基于虛擬儀器技術的三用表校驗儀設計

趙云麗

【摘 要】三用表校驗儀主要用于校驗各種數字萬用表的設備，隨著現代工業的發展，對于三用表校驗儀的要求也變得越來越高。虛擬儀器技術是通過使用數據采集卡來進行校驗，然后將測量的模擬信號轉換為數字信號，再通過相應的軟件來實現三用表校驗儀的各種校驗功能，基于虛擬儀器技術的三用表校驗儀在設計上更趨于智能化，在使用上更加便捷。本文就虛擬儀器技術下對三用表校驗儀設計展開分析論述。

【關鍵詞】虛擬儀器技術；三用表；校驗儀設計

隨著計算機科技的快速發展，虛擬儀器技術在信息采集、自動測試和測量儀器方面得到了廣泛的應用。三用表校驗儀是用來校驗各種數字萬用表的設備，是質量技術監督檢驗測試中常用的設備之一，是電力系統中常用的儀器。三用表校驗儀能提供穩定的、高精度的交直流電壓、電流、電阻，基于虛擬儀器技術三用表校驗儀有進一步的技術提升，使得測量時更加方便和快捷。

1 虛擬儀器技術概述

虛擬儀器技術是現今研究的熱點之一，是基于電子測量技術和計算機測控相結合而操作使用的前沿技術；由計算機技術與軟件、高性能模塊化硬件組合后建立起的既具有強大功能同時又靈活多變的一種基于計算機的測試測量與控制系統，從而改善原來儀器成本高且功能少的情況，虛擬儀器技術的出現，為測試測量和自動化方面帶來了極大的方便，可以說是一場革新[2]。簡單來說，虛擬儀器技術就是將即用式的技術，結合經過創新改良的軟硬件平臺，實現嵌入式設計、工業控制和測試測量操作。

1.1 虛擬儀器的概念

虛擬儀器中的“虛擬”二字有兩層含義，其一是虛擬的儀器面板，其二就是NI公司的提出的軟件即儀器的概念，通過對軟件的使用來實現儀器的測量功能。虛擬儀器技術與傳統的儀器一樣，一般分為數據采集、數據分析處理和顯示結果三個模塊。

2 三用表校驗儀的主要用途

目前多種電子測量儀器層出不窮并且發展迅速，在眾多的測驗儀器中，簡單方便且靈活易操作得以廣泛使用的一定還是萬用表，萬用表變自身具有低成本、易攜帶、維修方便等特點，成為在測量方面必備的測量工具；并且在今后很長的一段時期內仍將是我國在測量測試方面使用最為普遍的儀表。而三用表校驗儀作為檢定萬用表的標準儀器，可以說是為檢定萬用表而專門設計的，準確度高，直流、交流電量的輸出量均根據萬用表的要求而設計的；因此，在測定的過程中，我們只需要將三用表校驗儀的各量程與被檢定的萬用表的量程進行一一對應即可。

3 三用表校驗儀的常見故障分析

三用表校驗儀在對萬用表的鑒定工作中固然使用方便，但儀表器械總有故障會出現，對于三用表校驗儀存在的故障點進行檢測和判斷，是保障三用表校驗儀正常工作的關鍵點所在，也是一項具有很強綜合性技術的工作；所以需要相應的額工作人員具備一定的專業知識和基礎，才能更好地完成故障點檢測和維護工作。以DO30型來說，三用表校驗儀的常見故障形式有：

首先，是精度故障，主要指整機技術參數的超差和部分超差；而出現整體超差的原因多為表頭和振蕩信號質量較差，部分超差故障的原因基本上是指示電路中元器件的變質或短路等[3]。其次，是性能方面面故障，通常出現這一故障時三用表校驗儀的表象為整機無輸出、無指示、無保護或過保護等；在對其進行故障診斷的前提條件是正畸供電系統正常，根據出廠時提供的儀器交直流信號通路的各工作點檢測值進行參考，若與其參考值區別過大則說明為故障區。還有穩定性故障，一般為輸出不穩定、表頭存字多，通常的將儀器的輸出端與標準電壓表相連接，來鑒定出現不穩定的原因是顯示還是輸出，還是兩者同時存在。如果是顯示的問題則需要進一步檢測振蕩板的交流信號的穩定性、失真度超差等。

