計算機自動校準(zhǔn)系統(tǒng)的實現(xiàn)和應(yīng)用

文/吳瓊雅

現(xiàn)如今，電子測量儀器在傳統(tǒng)儀器的基礎(chǔ)上多了一個或多個通信模塊以及數(shù)據(jù)的接口。因為各類電子測量設(shè)備的通信方式和使用的協(xié)議是不同的，這就對測量系統(tǒng)開發(fā)者的要求較高，他們必須學(xué)習(xí)不同的應(yīng)用程序接口。也就是說，若想把各種分立的儀器集成為智能的自動校準(zhǔn)系統(tǒng)，是需要通過計算機發(fā)送并接收很多協(xié)議的命令，這意味著大量的編程工作。

為適應(yīng)電子測量儀器的發(fā)展和滿足自動校驗儀器的，在美國NI-488.2 和NI-VISA 的儀器基礎(chǔ)上，我們采用了NI-VISA 標(biāo)準(zhǔn)命令的賽寶軟件。這種軟件運用了可編程儀器的標(biāo)準(zhǔn)指令SCPI，該指令支持多種儀器接口，比如GPIB、USB、PCI 等，這使得測量校準(zhǔn)系統(tǒng)的接口的兼容性得到了擴展。改軟件平臺的使用，降低了自動測量系統(tǒng)開發(fā)者的學(xué)習(xí)量和學(xué)習(xí)任務(wù)，他們只需要使用SCPI 指只能令并在軟件里設(shè)計出一個標(biāo)準(zhǔn)的智能的測量校準(zhǔn)程序。

1 計算機自動校準(zhǔn)系統(tǒng)概述

校準(zhǔn)是指在規(guī)定條件下，為確定計量器具示值誤差的一組操作。是在規(guī)定條件下，為確定計量儀器或測量系統(tǒng)的示值，或?qū)嵨锪烤呋驑?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所代表的值，與相對應(yīng)的被測量的已知值之間關(guān)系的一組操作。自動校準(zhǔn)是只這個過程可以通過計算機，軟件等進(jìn)行。校準(zhǔn)結(jié)果可用以評定計量儀器、測量系統(tǒng)或?qū)嵨锪烤叩氖局嫡`差，或給任何標(biāo)尺上的標(biāo)記賦值。目前為止，各個行業(yè)伴隨著計算機的進(jìn)步都在提升相應(yīng)的工作模式或方式。校驗也不再和傳統(tǒng)的校驗工作相同，而是有了新的發(fā)展方向和模式。例如示波器自動校驗系統(tǒng)，這是我國自產(chǎn)的自動化校驗系統(tǒng)，是國內(nèi)首創(chuàng)，其功能已經(jīng)達(dá)到了國際的領(lǐng)先水平。這種校驗系統(tǒng)都在計算機的輔助和支撐下發(fā)展更新。自動校驗系統(tǒng)我們在全新的自動校準(zhǔn)軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的校準(zhǔn)技術(shù)，開發(fā)除了了高頻信號源、高精度多功能校準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)分析儀、通信系統(tǒng)的綜合性測試儀器等幾十個類別的自動校準(zhǔn)項目，這大大提高了校準(zhǔn)的效率和準(zhǔn)確性，降低了人為介入的差錯率，減少了測試員的工作強度。賽寶的自動校準(zhǔn)系統(tǒng)的具體過程是先鏈接硬件設(shè)備，即計算機、標(biāo)準(zhǔn)器、需要檢測的儀器、USB 等，然后啟動計算機，彪標(biāo)準(zhǔn)器和需要檢測的儀器打開進(jìn)行預(yù)熱，最后搜索GPIB 等端口的地址。

2 計算機自動校準(zhǔn)系統(tǒng)的界面及初始化操作

點擊對應(yīng)的自動化校準(zhǔn)的按鈕，就可以使自動校準(zhǔn)系統(tǒng)啟動，隨后將進(jìn)入系統(tǒng)的主要界面。界面將顯示儀器自動校準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容。首先，需要攢則需要測試的儀器所對應(yīng)的程序，然后設(shè)置相關(guān)參數(shù)，比如被校對儀器和標(biāo)準(zhǔn)器的端口地址，最后需要設(shè)置校準(zhǔn)的項目，經(jīng)過以上的操作步驟，平臺即可完成初始化設(shè)置。

