侯鳳媛 曹勇

摘要：本文主要介紹了基于LabVIEW的多功能標(biāo)準(zhǔn)源自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于GPIB控制，通過(guò)LabVIEW軟件的完全自定義模式，提供一攬子系統(tǒng)級(jí)解決方案和服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備對(duì)被校準(zhǔn)多功能標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行自動(dòng)化校準(zhǔn)。本系統(tǒng)可輕松實(shí)現(xiàn)測(cè)試系統(tǒng)和被測(cè)件及其附屬部件的無(wú)縫連接，自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)軟件界面友好親切，不用再拘泥于繁瑣的程序設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的快速配置和上手使用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW GPIB 多功能標(biāo)準(zhǔn)源 自動(dòng)校準(zhǔn)

引言

多功能標(biāo)準(zhǔn)源作為數(shù)字顯示的高精密度，高準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源，是一種具有輸出直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻等多功能的儀器，其功能多、準(zhǔn)確度高、安全可靠、應(yīng)用廣。傳統(tǒng)的多功能標(biāo)準(zhǔn)源的校準(zhǔn)流程，大部分都采用手動(dòng)方式進(jìn)行。手動(dòng)校準(zhǔn)工作量大、耗時(shí)長(zhǎng)、數(shù)據(jù)處理時(shí)極易出錯(cuò)，很大程度上占用了較多的人力成本。為提高工作效率，節(jié)省人力資源，故研制一套多功能標(biāo)準(zhǔn)源自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)同時(shí)能夠完成自動(dòng)校準(zhǔn)記錄、證書(shū)等報(bào)表的生成功能，不用人為的手動(dòng)進(jìn)行表格的填寫(xiě)與數(shù)據(jù)處理。

1 主體結(jié)構(gòu)

多功能標(biāo)準(zhǔn)源自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)由主控計(jì)算機(jī)、GPIB-USB-HS卡、GPIB線(xiàn)纜組成。

主控計(jì)算機(jī)在本系統(tǒng)中作為軟件載體和提供USB接口的功能，GPIB-USB-HS卡為計(jì)算機(jī)提供GPIB接口，GPIB線(xiàn)纜將被測(cè)儀器與標(biāo)準(zhǔn)儀器連接到GPIB接口。

1.1 硬件組成

本文介紹的多功能標(biāo)準(zhǔn)源自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)通過(guò)GPIB-USB-HS為計(jì)算機(jī)增加一個(gè)GPIB接口，然后利用GPIB線(xiàn)纜將標(biāo)準(zhǔn)多用數(shù)字表和被檢多功能標(biāo)準(zhǔn)源串聯(lián)至GPIB接口之上，搭建成一個(gè)GPIB儀器控制回路。

1.2 軟件組成

系統(tǒng)軟件組成分主界面及子面板兩個(gè)部分，用戶(hù)可根據(jù)不同的測(cè)試設(shè)備選擇不同的子面板，并提供參數(shù)設(shè)置、報(bào)表生成等功能。

1.3 接口

本系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)上的USB接口與NI GPIB-USB-HS轉(zhuǎn)接卡，使計(jì)算機(jī)具備GPIB接口功能，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)GPIB接口對(duì)數(shù)字多用表和被測(cè)多功能標(biāo)準(zhǔn)源的遠(yuǎn)程控制。通過(guò)GPIB線(xiàn)纜將計(jì)算機(jī)、數(shù)字多用表和被測(cè)多功能標(biāo)準(zhǔn)源組建成一個(gè)GPIB通訊網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上通過(guò)遠(yuǎn)程控制指令完成儀器的參數(shù)設(shè)置、功能選擇、數(shù)值讀取等功能。

2 開(kāi)發(fā)工具介紹

LabVIEW是高效圖形化應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境，結(jié)合了簡(jiǎn)單易用的圖形化開(kāi)發(fā)方式和靈活強(qiáng)大的編程語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。它可以提供直觀明了的圖形化開(kāi)發(fā)環(huán)境、開(kāi)放且符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件、內(nèi)置編譯器加快運(yùn)行速度、多平臺(tái)兼容、可與大量硬件接口（I/O）緊密結(jié)合。

