儀器儀表計量及自動化應(yīng)用淺析

石矗磊

赤峰市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測中心 內(nèi)蒙古赤峰 024005

在新時期，我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，節(jié)能減排工作深入推行，在工業(yè)化生產(chǎn)方面，為了達(dá)到這一目標(biāo)，需要注重生產(chǎn)中各個環(huán)節(jié)的節(jié)能減排。計量是工業(yè)化生產(chǎn)中的重要組成部分，其需要依靠相應(yīng)的儀器儀表開展工作，為了在這一環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，需要對儀器儀表的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)儀器儀表自動化，確保其計量結(jié)果更加準(zhǔn)確，并且能夠發(fā)揮出節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境等作用。熱工儀器儀表是一種很重要的儀器儀表，本文將以此為例，分析其計量檢定方面的自動化情況，保證其相關(guān)作用充分發(fā)揮出來，為工業(yè)化生產(chǎn)以及發(fā)展打下堅實(shí)基礎(chǔ)[1]。

1 儀器儀表計量的發(fā)展趨勢

1.1 自動化

儀器儀表最初應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)測量中，技術(shù)人員對于測量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)分析，但是受到技術(shù)水平的限制，只有一些技術(shù)人員才會理解所獲得計量參數(shù)，阻礙工程順利開展。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展背景下，自動化技術(shù)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，科研人員在儀器儀表計量中融入自動化技術(shù)，由此降低技術(shù)人員的操作難度。除此之外，科研人員將儀器儀表計量與人工智能結(jié)合起來應(yīng)用，可提升所獲得數(shù)據(jù)的可傳播性與準(zhǔn)確性。

1.2 技術(shù)改革

在初期發(fā)展儀器儀表計量階段，通常使用U盤或CF卡儲存計量數(shù)據(jù)，但是儲存空間首先需要技術(shù)人員定期更新儀器儀表設(shè)備，這一操作比較復(fù)雜，會浪費(fèi)一定的時間。為攻克難關(guān)，技術(shù)人員需重視儲存數(shù)據(jù)容量問題，可改變制作材料將儀器儀表儲存容量擴(kuò)大，并保證其小巧和便捷。

1.3 智能化

對于儀器儀表當(dāng)前的發(fā)展情況來說，處理信息數(shù)字化、技術(shù)智能化、控制系統(tǒng)集成化是儀器儀表主要發(fā)展趨勢?？蒲腥藛T對各類儀器儀表開展相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計算法，由此減少儀器儀表出現(xiàn)的計量失誤。另外使用智能化技術(shù)，結(jié)合當(dāng)前記錄之中失誤情況能夠?qū)崿F(xiàn)自動檢修，可提升工作效率和準(zhǔn)確性。

2 儀器儀表計量原理和校驗(yàn)方法

2.1 工作原理

當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，自動化普及和廣泛應(yīng)用成為必然趨勢，這能夠提升各行業(yè)生產(chǎn)效率及質(zhì)量。儀器儀表計量中應(yīng)用自動化技術(shù)，能夠不斷優(yōu)化儀器儀表計量，使其功能和效果越來越完善，逐漸取代了傳統(tǒng)儀器儀表計量，現(xiàn)階段儀器儀表計量能夠完善長傳和下達(dá)各環(huán)節(jié)工作，儀器儀表工作表盤上能夠顯示所測參數(shù)，這有利于操作人員接下來工作的開展。目前儀器儀表計量包括兩大部分，一個是電源，另一個是數(shù)字電壓器。儀器儀表計量在運(yùn)作中將實(shí)現(xiàn)二次供電，設(shè)計人員的插口接頭設(shè)計中可以應(yīng)用比較獨(dú)特的插孔，該類型插孔設(shè)計能夠?qū)㈦娏鞫谓?jīng)過電容器時所產(chǎn)生的儀器儀表計量設(shè)備損耗減少，將設(shè)備使用壽命延長。此外，一般應(yīng)用光纖連接儀器儀表計量設(shè)備，向總控制室數(shù)據(jù)庫內(nèi)傳達(dá)數(shù)據(jù)，以此獲得準(zhǔn)確的儀器儀表計量參數(shù)，并保證計量的時效性。基于儀表電壓以及電流產(chǎn)生的變化，熱力能源經(jīng)過時顯示的溫度，在設(shè)備中心進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在技術(shù)人員面前。

