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虚拟仪器在校准过程中发挥的作用

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2018-03-12 14:20????浏览量:

测量设备校准

随着计算机总线技术和自动控制技术的发展,工业生产逐步实现自动化和智能化,生产设备也大多采用App控制实现远程操作,同时大规模企业与日俱增,计量器具批量检测要求不断涌现。为了保证仪器仪表的良好计量特性,测量设备校准市场对计量部门的量值溯源提出了现场检测、在线检测、远程检测、批量检测等新要求,这些利用传统仪器是不能满足的,而将虚拟仪器应用于计量检测,可以很好地解决这些问题。
 
1 虚拟仪器基本概念
虚拟仪器是基于计算机的仪器,是以通用的计算机硬件及操作系统为依据,利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的App,实现各种仪器功能。由于其具有高性能的处理器和高效 I/O口,可实现在高速存取数据的同时,实时进行复杂的分析计算。与传统仪器相比,虚拟仪器在智能化程序、分析计算能力、性能价格比、可操作性等方面都具有明显的优势 [1] 。目前,在这一领域,使用较为广泛的计算机语言是美国 NI 企业的 LabVIEW,它是一种图形化的编程语言,编写程序不需要代码,大部分是术语和图标的组合,操作简单方便。
 
2 虚拟仪器在计量检测中的应用
2. 1 广阔的应用范围
虚拟仪器在计量检测中具有广泛的应用,以其编程简单、携带方便、可实现自动控制等特点,应用于电磁计量、无线电计量、热学计量、流量计量和力学计量以及环境计量和能源计量等多个领域。虚拟仪器系统可模拟传统的电子仪器、任何特定参数的信号、含有特定信息的运动物体、各种环境条件、任意错误的发生等。
2. 2 实现自动计量和批量计量
虚拟仪器应用于计量检测,使检定或校准实现自动化和批量化,大大提高工作效率。通过App控制,可实现检测工作自动运行,同时通过程序设计实现用一套计量标准同时检测多个被检器具。以数字多用表的校准为例,传统的校准方法是利用多功能标准源输出直流电压、直流电流、交流电压、交流电流和电阻等信号,分别校准数字多用表的各个测量功能,而每个测量功能又分若干个量程,每个量程至少要取 3 个点进行校准,这样一来数字多用表的校准非常繁琐,而且一次只能检测一台仪器。如果采用虚拟仪器技术,可将多台数字多用表和同一台多功能标准源按照 “电压并连,电流串连”的原则连接,用LabVIEW 语言编写程序,通过计算机的控制就可实现数字多用表的自动化检测,使繁琐的检测立即变得简单容易。若将多台数字多用表并联,可实现电压的同时校准,串联可实现电流的同时校准,实现批量校准.
 
3 实现在线计量和现场计量
随着自动控制技术的发展,工业生产中越来越多的计量仪表需要在线检测。由于虚拟仪器是基于计算机和模块化硬件,利用App模拟传统仪器的,所以可把多台仪器集成在一个虚拟仪器的机箱上,再配套一套操作系统或一台便携式计算机,就可方便地实现在线检测和现场检测 [2] 。这样对诸如信号发生器、频谱分析仪等需要多台计量标准设备的仪器仪表和在生产线上工作的仪表进行检测,只需一台安装了相应计量标准功能的虚拟仪器即可,免去了携带传统仪器种类繁多、体积庞大的麻烦。只要将所需功能集成在一个机箱中,通过程序控制即可满足在线检测和现场检测的需求。2. 4 实现远程计量和无线计量随着人们环境保护和节能减排意识的增强,近几年环境计量和能源计量得到了广泛关注。由于其计量对象的特殊性,环境计量和能源计量不能像传统仪器计量那样用某种计量标准进行测量,它需要实时监测多个现场的多种参数,采集大量数据,进行统计分析处理,最后做出判断。基于虚拟仪器技术的远程检测,辅以相关通讯技术和图像处理技术,使得环境计量和能源计量变得轻松而简单。如在钢铁生产中要采集铁水的温度变化情况,而铁水高温具有高危险性,不便检测人员接近,也不能用普通的温度计测量,此时就可以用虚拟仪器加温度信号传感器,远程操作,在安全位置观察铁水温度变化。另外,还可通过 LAN 口或 WiFi 等方式进行网络传输,实现网络检测。不仅有一些在危险环境中的检测变得安全方便,同时也为传统仪器的计量检测提供了一种全新的计量方法。3 虚拟仪器可防止计量检测中错误事件的发生3. 1 防止人为篡改数据 保证结果准确可靠虚拟仪器工作是程序的实行,只要原程序不改变,检测的数据就无法改变,可通过自动保存测量数据、自动出具检测报告等防止人为修改数据。3. 2 防止检测错误 保证过程准确无误只要程序编写正确,虚拟仪器将自动设置各个参数、自动进行检测、自动计算不确定度、自动判断检测结果。检测将按照程序严格实行,不会由于人为疏忽造成检测错误。如用数字多用表测量 10Hz 交流电压时,为了实现准确测量,FI-ITER 应选择 10Hz 或 1Hz,采样率应选 10NPL 或更大,若检测人员忘记选择,则测量结果与实际值将存在较大误差,给出错误数据; 如采用虚拟仪器测量,系统会自动设定这些参数,不会因设置错误而造成测量不准确。3. 3 防止操作错误 保护人员和设备的安全利用虚拟仪器进行计量检测,可防止因人为错误或意外事故对检测人员的伤害和仪器设备的损害[3] 。如用最大输出电压为 1000V 的交流电压源检测一台最大测量值为 750V 的数字交流电压表时,检测人员习惯性加入 1000V 电压 (以为是直流电压),这必将造成电压表的损坏。若采用虚拟仪器就可将电压源的最大输出设置成 750V,就不会因为意外而造成事故; 或者设置电压超过700V 时,弹出警告对话框 “危险! 电压过高”,提示操作人员谨慎操作。
 
在线检测、自动检测和远程检测是当今检测市场的迫切要求,也是计量发展的必然趋势,而虚拟仪器是实现在线检测和自动检测最为有效的工具,虚拟仪器必将推动计量技术的发展,必将在计量检测中广泛应用。

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