数字多用表自动化测试系统的应用

张 立，胡旭升，张 秦，耿建坡，孙振亮

(河北省电力研究院,石家庄 050021)

数字多用表、多功能标准源的检定、校准数据是计量测试领域的重要参数之一。目前数字多用表、多功能标准源基本都带有程控接口(GPIB接口或RS232接口)，程控功能的应用越来越广泛[1]。但正常的手动检定并不能对接口部分的功能进行检查。计量检定中的数据记录、处理、证书打印等要经过繁琐的步骤和较长的时间，不但测量的工效低，而且数据的准确性会受到一定的影响。

随着计算机技术和虚拟仪器技术在计量领域的广泛应用，可以充分发挥可程控计量仪器的先进功能。数字多用表自动化测试系统利用NI公司的Labview 8.2作为软件开发平台，采用DATRON公司的标准源4808对数字多用表进行自动化计量测试。应用该系统对34401A、2000、7061、7151、8505、1081、1061、FLUKE45等型号的数字多用表及多功能标准源进行测试、数据打印、数据管理、系统维护等功能时，人机对话简单、方便，测试速度快，保证了量值传递的准确性，满足计量检定规程的要求，在使用中收到较好效果。同时该系统可以兼容其它多种型号的数字多用表、多功能源，具有很强的可扩展性和实用性。

1 自动化测试系统的组成及工作原理

1.1 系统组成

数字多用表自动测试系统主要由多功能标准源(4808型)、计算机、打印机、GPIB接口(IEEE488及RS232)以及相关软件组成，系统的硬件结构如图1所示。

图1 自动化测试系统硬件结构示意

4808型多功能标准源是由DATRON公司生产的标准源，它可以输出直流电压、直流电流、交流电压、交流电流和电阻的标准信号，检定及校准3位至8位的数字多用表，交、直流的电压、电流及电阻的量程都有与被检通用的数字多用表相对应的量程[2-6]。4808型多功能标准源可以自行校准并保证输出数据的准确性和可靠性，其本身带有GPIB接口，为仪器的可程控性创造了条件。

GPIB接口卡选用NI公司生产的GPIB-USB-HS IEEE488接口卡，计算机通过该卡对GPIB系统进行控制，这在测试系统中被广泛应用。

1.2 工作原理

该系统通过计算机对可程控的4808型多功能标准源和高精度的数字多用表进行程序控制，以实现对数字多用表的自动检测。

计算机通过程序控制4808型多功能标准源发出测量信号，该信号加到被检表的输入端，程序又命令被检多用表采集信号进行相应功能的测量，测量结果经GPIB接口送入计算机进行误差计算，并打印出测量结果和测量误差。

2 自动化测试系统的功能

数字多用表自动化测试系统中引入了计算机技术，对数字多用表自动化测试系统的要求不仅是对手动检测的机械模仿[7]，而且要考虑到利用计算机的特点，去完成手动检测完成难度较大的工作。数字多用表自动测试系统具有的功能如下。

a. 校准。主要满足对34401A、2000、7061、7151、8505、1081、FLUKE45、1061等型号的数字多用表自动校准，该系统拥有灵活的人机对话界面，可自主选择测量项目。

b. 测试。可按24 h指标进行稳定性测试，也可按年指标进行测试。

c. 数据采集。该系统有标准源仪器地址选择功能，数字多用表地址选择功能。可自动控制完成数据的采集、判断、存储。自动化测试系统是固定采样周期采集数据，比手动测量采集数据更准确。

d. 数据处理。可将测量过程中的数据动态显示出来，进行测试数据差限的计算及对数据结果的判断，拥有逐点测量功能和颜色标记功能。

e. 打印。测试完成后可自动生成证书和原始记录，可进行单功能的测量结果的打印，也可进行全功能的测量结果的打印。

f. 自动提示。在一个功能检定测试完成后，有切换功能提示，需要换线时，有换线提示。

g. 开发扩展。用户可以方便地增加所要测试的仪器型号，只需在此系统的目录下创建以所要增加仪器型号为名称的目录，并在创建的目录中，分别创建“测试文件”、“指标”2个目录，根据所要增加仪器的功能，修改指标文件。