2.2 校準(zhǔn)檢定方法

2.2.1 總量檢定法

這一方法需要應(yīng)用數(shù)據(jù)規(guī)范化技術(shù)，對檢測對象參數(shù)進(jìn)行全面測量，并且運(yùn)用儀器儀表概定，能夠發(fā)揮出超強(qiáng)工作能力。總量檢定計量主要有以下兩步驟：①使用標(biāo)準(zhǔn)儀器儀表設(shè)備對檢測對象進(jìn)行多次數(shù)據(jù)提取，對比分析提取數(shù)據(jù)以及標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)數(shù)據(jù)，將其中存在的誤差值計算出來，進(jìn)而提升計量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。②合理、規(guī)范設(shè)置儀器儀表計量值，基于此對比實(shí)際計量的參數(shù)，由此獲取預(yù)定計量效果。該方法對于規(guī)定數(shù)據(jù)計量算法有較高要求，并且能夠根據(jù)不同情況來制定出相應(yīng)對比參數(shù)，科研人員使用自動化技術(shù)能夠增強(qiáng)儀器儀表參數(shù)計量的準(zhǔn)確性。

2.2.2 分量檢定法

計算器、電流傳感器、對象傳感器是儀器儀表計量的主要組成部分，分量檢定法即為讀取以及錄入相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)。這三個組成部分因?yàn)榇嬖诓煌慕M成成分，儀器儀表將會受此影響出現(xiàn)計量參數(shù)偏差，導(dǎo)致這一方法對計量參數(shù)進(jìn)行測定具有局限性。運(yùn)用分量檢定法具有客觀性，從而不應(yīng)忽視校準(zhǔn)檢定中這一問題。分量檢定法將基礎(chǔ)檢定作為計量起點(diǎn)，盡量將后期檢定減少，避免計量檢定中有技術(shù)問題出現(xiàn)。該方法工作原理為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計和開展計量活動，測定方法能夠提升設(shè)備機(jī)組的應(yīng)用功能穩(wěn)定性。實(shí)際檢定中應(yīng)該細(xì)化工作步驟，細(xì)致的探討其中理論，并根據(jù)基礎(chǔ)原理和理論精準(zhǔn)實(shí)施測量和校準(zhǔn)工作[2]。

2.3 有關(guān)技術(shù)

2.3.1 計算機(jī)技術(shù)

上世紀(jì)中葉計算機(jī)誕生，在幾十年的發(fā)展中不斷更新完善，現(xiàn)階段得到了廣泛應(yīng)用，在一定程度上改變了人們的生產(chǎn)以及生活方式?，F(xiàn)階段科研人員已經(jīng)深入研究計算機(jī)，計算機(jī)成為社會發(fā)展不可或缺的工具，計算機(jī)技術(shù)的使用范圍隨之?dāng)U大，成為世界核心級別的技術(shù)。在工業(yè)化生產(chǎn)中儀器儀表計量實(shí)現(xiàn)自動化即為計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一種表現(xiàn)，智能控制也是計算機(jī)技術(shù)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。當(dāng)前儀器儀表計量各系統(tǒng)中開始應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)，其成為儀器儀表計量中的重要組成部分，能夠?yàn)閮x器儀表計量提供運(yùn)算基礎(chǔ)，將儀器儀表計量參數(shù)準(zhǔn)確性和可靠性提高。

2.3.2 人工智能技術(shù)

當(dāng)前科研人員較為重視研究人工智能技術(shù)，并加大了發(fā)展人工智能化的力度，但是這一領(lǐng)域涉及很多學(xué)科知識，因此該項(xiàng)技術(shù)非常復(fù)雜和繁瑣。當(dāng)前人工智能技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，人們也能夠看到其發(fā)展前景，人工智能機(jī)器人將在一定程度上促進(jìn)時代發(fā)展。人工智能是智能機(jī)器人中的新技術(shù)，在未來會深入應(yīng)用到各個環(huán)節(jié)中。該技術(shù)應(yīng)用計算機(jī)的計算能力和嚴(yán)密邏輯思維算法能夠在設(shè)備中錄入環(huán)境記憶，運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計、嚴(yán)密計算進(jìn)行人腦模擬，實(shí)現(xiàn)控制的自動化，儀器儀表計量后期發(fā)展中將會朝著智能化發(fā)向發(fā)展[3]。

