数字万用表自动检定在电厂中的应用研究

张轩 苏亚萍

摘 要

数字万用表是基于之前数字式仪表的发明基础上，跟随数字信号处理技术和数字计算机的产生，形成的以微型计算机作为测量系统的检测方式，能够有效进行数字运算，信息处理，在实验室、工厂生产等多个领域应用广泛。然而，所有仪器都会有老化和漂移现象，数字万用表也不能免除，且随着万用表使用频率增加，准确性要求提高，数字万用表自动检定系统也因此产生。本文将围绕数字万用表及其自动检定系统的结构，使用流程和其在电厂的应用进行详细讨论。

关键词

数字万用表;数字万用表自动检测系统;电厂

中图分类号： G01R31/00               文献标识码： A

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

数字万用表可检验交流电压、交流电流，直流电压，直流电流，电阻、二极管、晶体管等参数，通过数字化测量技术，是将连续模拟量转化为具有间断性的离散化数字，进行测量，计算和显示的仪表。台式或实验室式数字万用表一般可以显示五位半到八位半的测量读数，而手持式普遍在三位半到四位半，少数达到五位半。为保证数字万用表测量准确性，国家检定规程显示每12个月须进行一次周期性检测。实验室式和台式数字万用表价格昂贵，设备要求高，采集水准高，大部分已实现自动化检定，配备自动检定/校准系统。手持数字万用表自身不携带程控接口，设备较前两种更为简化，一般须人工操作进行检定，但是现已有研究者研制出手持数字万用表自动检定系统软件，改变传统人为检定局面。

1 数字万用表及其自动检定系统的结构和意义

数字万用表是由数字电压表和指定功能转换电路组成，其中，数字电压表是万用表核心，由电容器、电阻器、显示器组成的数字万用表表头和A/D转换器集成。台式或实验室式数字万用表自动检定系统分为软件和硬件部分，其中软件是配套校正系统，而硬件由打印机、装有GPIB（即IEEE488）控制卡计算机、5520标准源、GPIB 电缆、待检定/校准数表五个部分组成。手持数字万用表与以上两种不同，无需硬件部分，仅使用软件系统，通过VC++6.0平台，采用计算机字符识别技术和图像处理技术，结合摄像头，实现手持式数字万用表的自动检定或校准。

数字万用表的自动检定系统可以降低人工成本、提高工作效率、确保检定/校准的准确性，维护万用表的使用，及保证万用表使用水准。同时，数字万用表应用范围广泛，例如在电厂中，万用表可在电力生产多个环节进行使用，不仅能协助工作人员对机器进行安装维修，更能减少其生产风险。这种广泛性应用，让数字万用表对于试验检测、工厂设备检测、电路检测等环节起决定性作用，但是由于仪器元件老化、漂移等原因，万用表对于以上检测工作检定技术指标会有所偏离，直接影响实验效果或者后续设备使用。因此，应运而生的自动检定系统能有效减少人工检定时间，使计量工作更为可靠、迅速、高效、准确，且更快恢复数字万用表的稳定性和准确性。

2 数字万用表及其自动检定的使用

2.1 数字万用表的使用

电器电流、电压、电阻的测量是数字万用表的一般使用方法，可打开开关，通过机械式开关切换功能选项;以转换开关切换量程。具体来讲，检测电流及电阻，可通过将红表笔（正极）分別插入10A孔和V/Ω孔，将黑表笔（负极）插入COM孔;测试电容，须使万用表设至CAP档，将电容器直接插入电容检测座中。除了以上数字万用表的基本方式以外，万用表仍有很多特殊使用技巧，例如万用表可做感应器使用，测试稳压管稳定、利用电容当测定电感等。其中，万用表作为感应器使用技巧中，可通过将疑似受损电缆或电线连至220V火线上，然后把万用表拨至AC2V档，一手捏住黑表笔，用红表笔沿使用中的电线或电缆绝缘皮前进，此时显示电压表示均衡不改变，则没有破损，如若行至某处，电压突然下降，则该处向前两厘米处为电线（电缆）的断点所在。除此之外，数字万用表其他应用将在本文第三部分即万用表自动检定在电厂中的应用中详细阐述。

2.2 万用表自动检定系统的使用

数字万用表使用自动检定系统工作前，需进行准备工作：把被测万用表与计算机及多功能校准器用GPIB线连接起来，设置默认打印机以便打印原始记录等。以5520A校准器和台式万用表为例，当需要校准器检定万用表电阻参数是否准确时，应如图1，将四线插入对应孔。

如需要校准器检定手持数字万用表，则需要另一种方式连接。校准器插线方式保持原状，根据手持万用表特殊设计，将两线叠加，采取两线补偿测量方法，并行插入多用表COM和V/Ω孔。这种方式与普通两线测量方式相比，能有效提高数字多用表检定准确度。其次，如若进行电流测定工作，则可将手持数字万用表mA/μA孔与校准器AUX孔进行连接，检定万用表检测电流输出准确性。