對故障的判斷需要根據實際經驗進行具體的分析，這就要求工作人員的綜合能力要足夠高；判斷故障的常用方法有：

第一，觀察法，通過觀察是否存在冒煙、變色和斷線等現象，來判斷是否存有故障；第二，測試法，主要是在不通電的前提下，對各點之間或點與地之間進行電阻、元器件等的數值和性能進行相應的測量，以準確發現故障點；第三，是替代法，將確認正常的部件將可能存有故障的器件進行替換，以此查看三用表校驗儀的情況，但需要注意的是，每次替換的時候一定要單件的替換，不可多個部件同時操作，這樣更不利于對故障點的判斷。

4 基于虛擬儀器技術的三用表校驗儀設計

虛擬儀器的軟件系統是虛擬儀器的核心，強調軟件在虛擬儀器中的重要位置。虛擬儀器系統地軟件通常包含有軟件、儀器驅動軟件和通用I/O接口。其中儀器驅動軟件是處理與特定儀器進行控制通信的軟件，是連接上層應用程序與底層I/O接口的中介，同時也是虛擬儀器的核心。而通用I/O接口則是為了完成對儀器的寄存器進行數據存取的操作，是儀器重要的信息傳遞媒介。數據分析處理軟件，通過計算機的快速運行能力和虛擬儀器豐富的函數庫資料，完成對系統的數據分析任務。儀器面板控制軟件適用于連接用戶和儀器的紐帶。

軟件開發平臺通常使用較多的是NI公司和HP公司，其中NI公司的平臺軟件尤其適合，對計算機沒有牢固基礎或熟練操作能力的用戶使用。

虛擬儀器四通的設計過程，一般需要對其進行需求分析、方案設計，然后再根據實際情況進行下一步的具體步驟細化走向。

對系統設計過程步驟進行分析，首先測試需求分析部分，主要是為分析被測參數的形式、范圍以及數據，包括相應的一些性能指標的測試，完成功能需求的分析等；系統總體方案設計是流程的第二部分，也是很重要的一個步驟，其主要任務是根據實際情況，完成測試任務，進而給出確定的設計測試方案，幫助完成系統的結構設計；系統的軟件和硬件設計，軟件部分通常是對具體的開發環境的選擇、完成驅動的設計和一些上層應用軟件的開發等；硬件是根據實際項目情況或自制或購買。維護修改和完善是后續的工程步驟，主要是針對已完成的系統進行相應的功能測試，定期進行檢測維護，對存在的問題及時維修，實現系統的優化等功能。

基于這樣的流程步驟下設計出的三用表，在原有的基礎上更智能化，提升了三用表的檢測效率，更加節省了大量的人力和物力；隨著科技水平的不斷發展，基于虛擬儀器的三用表設計一定會更加智能高效，在實際檢測工作中發揮出更大的作用。

5 結語

社會各方面都是在不斷發展變化的，虛擬儀器也正在向功能綜合化方向發展，比如提高精準度、可靠性，操作方面更簡單便捷等功能，都是虛擬儀器在未來發展中可能實現的具體功能。虛擬儀器的出現，是對與之相關的各個行業領域的一次革命，具有深遠的意義，通過對虛擬儀器、虛擬儀器技術、三用表校驗儀有關方面進行細致分析，對測量測驗工作提供了極大的便利。使用虛擬儀器技術，相關的工作人員可以更高效更優質地完成工作，三用表校驗儀在這其中就為工作人員對萬用表的檢測工作，在原有的基礎上提高了工作效率，并且節省了更多的時間和精力。隨著科技水平的不斷提高，虛擬儀器技術也在進行著創新和改變，相信未來虛擬儀器技術與多種科學技術相融合，會上升至一個全新的高度，為測量工作提供更大的便利。

【參考文獻】

[1]丁志萍.三用表校驗儀在計量檢定部門的應用[J].西鐵科技，2006，03：38-39.

[2]張路.數字式三用表校驗儀原理與維修[J].計量與測試技術，2008，08：51-53.

[3]路亞峰，陳義軍，溫新岐，孫國忠，蔣先念.虛擬儀器技術研究現狀與展望[J].國外電子測量技術，2010，11：35-37.

[責任編輯：楊玉潔]