3 測量校準(zhǔn)過程中的主程序

這個程序有以下幾個功能：設(shè)置儀器測量的狀態(tài)，取得測量后的數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)處理的過程，判定數(shù)據(jù)結(jié)果，對取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存等功能。自動化的校準(zhǔn)程序通過對人工校準(zhǔn)的整個過程進(jìn)行了模擬以進(jìn)行測試，該儀器設(shè)置了一些參數(shù)，比如功能，測量的結(jié)果值，量程，所得數(shù)據(jù)的精度，取得樣本的時間和速率等。依據(jù)校準(zhǔn)的規(guī)范或者被測儀器的說明書要求而設(shè)置了以上的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)結(jié)果的判定是在軟件處理完后自動給出的結(jié)果。自動校準(zhǔn)軟件測量系統(tǒng)會將不合格的數(shù)據(jù)加以區(qū)分并突出顯示這部分的內(nèi)容，使得檢測人員能夠清晰快速發(fā)現(xiàn)錯誤區(qū)間，及時進(jìn)行調(diào)整修正。

自動校準(zhǔn)系統(tǒng)能夠自動生成原始數(shù)據(jù)資源，方便查詢記錄和訪問具體內(nèi)容，在數(shù)據(jù)校對時便捷了人工操作的繁瑣性，解放人類勞動，同時減輕人為操作帶來的失誤和差錯，顯得更加智能化，降低勞動強度，有效提升工作效率，確保數(shù)據(jù)資料的完整性和精準(zhǔn)性。因此，檢定員在已經(jīng)生成記錄的系統(tǒng)上進(jìn)行選裝，同時填上測量數(shù)據(jù)參數(shù)與數(shù)據(jù)處理結(jié)果等生成模板，計算機即可自動校準(zhǔn)系統(tǒng)生成相應(yīng)的原始記錄和校準(zhǔn)證書內(nèi)頁。該項原始記錄的過程能夠與當(dāng)今現(xiàn)有的ERP 等管理辦公系統(tǒng)實現(xiàn)無縫鏈接．而進(jìn)行相關(guān)項目的工作人員只需要將原始記錄等數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，即可實現(xiàn)校準(zhǔn)證書的生成與完備。通過系統(tǒng)模板的自動生成程序，從而大大簡化了原始記錄轉(zhuǎn)化為校準(zhǔn)證書的繁瑣錄入過程。

軟件自動校準(zhǔn)平臺先后在賽寶計量中心無線電室、電學(xué)室等部門大規(guī)模投人使用后，獲得廣泛贊譽。以美國Agilent 公司的66319B/D 通信電源為例，之前由檢定員手動進(jìn)行校準(zhǔn)，忽略儀器預(yù)熱和數(shù)據(jù)處理時間等誤差情況下，單是采用檢定員手工校準(zhǔn)的過程，每臺大約耗費人工時間達(dá)到20 分鐘；現(xiàn)改用軟件自動校準(zhǔn)平臺，加上數(shù)據(jù)處理時間與儀器預(yù)熱等誤差，每臺耗時不超過十分鐘，效率提高100%。除此之外，由于速度上的優(yōu)勢．自動校準(zhǔn)的校準(zhǔn)點可以應(yīng)客戶需要適當(dāng)增加，進(jìn)一步提升了賽寶計量中心校準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)的質(zhì)量。

綜上所述，軟件自動校準(zhǔn)平臺是一個集現(xiàn)代化高科技集成的一種高效率自動化測量校準(zhǔn)方式；軟件自動校準(zhǔn)平臺通過系統(tǒng)模板預(yù)載等設(shè)計成功地模擬了人工校準(zhǔn)的操作過程，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化校準(zhǔn)模式；軟件自動校準(zhǔn)平臺的設(shè)備驅(qū)動和架構(gòu)兼容性強，完全兼容現(xiàn)有的任何接口通信協(xié)議，其中包括常用的ERP等企業(yè)管理系統(tǒng)。并且軟件自動校準(zhǔn)平臺可以通過升級系統(tǒng)的驅(qū)動程序支持將來可能出現(xiàn)的先進(jìn)接口通信協(xié)議；同時，架構(gòu)兼容強使得現(xiàn)有對接的賽寶辦公系統(tǒng)能夠直接生產(chǎn)原始記錄和校準(zhǔn)證書，從而大大降低了檢定員和證書錄入員的勞動強度，并大幅提高了校準(zhǔn)的效率，有效降低了證書報告中的人為差錯率。

4 結(jié)束語

綜上所述，計算機自動校準(zhǔn)系統(tǒng)的實現(xiàn)和應(yīng)用是通過以系統(tǒng)自動化模板代替人工操作的過程，從而實現(xiàn)效率與精確度的雙重提升。現(xiàn)今的計算機自動校準(zhǔn)系統(tǒng)多用于各種計量平臺，并且通過構(gòu)架兼容性強與設(shè)備驅(qū)動的升級實現(xiàn)對企業(yè)辦公軟件系統(tǒng)的良好對接。