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自动计量检定系统的组成及设计方法

编辑:金沙官网        发布日期:2018-05-25        点击量:841

计量是经济建设、科技进步和社会发展的重要技术基础,为国防、科研和生产提供质量监督保证作用,因此在计量检定工作中必须严格遵守各项规定,以保证检定结果的真实、正确、可靠。一般说来计量检定装置是经上级计量部门检定合格的,其本身没有什么问题,有可能出现差错的主要是人为因素,如:不能严格按检定规程操作控制、读数偏差、原始记录差错及涂改、数据计算错误、偏差表达不正确、有效数字不规范、检定证书或检定结果通知书填写不规范等。这些差错在计量检定工作中即使及时发现改正,但也往往是增加重复劳动;如果不能及时发现,则有可能带来严重的后果。解决这些问题的有效方法是在计量检定过程中消除或减少人工操作控制,将工作交给计算机来完成,因此研制自动计量检定系统是非常必要的。当今科学技术的发展也为自动计量检定系统的实现提供了技术基础。首先是计算机技术的发展,特别是性能强、体积小、价格低的微型计算机的普及,为自动计量检定系统提供了强有力的技术支撑。其次是大规模集成电路技术的发展使功能完善、使用方便、价格低廉的通用接口得到广泛应用,这也是为自动计量检定系统的发展提供了一个重要条件。再次是测量技术自身的发展,特别是微机化、数字化、自动化仪器设备仪表的普遍应用,使带有通用接口的仪器设备仪表已发展到电工、热工、无线电甚至是分析仪器设备、气象仪器设备等方面。这些技术的发展都为自动计量检定系统的研制提供了良好的基础。

 

自动计量检定系统的组成及设计方法

自动计量检定系统的组成

自动计量检定系统一般由计算机、带通用接口的计量仪器设备、被检对象,辅助设备(如电源、绘图仪)等组成,它们通过通用接口母线GPIB连接在共同,其结构框图如图1。

系统中计算机的作用是有效地替代检定人员,严格按检定规程对计量仪器设备和被检对象及辅助设备进行控制,并进行数据的采集和处理,最后控制打印机输出有关信息。系统中的GPIB是一组两端装有组合式插头座的电缆,其作用是提供一种有效的通信联络,以便在相互连接的设备之间传递信息。系统中的各仪器设备设备均配备通用接口,通用接口是将一个功能完善的接口电路板置于仪器设备(设备)内部,通过仪器设备后装饰面板上的连接器与其它仪器交换信息。

常用的通用接口是IEEE-488接口,其通用性在于即使不同国家、不同家生产的甚至是不同类别的仪器设备,只要配备了通用接口,就可以通过GPIB联系起来,组成一个相互联系、相互协调的系统,因此只要自动计量检定系统设计完成,便可通过通用接口对不同牌号、型号的仪器设备进行检定。系统中的计量仪器设备和被检对象与人工检定系统中完全一样,只是其操作控制由计算来完成而不需要人工干预而已。对于没有通用接口的被检对象,系统只能对其进行半自动检定,计量仪器设备由计算机控制并采集数据,被检对象由人工操作控制,数据由检定人员通过键盘输入到计算机内,其后的数据处理、偏差分析等工作可仍由计算机来完成。

 

自动计量检定系统设计方法

自动计量检定系统的设计就是要确定系统的组成及各部分的任务,并使之协调工作,系统的设计通常包含硬件设计、App设计和系统调试,下面分别予以简单先容。

1.系统硬件设计

自动计量检定系统的硬件设计实际就是确定系统的组成,购买或利用已有的计算机、仪器设备设备及辅助设备,按图1组成实际系统,其步骤如下:

(1)确定系统的组成。根据需要计量的内容和要求,确定系统的组成,然后进一步确定所需的计算机、仪器设备和设备的性能指标及牌号。

(2)给系统中各仪器设备设定地址。从图1中可以看出系统中的各仪器设备设备都挂在GPIB母线上,如果对它们不加以区别,则必然会导致信息传递混乱,因此必须先给每个仪器设备设备设定地址,计算机需要对某个仪器设备进行操作控制时,首先对这个仪器进行寻址,然后,进行信息的传递,这样才不会引起各仪器间相互影响。仪器的地址实际上是仪器的代号,系统中各仪器都有了地址才能进行操作控制和编程。地址的设定可通过仪器后装饰面板或机壳内部的地址开关来实现。

(3)接好母线电缆。计量器具是指能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质。

2.系统App设计

系统App设计就是按照检定规程来编制程序,向仪器设备发出指令,控制系统中各仪器设备协调运转,并采集有关数据然后对数据进行处理,分析偏差、输出结果,其步骤如下:

(1)掌握仪器设备的远控特性。仪器设备的接口功能、控制指令及数据格式等都可从仪器设备的使用手册上查到,这是操作控制仪器设备的基础。

(2)掌握GPIB系统工作原理及消息传递过程。

(3)掌握计算机有关常识及有关编程语言。

(4)编程。数字仪器检测指示秤、模拟指示秤、非自行指示秤等衡器。编程首先要按检定规程、数据处理方法及需要打印的模式等要求画出程序框图,再用选定的编程语言进行编程。

3.系统的调试

一个检定程序如果未经调试,难免存在某些缺点错误,通常要经过调试才能使用。调试通常是在系统运行情况下进行,对于调试中发现的问题,要从硬件和App两方面去分析原因。硬件方面主要从电路结构、逻辑配合、元器件和连线质量等方面寻找原因;App方面设计者首先要认真检查程序清单,必须保证不会有可能导致仪器设备损坏的错误,对于复杂的程序最好是分段调试,在适当的部位插入一些断点,把程序分解为一些较简单的部分,这样既便子发现错误的位置和产生原因,也便于修改。

4、实例

根据上面的设计方法,本文以5100B为例来说明组建自动计量检定系统的方法。5100B是一种高准确度多功能校准器,它可输出交直流电压、电流及电阻等多种标准参量,它配有IEEE-488接口,其输出参量的选择、输出调节、输出状态控制等均可通过此接口程控。过去多年来一直是在其前装饰面板上手工操作控制控制,未发挥其接口的作用。现在在此基础上,选用486微机,

并配上IEEE-488接口及相应的App和LQ-1600K打印机,再用母线把它们连接起来,预留被检对象的接口连接器,便组成了自动计量检定系统的硬件。仪器检测用的砝码、质量测量仪器:标准砝码、专用砝码。根据系统中各仪器设备的特性,按检定规程画出程序框图如图2。从框图中可以看出对于自动和半自动计量检定已很详细,需要说明的是对于初次检定的仪器设备需要输入一些参数,以后再检定到同型号仪器设备时,几乎没有人工干预,仅是连接插头、打开电源、运行程序等几个简单操作控制。这样把人的干预减到最少,从而提高检定结果的可信度。

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