3 儀器儀表計量自動化技術(shù)優(yōu)勢

3.1 具有較高效率

儀器儀表自動化計量能夠通過嚴(yán)密邏輯思維與算法進(jìn)行人腦模擬，基于此來判斷周邊環(huán)境，提升儀器儀表自動化計量水平。根據(jù)計量對象可以自動計量、篩選、處理數(shù)據(jù)參數(shù)，并運(yùn)用科學(xué)、規(guī)范的計算方式多次、嚴(yán)密計算所得數(shù)據(jù)，保證計量參數(shù)的科學(xué)性和有效性，這一過程無需技術(shù)人員操作，較為方便和準(zhǔn)確。當(dāng)前我國儀器儀表的計量自動化越來越成熟，有機(jī)結(jié)合自動化技術(shù)與儀器儀表控制技術(shù)，可將儀器儀表計量效率以及其自動化控制系統(tǒng)操作性提高，提升工業(yè)生產(chǎn)效率，獲得良好運(yùn)作效果。

3.2 較高性價比

儀器儀表實(shí)現(xiàn)計量自動化能夠工業(yè)化生產(chǎn)帶來許多優(yōu)勢，在儀器儀表控制中應(yīng)用自動化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩者有機(jī)配合，能夠提升計量工業(yè)參數(shù)效率。另外，儀器儀表計量自動化可以將操作人員參與數(shù)量減少，使企業(yè)節(jié)省成本，并且能夠?qū)⑷藛T操作失誤減少，避免出現(xiàn)計量參數(shù)誤差，將系統(tǒng)可靠性及安全性提高。自動化技術(shù)主要優(yōu)勢為技術(shù)水平高、質(zhì)量高、服務(wù)完善等，從而使其在市場上得到廣泛應(yīng)用，并且價格較低，確保其有較高性價比[4]。

4 熱工儀器儀表計量檢定自動化分析

4.1 計量自動檢定原理

指的是熱工儀器儀表計量自動化檢定獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)能夠直觀顯示機(jī)電組是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，以此保障企業(yè)機(jī)組及時調(diào)整。自動化檢定技術(shù)主要包括電源和數(shù)字電壓表，實(shí)際應(yīng)用中電源具有可調(diào)性，并且電源中不一定要設(shè)置電壓，保證能夠穩(wěn)定輸出電流。通常情況下，進(jìn)行熱工儀器儀表的計量檢定時，需要相關(guān)人員充分考慮傳統(tǒng)檢定方法存在的不足和檢定復(fù)雜性，保證計量檢定工作順利開展，否則很難獲得較高準(zhǔn)確性。相較于傳統(tǒng)檢定方法，該方法可以打破原本無法消除的局限，設(shè)計和制定一系列的自動檢定系統(tǒng)與維護(hù)系統(tǒng)，如下圖1所示，能夠?qū)崿F(xiàn)計量檢定和管理工作的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以此保障計量檢定準(zhǔn)確性。自動化檢定時，因?yàn)闊峁x器儀表自動化檢定成效較好，將會擴(kuò)大其施工范圍，原本計量檢定中產(chǎn)生的誤差情況，可通過應(yīng)用熱工儀器儀表來減少這一情況，并且這一儀器將整體數(shù)據(jù)信息作為主要對象，能夠獲得合理、科學(xué)的結(jié)果[5]。

圖1 熱工儀表檢定系統(tǒng)

