數字萬用表自動檢定在電廠中的應用研究

張軒 蘇亞萍

摘 要

數字萬用表是基于之前數字式儀表的發明基礎上，跟隨數字信號處理技術和數字計算機的產生，形成的以微型計算機作為測量系統的檢測方式，能夠有效進行數字運算，信息處理，在實驗室、工廠生產等多個領域應用廣泛。然而，所有儀器都會有老化和漂移現象，數字萬用表也不能免除，且隨著萬用表使用頻率增加，準確性要求提高，數字萬用表自動檢定系統也因此產生。本文將圍繞數字萬用表及其自動檢定系統的結構，使用流程和其在電廠的應用進行詳細討論。

關鍵詞

數字萬用表;數字萬用表自動檢測系統;電廠

中圖分類號： G01R31/00 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 08

數字萬用表可檢驗交流電壓、交流電流，直流電壓，直流電流，電阻、二極管、晶體管等參數，通過數字化測量技術，是將連續模擬量轉化為具有間斷性的離散化數字，進行測量，計算和顯示的儀表。臺式或實驗室式數字萬用表一般可以顯示五位半到八位半的測量讀數，而手持式普遍在三位半到四位半，少數達到五位半。為保證數字萬用表測量準確性，國家檢定規程顯示每12個月須進行一次周期性檢測。實驗室式和臺式數字萬用表價格昂貴，設備要求高，采集水準高，大部分已實現自動化檢定，配備自動檢定/校準系統。手持數字萬用表自身不攜帶程控接口，設備較前兩種更為簡化，一般須人工操作進行檢定，但是現已有研究者研制出手持數字萬用表自動檢定系統軟件，改變傳統人為檢定局面。

1 數字萬用表及其自動檢定系統的結構和意義

數字萬用表是由數字電壓表和指定功能轉換電路組成，其中，數字電壓表是萬用表核心，由電容器、電阻器、顯示器組成的數字萬用表表頭和A/D轉換器集成。臺式或實驗室式數字萬用表自動檢定系統分為軟件和硬件部分，其中軟件是配套校正系統，而硬件由打印機、裝有GPIB（即IEEE488）控制卡計算機、5520標準源、GPIB 電纜、待檢定/校準數表五個部分組成。手持數字萬用表與以上兩種不同，無需硬件部分，僅使用軟件系統，通過VC++6.0平臺，采用計算機字符識別技術和圖像處理技術，結合攝像頭，實現手持式數字萬用表的自動檢定或校準。

數字萬用表的自動檢定系統可以降低人工成本、提高工作效率、確保檢定/校準的準確性，維護萬用表的使用，及保證萬用表使用水準。同時，數字萬用表應用范圍廣泛，例如在電廠中，萬用表可在電力生產多個環節進行使用，不僅能協助工作人員對機器進行安裝維修，更能減少其生產風險。這種廣泛性應用，讓數字萬用表對于試驗檢測、工廠設備檢測、電路檢測等環節起決定性作用，但是由于儀器元件老化、漂移等原因，萬用表對于以上檢測工作檢定技術指標會有所偏離，直接影響實驗效果或者后續設備使用。因此，應運而生的自動檢定系統能有效減少人工檢定時間，使計量工作更為可靠、迅速、高效、準確，且更快恢復數字萬用表的穩定性和準確性。

2 數字萬用表及其自動檢定的使用

2.1 數字萬用表的使用

電器電流、電壓、電阻的測量是數字萬用表的一般使用方法，可打開開關，通過機械式開關切換功能選項;以轉換開關切換量程。具體來講，檢測電流及電阻，可通過將紅表筆（正極）分別插入10A孔和V/Ω孔，將黑表筆（負極）插入COM孔;測試電容，須使萬用表設至CAP檔，將電容器直接插入電容檢測座中。除了以上數字萬用表的基本方式以外，萬用表仍有很多特殊使用技巧，例如萬用表可做感應器使用，測試穩壓管穩定、利用電容當測定電感等。其中，萬用表作為感應器使用技巧中，可通過將疑似受損電纜或電線連至220V火線上，然后把萬用表撥至AC2V檔，一手捏住黑表筆，用紅表筆沿使用中的電線或電纜絕緣皮前進，此時顯示電壓表示均衡不改變，則沒有破損，如若行至某處，電壓突然下降，則該處向前兩厘米處為電線（電纜）的斷點所在。除此之外，數字萬用表其他應用將在本文第三部分即萬用表自動檢定在電廠中的應用中詳細闡述。

2.2 萬用表自動檢定系統的使用

數字萬用表使用自動檢定系統工作前，需進行準備工作：把被測萬用表與計算機及多功能校準器用GPIB線連接起來，設置默認打印機以便打印原始記錄等。以5520A校準器和臺式萬用表為例，當需要校準器檢定萬用表電阻參數是否準確時，應如圖1，將四線插入對應孔。

如需要校準器檢定手持數字萬用表，則需要另一種方式連接。校準器插線方式保持原狀，根據手持萬用表特殊設計，將兩線疊加，采取兩線補償測量方法，并行插入多用表COM和V/Ω孔。這種方式與普通兩線測量方式相比，能有效提高數字多用表檢定準確度。其次，如若進行電流測定工作，則可將手持數字萬用表mA/μA孔與校準器AUX孔進行連接，檢定萬用表檢測電流輸出準確性。