3 系統(tǒng)性能及軟件功能

3.1 系統(tǒng)性能

多功能標(biāo)準(zhǔn)源自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)利用更高精度的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備完成對(duì)多功能標(biāo)準(zhǔn)源的檢定和校準(zhǔn);能夠?qū)崿F(xiàn)多種標(biāo)準(zhǔn)源的檢定和校準(zhǔn)功能;能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能的測(cè)試，包含直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、直流電阻等測(cè)試;要求能夠設(shè)置需要檢定和校準(zhǔn)的量程和數(shù)值;要求能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化檢定和校準(zhǔn)過(guò)程;要求能夠自動(dòng)生成多種形式的記錄、證書(shū)等報(bào)表。

3.2 軟件功能

1）系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)，要求用戶(hù)名和密碼進(jìn)行登錄，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性

2）系統(tǒng)需有參數(shù)設(shè)置功能，能夠設(shè)置校準(zhǔn)與檢定的檢定/校準(zhǔn)點(diǎn)與量程

3）系統(tǒng)需有多功能檢定/校準(zhǔn)功能，能夠?qū)Χ喾N設(shè)備進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)

4）系統(tǒng)需有自動(dòng)檢定/校準(zhǔn)功能

5）系統(tǒng)需有自動(dòng)報(bào)表生成的功能

4 系統(tǒng)主界面及功能實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)主界面

在成功登錄自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)后，會(huì)自動(dòng)彈出對(duì)話(huà)框，提示登錄成功。點(diǎn)擊確定按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)主界面，如圖3所示。

在系統(tǒng)主界面中，可以輸入本次測(cè)試的基本信息，包含溫度、濕度、電源電壓、檢定員、校驗(yàn)員、技術(shù)負(fù)責(zé)人等;也可以輸入多功能標(biāo)準(zhǔn)源的基本信息，包含標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)、型號(hào)、編號(hào)、證書(shū)號(hào)、證書(shū)有效期、測(cè)量范圍、測(cè)量不確定度以及檢定校準(zhǔn)的依據(jù)文件等信息;可以選擇更改測(cè)量設(shè)備與被測(cè)設(shè)備的地址信息;可以選擇即將被測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)源的名稱(chēng);可以對(duì)即將測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行參數(shù)配置，包含功能配置、測(cè)試點(diǎn)配置等。

4.2 功能實(shí)現(xiàn)

在設(shè)置完上述功能后，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，可以調(diào)用被選定設(shè)備檢定/校準(zhǔn)的子界面，如圖4所示。在該界面中，點(diǎn)擊右側(cè)的功能鍵完成想要的功能，包含開(kāi)始測(cè)試，暫停測(cè)試，報(bào)表生成，退出子程序等功能;在該界面中，可以對(duì)被測(cè)設(shè)備的基本信息進(jìn)行填寫(xiě)和修改;可以選擇生成報(bào)表的格式;可以選擇是生成檢定原始記錄和檢定證書(shū)、檢定原始記錄和不合格通知書(shū)、校準(zhǔn)原始記錄和校準(zhǔn)證書(shū)等三種不同的文件。

在該界面中，可以填寫(xiě)被測(cè)件的名稱(chēng)、型號(hào)、制造單位、編號(hào)、委托方、檢定地點(diǎn)、證書(shū)號(hào)、管理類(lèi)別、允許誤差;系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別檢定日期和有效日期，有效期為一年;系統(tǒng)中顯示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)：空閑等待中，表示系統(tǒng)還沒(méi)有開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試，等待測(cè)試指令;測(cè)試中表示系統(tǒng)正在進(jìn)行測(cè)試，這時(shí)不要進(jìn)行退出程序和報(bào)表生成的功能。

5 結(jié)論

本文介紹了基于LabVIEW的多功能校準(zhǔn)源自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)是以GPIB通訊為核心的一套自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)校準(zhǔn)、測(cè)量數(shù)據(jù)處理、記錄證書(shū)等自動(dòng)生成及打印功能。該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能可靠，操作簡(jiǎn)便，不易出錯(cuò)，易于擴(kuò)展，可根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，以便在后續(xù)的測(cè)量中進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，具有極佳的經(jīng)濟(jì)利益。

參考文獻(xiàn)

[1]王一麗等.多功能標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)方法的研究[J].電測(cè)與儀表，2016，15A（53）：15

[2]陳樹(shù)學(xué)，劉萱. LabVIEW寶典[M].北京：電子工業(yè)出版社，2018