4.2 基本流程

在應(yīng)用這一技術(shù)過程中必須構(gòu)建自動化檢定流程，并且明確計量檢定登記冊之中的內(nèi)容，在合理判斷數(shù)據(jù)信息后，可以將誤差大幅度減少。這一流程由下圖2所示，具體分析為：①應(yīng)該消除計量檢定登記冊之中存在的誤差，通過合理判斷保證記錄數(shù)據(jù)信息的正確性，同時進(jìn)行有效的檢測。例如對計量檢定對象名稱、類型和編號等進(jìn)行分析。②建立匹配登記冊的自動讀數(shù)系統(tǒng)，在應(yīng)用自動檢定登記冊的情況下，能夠順利完成讀數(shù)工作，并在計算機(jī)系統(tǒng)中存儲讀取的記錄數(shù)據(jù)。③應(yīng)用相關(guān)函數(shù)語法，對計算后獲得的結(jié)果進(jìn)行演示計算，由此保證數(shù)據(jù)信息的可靠性、安全性、準(zhǔn)確性和完整性。④依據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，凸顯出操作流程實(shí)，保證熱工儀器儀表自動計量校準(zhǔn)操作一致，基于此分析數(shù)據(jù)。

圖2 自動化檢定流程

4.3 軟檢定技術(shù)

開展儀器儀表的計量檢定工作時，使用軟檢定技術(shù)能夠?qū)⑵淇萍妓竭M(jìn)一步展現(xiàn)出來，這也是器具檢定的一個主要發(fā)展方向。在各類檢測環(huán)境下，應(yīng)用軟檢定技術(shù)，可以主動適應(yīng)條件變化，同時對自動化檢定程序進(jìn)行合理調(diào)整。相較于原本檢測技術(shù)，軟檢定技術(shù)更先進(jìn)，能夠擴(kuò)展數(shù)據(jù)的輸入輸出功能，使其發(fā)揮出重要作用。軟檢定技術(shù)的適應(yīng)能力加強(qiáng)，并且應(yīng)用這一技術(shù)不會投入過多成本，并且使用范圍較為廣泛，適合應(yīng)用在熱工儀器儀表的計量自動化檢定中，能夠替代難以維護(hù)、成本高的儀表。

4.4 應(yīng)用重要技術(shù)

現(xiàn)階段在熱工儀器儀表的計量校準(zhǔn)中應(yīng)用自動檢定系統(tǒng)技術(shù)，希望在應(yīng)用較多熱電阻元件的情況下對溫測儀表進(jìn)行實(shí)時檢定，這一過程中會耗費(fèi)一定的人力和物力，這將會影響生產(chǎn)效率。如果能夠正確應(yīng)用這一檢定技術(shù)，在結(jié)合儀表智能功能后，可以提升儀表系統(tǒng)檢定效率，減輕工作人員工作負(fù)擔(dān)。使用這一技術(shù)，可構(gòu)建出一套完整的、功能先進(jìn)的計量臺賬資料系統(tǒng)，這有利于開展管理和維護(hù)計量檢定器具的工作。在熱工儀器儀表計量檢定自動化系統(tǒng)中計算機(jī)是其元器件核心，進(jìn)口數(shù)字萬用表計算精度高，基于此加上計算機(jī)功率調(diào)節(jié)器掃描能力，能夠提升管理檢定數(shù)據(jù)結(jié)果的有效性，將分檔工作自動完成，在未來檢索相關(guān)資料時會更加省時省力，并且還能夠滿足熱電阻和熱電偶的檢定情況。對于這一系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和技術(shù)指標(biāo)來說，能夠完全實(shí)現(xiàn)與熱電阻和熱電偶相關(guān)的校驗(yàn)銅電阻元件、鉑電阻元件的計量檢測，這可創(chuàng)新熱工儀表的計量自動化校準(zhǔn)技術(shù)，能夠更好的發(fā)揮出數(shù)據(jù)輸入輸出功能[6]。

5 結(jié)語

計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，儀器儀表計量實(shí)現(xiàn)了自動化發(fā)展，這能夠在一定程度上促進(jìn)我國工程發(fā)展。儀器儀表實(shí)現(xiàn)計量自動化，能夠使運(yùn)算能力更強(qiáng)大、計量過程自動化、數(shù)據(jù)計量更精確、邏輯算法更嚴(yán)謹(jǐn)，可在工業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展中發(fā)揮重要作用，因此需注重自動化技術(shù)與儀器儀表計量的有效融合。