biāo)志等，具有執(zhí)行指令、修改校準(zhǔn)器數(shù)據(jù)等多種功能。2）定義的測量函數(shù)。例如，命令“0”包含一個(gè)參數(shù)列表，這些參數(shù)輸入到已設(shè)置或校準(zhǔn)的測量過程中，然后由操作控制實(shí)現(xiàn)被測狀態(tài)。3）測量過程.測量過程主要由模型設(shè)計(jì)。

結(jié)論：

在計(jì)算機(jī)中，只要數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容合理，系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)測量的驗(yàn)證或校準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)通信、自動(dòng)通信，為了達(dá)到智能化的目的。總之，信息化、技術(shù)化、智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代人類生活的主流，人工測試技術(shù)已經(jīng)跟不上社會的步伐，電子自動(dòng)校準(zhǔn)儀器與測試軟件系統(tǒng)相結(jié)合，可以更有效、更快地完成大量工作，它給我國科技發(fā)展注入了新的動(dòng)力，使我國更加強(qiáng)大。

參考文獻(xiàn)：

[1]邵聯(lián)合，黃桂梅.熱工計(jì)量自動(dòng)檢定技術(shù)在油田的應(yīng)用及發(fā)展[J].油氣田地面工程，2019，32（12）：106-107.

[2]周育才實(shí)用測量不確定度評定[M].北京市：中國計(jì)量出版社，2017：

23-78.

[3]李楊，李江偉，郭秀江，等.虛擬儀器體系結(jié)構(gòu)下的儀器驅(qū)動(dòng)開發(fā)[J].廣東自動(dòng)化與信息工程，2019（4）：65-68.