3 自动化测试系统的应用

测试仪器为标准源4808，选择1台34401A数字多用表，用本套自动化测试系统进行检定，可测试直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、直流电阻。在测试过程中，操作者操作相应仪器根据提示完成相应的测试，程序将自动运行。

3.1 校准系统预热

标准源4808和被测数字多用表开机预热1～2 h。以保证仪器信号的稳定性和校准数据的可靠性。

3.2 硬件连接检查

硬件连接完成后，启动计算机，运行物理地址搜寻软件，搜寻整个测试系统的物理地址分配情况，注意在设置被检表的物理地址时不要与4808的物理地址发生冲突，以免影响系统的正常运行。

3.3 测试设置

系统启动后，进入测试系统主界面，进行测试参数的设置。对于某型号数字多用表首次检定要进行5个参数的检定，在“基本功能选择”中点击选中需要测试的项目。将“首次测试”标签选项选择到“是”，则自动测试系统将测试的数据结果直接保存；如选择到“否”，测试数据将不被覆盖。然后单击“4808地址设置”按钮，在弹出下拉框中选择源4808的GPIB地址。单击“被检表地址设置“按钮，在弹出下拉框中选择数字多用表的GPIB地址。全部设置结束后，点击”确认设置“按钮，启动”开始测试“按钮，系统即进入数据采集动态显示界面。

3.4 数据采集动态显示

根据被检某型号数字多用表的指标文件(该文件中包括某型号数字多用表的技术指标和对检定点的设置)进行数据采集和误差分析。测试数据合格时，其颜色是黑色，测试数据不合格时为红色显示。

3.5 报告制作

测试结束后，会弹出测试完成对话框。这时可点击“报告制作”按钮，开始制作证书，输入相关信息后，点击“生成证书”按钮，即完成整个检定操作过程。

3.6 性能验证

在相同的环境下，分别采用自动测量方法及手动测量方法对34401A数字多用表进行检定测量，比较测量结果，见表1。

表1 自动与手动测量结果比较

由表1可以看出，自动测量没有改变数字多用表的采样位数，与手动测量结果基本一致。不一致的点也只是末位有所不同，这是由34401A本身的采样结果及重复性、稳定性造成的。这一点说明自动测试系统检定数字多用表的可行性和准确性。

自动测试的信息量和采集量要比手动测量大，这主要体现在交流电压的测试中，由于人力劳动的局限性，手动测量通常只检定3个频率的交流电压值，自动测试系统则可以采集被检表在各个频率段处的交流电压值。在数据处理及误差计算的速度方面，自动比手动更占优势，从而节省了劳动时间，降低了劳动强度，使工作条件更加人性化。

4 应用注意事项

4.1 标准源4808的量值溯源

系统可分为表检源和源检表2种类型[8]，源检表即前面所介绍的对数字多用表进行的自动化计量测试，表检源采用多功能传递标准4950对标准源4808进行自动化测试，保证标准源4808的量值可靠性及可溯源性。

4.2 地址配置应正确

硬件连接检查过程中要保证设置正确的地址配置，否则会引起该系统不能正常工作。

5 结束语

数字多用表自动测试系统是计算机技术、软件技术及通信技术的有效集成。其突出特点是自动化程度高、兼容性能好、测量精确、数据处理迅速、信息吞吐量大和实时性高。自动化测量与手动测量相比，自动测试不影响数字多用表的测量位数及测量结果，而且能够高效率捕捉所需测试数据，可进行自动、快速、精密的测试，消除了各种人为误差，削弱了测试过程的随机误差及系统误差，提高了数字多用表计量测试的自动化水平。

参考文献：

[1] 杨安福，陈长龄.电子仪器接口技术[M].成都：电子科技大学出版社，2002.

[2] JJG 724-1991，直流数字式欧姆表检定规程[S].

[3] JJG 315-1983，直流数字电压表检定规程[S].

[4] JJG 598-1989，直流数字电流表检定规程[S].

[5] JJG 34-1999，交流数字电压表检定规程[S].

[6] JJG 35-1999，交流数字电流表检定规程[S].

[7] 陈宇峰.数字多用表自动化校准系统[J].今日电子，2008(10)：84-86.

[8] 李庆先，何 凯，温晓辉.数字多用表自动检定校准系统研究[J].仪器仪表标准化与计量，2007，23(4)：38-40.