3 数字万用表及其自动检定在电厂中的应用

电力生产过程中，不可避免产生风险，即风险与安全在系统中并存，所以进行风险管理，对于涉及资金庞大的电力生产企业单位是重中之重。而在风险管理的第一步就是风险识别，这关键性步骤，就需要数字万用表进行辅助。除此之外，数字万用表同样适用于电力生产前期和过程中，生产设备的安装以及维修。因此，作为保障万用表正常工作和测量准确性的自动检定系统，在电厂的电力生产中也拥有十分重要的地位。

3.1 数字万用表自动检定在电厂风险把控的应用

电力生产安全风险受人为、环境、生产设备三因素影响，产生如环境污染的其他火电生产安全风险、火灾爆炸风险、灼烫伤风险、机械伤害风险和触电风险等五种危险情况。在这些风险中，有几种风险可通过使用数字万用表，提前识别，提早防护。例如触电风险这一重要安全危机，便可以通过使用数字万用表进行把控。

具体而言，触电风险包含低压电源触电风险、电气设备出点风险、感应电压触电风险和高压电源出点风险四个类型。国内将“安全特低电压”设置在36V，然而在一般电力生产过程中，常用电源为高压电源，如330KV交流电、110KV交流电、500KV交流电、750KV交流电等;而有些企业采取的低压电源，也远高于国家规定安全电压，常用有400V交流电、220V直流电、220V交流电、110V直流电等。因此，在员工使用或维护设备电源时，电压、电流不稳定或短路，可能会引起严重触电危害。所以，使用数字万用表在生产之前或定期检测设备电压、电流数值，对于评判其稳定性有决定性效果。

除高压或低压触电风险以外，电气设备也有触电风险。风险起因之一就是高负荷用电。数字万用表定期测定电气设备电压使用量，也可有效防止高负荷用电的情况。数字万用表也可测定稳压管的稳定值，可以通过这种应用有效保证电压平稳，预防电压猛增导致的触电风险。电压猛增会导致瞬间过压现象，造成过压环境。过压环境看似不会造成人员伤亡，但是当其作用在高压电源上，就会加大伤害产生持续损害。

其次应通过微动开关，使電容C充电，然后测稳压管D两端电压，此时的指数就是稳压管的稳定值。当然有一部分风险起因是在设备维修过程中，在这种情况，万用表如何应用，将在接下来的段落中，进行详细讨论。

3.2 数字万用表自动检定在设备安装、维修中的应用

数字万用表除基本功能外，一般不能直接测量应用设备的功放、电路、电容等，但是利用蜂鸣器档，可给数字万用表增加检验交流通路、作为信号发生器等作用。当使用数字万用表检验交流通路时，具体操作过程仅需将A表笔和B表笔连接在交流通路的始末端，如蜂鸣器鸣响则通路顺畅，反至则不畅。这种应用可顺利在设备安装中检验机器通路是否顺畅。

数字万用表在电气生产过程中，最频繁、最普及的应用是在设备的维修之中。数字万用表作为信号发生器，主要用于检验多级放大电路是否存在故障。具体应用操作流程，首先确保电路接通电源使其处于工作状态，其次，将A、B表笔任意一个，连接至放大电路最后一级输入端，用扬声器或示波器检验末级是否有1kHz的输出信号，如有则是上一级放大电路出现故障，如没有则是本级出现故障。

数字万用表的基本使用功能中有检验电阻这一测量功能。工作人员可使用万用表定期检测电压互感器一次侧和两次侧的直流电阻，预防因电压互感器内阻抗小导致的PT短路，防止PT回流产生巨大电流，造成人员触电伤害。

从上文数字万用表的特殊应用中显示，万用表还可以检验电线或者电缆的损坏位置，对于电线（电缆）维修更换提供良好数据支持。

综上所述，数字万用表在电厂的应用，总体分为触电危险排查防空和设备安装维修两个大方向。工作人员可利用数字万里表基本功能中的电阻测量对电压互感器进行检验，预防PT短路，导致设备故障和人员伤害。也可进行小幅度改良，增加测量交流通路通常与否和放大电路故障所在层级。与此同时，随着科技发展，技术更迭，数字万用表的自动检定系统也在进行改善，传统自动检定系统增添XML系统，对原本的检定软件进行优化，满足多型号、多规格数字万用表的需求。

参考文献

[1]龙志斌.手持式数字多用表自动检定系统设计，西安电子科技大学工程硕士学位论文，2010.

[2]邓小云.数字多用表自动鉴定系统的关键技术研究，福建师范大学全日制学术学位研究生硕士学位论文，2014.