永利电玩城

数字示波器自动校验系统的研制

编辑:永利电玩城????来源:未知????发布时间:2020-02-17 09:19????浏览量:
0 引言
数字示波器广泛应用于科研、教学和日常生产中电学参量测量, 数字示波器测量数据准确与否、波形是否失真, 直接影响科研、教学和日常生产进展。按照 GJB 7691 - 2012《数字示波器检定规程》要求,数字示波器需定期开展计量校验。当前数字示波器仪器校验过程存在校验项目多、数据量大、耗时长( 达 8小时) 、动作繁复、易产生人为误差等难题。[1]
 
随着数字示波器智能化水平的提高, 带有通讯端口的数字示波器越来越多, [2] 借助 LabVIEW App对示波器校验器、数字示波器进行控制和数据采集,研制一套数字示波器的自动校验系统, 该系统主要由标准器、示波器自动校验App及其载体、通讯电缆和被检示波器组成, 通过数据处理, 实现误差检测、数据剔除、测量不确定度评定、原始记录和仪器校验证书自动生成, 缩短数字示波器的溯源时间, 提高数字示波器的计量效率。[3] 该系统针对不同型号数字示波器分别编程, 可实现泰克企业生产的 200 系列、1000 系列、2000 系列和 3000 系列以及安捷伦企业生产的 3000系列、4000 系列、5000 系列和 6000 系列等[4 - 5] 常用型号数字示波器的自动校验。同时, 具有历史数据查询功能, 方便后续利用大数据分析技术, 预测被检示波器的性能变化。[6]
 
1 系统设计
1. 1 设计依据
按照 GJB 7691—2012《数字示波器检定规程》的规定, 选用标准发生器法, 开展数字示波器直流增益、直流偏置、频率带宽、时基、上升时间、过冲、输入电阻等项目的自动校验检定工作。本底噪声、通道隔离度、通道间延迟时间差、输入电容等项目为非周检项目, 暂未开展自动化计量设计。[7 - 8]触发灵敏度、校验信号、探极衰减比等项目测量过程需更换测试线缆, 难以实现自动化计量, 暂未开展自动化计量设计。
 仪器校验
1. 2 系统硬件
为提高数字示波器计量效率, 设计了一套基于LabVIEW App开发的数字示波器自动校验系统, 该系统主要由硬件系统和自动计量App组成。硬件系统包含标准器、被检数字示波器、计算机、通讯线缆和打印机等, 标准器选用 FLUKE 9500B 型示波器校验器( 含 9510 探头和 9530 探头) , 能够满足带宽在1GHz 以下数字示波器的校验需求, 被测示波器包含泰克、安捷伦( 是德) 等企业生产的通用型号示波器, 计算机和打印机采用一般配置即可, 通讯线缆主要由 GPIB 通讯线缆、LAN 通信线缆、USB 通信线缆、RS - 232 通信线缆等组成, 数字示波器自动仪器校验系统如图 1 所示。[
 仪器校验
1. 3 App平台设计
数字示波器自动仪器校验系统采用 LabVIEW 图形化编程语言开发, 模拟人工校验过程, 并提供开放性的检测流程, 仪器校验人员可根据需求, 选择校验项目, 开展自动化检测。采用模块化的设计理念, 所开发的App具有操作简单、性能稳定、人机交互友好、扩展性强的优点, 可实现校验项目和校验点编辑、自动校验、数据处理、原始记录和证书生成等功能, [10] 具体实现程序如图 2 所示。示波器首次采用该自动系统检测时, 首先点击主界面上“校验前准备”按钮, 将被检示波器的技术指标录入自动校验系统, 计算出每个仪器校验点的允许误差限, 用于测量结果的合格判断。
 
其次, 点击“选择通道和校验项目”, 选择相应的测试通道、校验项目和校验探头, 开始所选校验项目的自动校验。若客户要求出具仪器校验证书, 还需评定各校验点的测量不确定度。重复性作为测量不确定度的重要分量之一, 需要计算。为得到测量结果的重复性, 将每个仪器校验点重复测量 10 次。运行数据处理模块, 将每个仪器校验点的 10 个测量值, 运用狄克逊( Dixon) 或格拉布斯( Grubbs) 准则剔除异常值, 保证测量数据的可靠性。在剔除异常值后, 计算测量值的重复性,用于测量结果的测量不确定度评定。
 
再次, 通过对测量数据的误差计算与测量不确定度评定, 运用合格判定规则, 判断测试数据合格与否, 点击“原始记录”或“仪器校验证书”, 系统可生成相应原始记录或校验证书。
 仪器校验
最后, 在自动仪器校验结束后, 点击“退出系统”, 退出自动校验系统, 具体流程如图 3 所示。该自动校验系统采用 LabVIEW 模块化编程理念, 根据设计功能, 将标准器和被检示波器的底层驱动进行封装, 使程序简洁易读。并根据各个功能和校验项目, 分别采用不同的选择结果, 使测量结果不会相互影响, [11] 数字示波器自动仪器校验系统App主界面如图 4 所示。
 
2 功能验证
为验证自动校验系统的功能, 依据 GJB 7691—2012《数字示波器检定规程》, 分别对安捷伦企业生产的 DSOX - 3052T 型数字示波器进自动校验和手动校验, 对比不同校验方法的测量数据。校验项目选择直流增益, 仪器校验点选择垂直偏转系数 5mV /div、50mV /div、500mV /div、1V /div 和 5V /div, 测量数据如表 1 所示。根据表 1 中数据, 对比自动测量数据和手动测量数据可知, 两种校验方法测量数据之差不大于最大允许误差绝对值的 1 /3, 从而验证了该自动校验系统算法的准确性。同时, 记录自动校验和手动校验耗时, 手动校验耗时约 8 小时, 自动校验耗时约 2 小时, 大大提升了数字示波器检测效率。
 仪器校验
3 结束语
本文详细先容了一种基于 LabVIEW 的数字示波器自动校验系统, 该自动仪器校验系统具有技术指标输入、自动校验、异常值剔除、误差计算、测量不确定度评定、合格判定和报告生成等功能, 可实现数字示波器的自动校验。经验证, 所研制的数字示波器自动仪器校验系统人机交互友好、算法准确、性能稳定、可减小人为误差、减轻工作强度, 检测效率提升约 4倍, 具有广泛的推广应用价值。

相关资讯推荐

Copyright @ 2002-2017 永利电玩城 版权所有
XML 地图 | Sitemap 地图