3 數字萬用表及其自動檢定在電廠中的應用

電力生產過程中，不可避免產生風險，即風險與安全在系統中并存，所以進行風險管理，對于涉及資金龐大的電力生產企業單位是重中之重。而在風險管理的第一步就是風險識別，這關鍵性步驟，就需要數字萬用表進行輔助。除此之外，數字萬用表同樣適用于電力生產前期和過程中，生產設備的安裝以及維修。因此，作為保障萬用表正常工作和測量準確性的自動檢定系統，在電廠的電力生產中也擁有十分重要的地位。

3.1 數字萬用表自動檢定在電廠風險把控的應用

電力生產安全風險受人為、環境、生產設備三因素影響，產生如環境污染的其他火電生產安全風險、火災爆炸風險、灼燙傷風險、機械傷害風險和觸電風險等五種危險情況。在這些風險中，有幾種風險可通過使用數字萬用表，提前識別，提早防護。例如觸電風險這一重要安全危機，便可以通過使用數字萬用表進行把控。

具體而言，觸電風險包含低壓電源觸電風險、電氣設備出點風險、感應電壓觸電風險和高壓電源出點風險四個類型。國內將“安全特低電壓”設置在36V，然而在一般電力生產過程中，常用電源為高壓電源，如330KV交流電、110KV交流電、500KV交流電、750KV交流電等;而有些企業采取的低壓電源，也遠高于國家規定安全電壓，常用有400V交流電、220V直流電、220V交流電、110V直流電等。因此，在員工使用或維護設備電源時，電壓、電流不穩定或短路，可能會引起嚴重觸電危害。所以，使用數字萬用表在生產之前或定期檢測設備電壓、電流數值，對于評判其穩定性有決定性效果。

除高壓或低壓觸電風險以外，電氣設備也有觸電風險。風險起因之一就是高負荷用電。數字萬用表定期測定電氣設備電壓使用量，也可有效防止高負荷用電的情況。數字萬用表也可測定穩壓管的穩定值，可以通過這種應用有效保證電壓平穩，預防電壓猛增導致的觸電風險。電壓猛增會導致瞬間過壓現象，造成過壓環境。過壓環境看似不會造成人員傷亡，但是當其作用在高壓電源上，就會加大傷害產生持續損害。

其次應通過微動開關，使電容C充電，然后測穩壓管D兩端電壓，此時的指數就是穩壓管的穩定值。當然有一部分風險起因是在設備維修過程中，在這種情況，萬用表如何應用，將在接下來的段落中，進行詳細討論。

3.2 數字萬用表自動檢定在設備安裝、維修中的應用

數字萬用表除基本功能外，一般不能直接測量應用設備的功放、電路、電容等，但是利用蜂鳴器檔，可給數字萬用表增加檢驗交流通路、作為信號發生器等作用。當使用數字萬用表檢驗交流通路時，具體操作過程僅需將A表筆和B表筆連接在交流通路的始末端，如蜂鳴器鳴響則通路順暢，反至則不暢。這種應用可順利在設備安裝中檢驗機器通路是否順暢。

數字萬用表在電氣生產過程中，最頻繁、最普及的應用是在設備的維修之中。數字萬用表作為信號發生器，主要用于檢驗多級放大電路是否存在故障。具體應用操作流程，首先確保電路接通電源使其處于工作狀態，其次，將A、B表筆任意一個，連接至放大電路最后一級輸入端，用揚聲器或示波器檢驗末級是否有1kHz的輸出信號，如有則是上一級放大電路出現故障，如沒有則是本級出現故障。

數字萬用表的基本使用功能中有檢驗電阻這一測量功能。工作人員可使用萬用表定期檢測電壓互感器一次側和兩次側的直流電阻，預防因電壓互感器內阻抗小導致的PT短路，防止PT回流產生巨大電流，造成人員觸電傷害。

從上文數字萬用表的特殊應用中顯示，萬用表還可以檢驗電線或者電纜的損壞位置，對于電線（電纜）維修更換提供良好數據支持。

綜上所述，數字萬用表在電廠的應用，總體分為觸電危險排查防空和設備安裝維修兩個大方向。工作人員可利用數字萬里表基本功能中的電阻測量對電壓互感器進行檢驗，預防PT短路，導致設備故障和人員傷害。也可進行小幅度改良，增加測量交流通路通常與否和放大電路故障所在層級。與此同時，隨著科技發展，技術更迭，數字萬用表的自動檢定系統也在進行改善，傳統自動檢定系統增添XML系統，對原本的檢定軟件進行優化，滿足多型號、多規格數字萬用表的需求。

參考文獻

[1]龍志斌.手持式數字多用表自動檢定系統設計，西安電子科技大學工程碩士學位論文，2010.

[2]鄧小云.數字多用表自動鑒定系統的關鍵技術研究，福建師范大學全日制學術學位研究生碩士學位論文，2014.