電子儀器自動檢定/校準/測試平臺的製作方法

2023-06-01 22:58:11

專利名稱：電子儀器自動檢定/校準/測試平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子儀器自動檢定/校準/測試平臺。
背景技術：
隨著科學技術的高速發展，電子測量儀器也在不斷地向數位化、智能化、
高度集成化、可程控化、多功能化發展；許多儀器內置計算機主板，多項功 能並存，並且配備多種通訊接口；計算機技術、傳感器技術的應用，使計量 測試儀器的專業界限也逐漸趨於模糊， 一臺儀器就象一個實驗室。如FLUKE 的5520多功能源可以校準電磁專業的多用表、功率表、電流表、電力諧波分 析儀等，也能校準熱工專業的溫度計、數據釆集器等，還能作為無線電專業 的電子電壓表、示波器的測量標準，如配上專用測量探頭還可以測量壓力。 因此，常規的手動檢定/校準工作面臨兩大難題
(1) 測量功能多、數據量大；導致標準配置複雜，從而提高了對人員的 要求(可能跨專業)。
(2) 存在難於實現或不可能實現的檢定/校準項目(相同的測量標準、 人員)。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對現有技術的不足，提供一種電子儀 器自動檢定/校準/測試平臺，達到智能化的測試流程控制。
為實現上述目的，本發明釆用的技術方案是 一種電子儀器自動檢定/校
準/測試平臺，包括以下模塊
儀器接口模塊用於實現計算機和電子儀器的I/O通訊功能； 資料庫管理模塊用於保存、維護電子儀器的相關信息，組織、管理自
動檢定/校準過程用到的信息；
檢定/校準/測試流程編輯模塊提供用戶輸入或修改檢定/校準/測試流程
內容的功能，為檢定/校準/測試流程的執行做準備；
流程解釋執行模塊用於根據所述檢定/校準/測試流程記錄的步驟，對連 接的電子儀器，包括測量標準儀器和被檢定/校準儀器發送程控指令，控制測 量標準儀器對被檢定/校準儀器的輸出信號進行測量，並對測量結果進行記錄;
程控指令測試模塊提供接入電子儀器掃描功能和系統通訊路徑管理、 資源屬性設置及讀取、資源事件管理和儀器指令/數據讀寫功能；
數據處理輸出模塊用於實現所述測量結果的運算、技術要求符合性判 斷與測量結果的不確定度的計算和輸出；
所述儀器接口模塊外接電子儀器，儀器接口模塊將檢測到的電子儀器信 息傳遞給檢定/校準/測試流程編輯模塊、流程解釋執行模塊和程控指令測試模 塊並且接收返回信息，檢定/校準/測試流程編輯模塊、流程解釋執行模塊和程 控指令測試模塊的輸出端和數據處理輸出模塊連接，對檢定/校準/測試過程進 行處理並將結果輸出給輸出模塊，檢定/校準/測試流程編輯模塊、流程解釋執 行模塊和程控指令測試模塊和資料庫管理模塊連接，用於在檢定/校準/測試過 程中設置和調用資料庫管理模塊中的數據信息。
本發明電子儀器自動檢定/校準/測試平臺，所述儀器接口模塊釆用VISA IZO函數庫實現對GPIB、 RS232、 TCP/IP和USB接口的兼容。
本發明電子儀器自動檢定/校準/測試平臺，所述資料庫管理模塊中保存 電子儀器設備資料、用戶設定的檢定/校準/測試流程、用戶設定的測量功能和 檢定/校準方法的信息。
所述接入電子儀器掃描功能為程控指令測試模塊打開與默認資源管理 器的會話通道，查詢系統中所有與指定接口類型符合的設備資源，得到設備 個數和設備地址描述字符串數組，根據設備地址描述字符串建立一個設備的 會話通道，取出下一個設備的地址描述字符串，直到取出所有設備的地址描 述字符串，建立會話通道過程結束。
所述平臺通過區域網實現共享。 因此,通過上述技術方案可以達到以下效果
1、 解決了 GPIB接口卡及多種其他接口 (RS232、 TCP/IP、 USB)的
兼容問題，特別是解決了通過計算機網絡來操控測量標準或被測儀器的能力；
2、 支持區域網聯機共享且具有與用戶計量管理資料庫對接的能力；
3、 解決了不同測量標準、不同被測儀器的兼容問題，系統軟體和具體 儀器資源無關、特別是與檢定規程或校準方法無關；
4、 系統具有自動管理檢測系統計算機資源(在用儀器型號及測量系統 中各儀器地址的能力)；
5、 操作人員無須學習任何程式語言就可以設計測試流程開發新的自 動檢定/校準/測試系統，操作方便，具有完整的證書輸出能力，且用戶可以修 改測量結果的輸出格式；
6、 自動測量不確定度。


圖l為本發明電子儀器自動檢定/校準/測試系統框圖； 圖2為本發明測試平臺模塊結構示意圖； 圖3為本發明測試平臺檢定校準過程流程圖； 圖4為本發明測試平臺接入儀器掃描流程圖； 圖5為本發明測試平臺程控指令測試流程圖； 圖6為本發明測試平臺測量結果運算流程圖。 附圖標記說明
l一計算機； 2—標準接口； 3 —測量標準儀器；
4一被檢定/校準儀器； 5—其他測量標準； 6 —檢定/校準/測試流程
7—流程解釋執行模塊；8—程控指令測試模塊；9一數據處理輸出模塊；
IO—儀器接口模塊； ll一資料庫管理模塊。
具體實施例方式
如圖l所示組建電子儀器自動檢定/校準/測試平臺系統，該系統包括計算 機l,計算機l通過標準接口 2 (GPIB、 RS-232、 USB、 TCP/IP)與測量標準
編輯模塊;儀器3、被檢定/校準儀器4連接；測量標準儀器3和被檢定/校準儀器4相連， 計算機l還和其他測量標準5連接，其他測量標準5可以有多個。
如圖2所示，本發明測試平臺的儀器接口模塊10外接電子儀器，儀器接 口模塊10將檢測到的電子儀器信息傳遞給檢定/校準/測試流程編輯模塊6、 流程解釋執行模塊7和程控指令測試模塊8並且接收返回信息，檢定/校準/ 測試流程編輯模塊6、流程解釋執行模塊7和程控指令測試模塊8的輸出端和 數據處理輸出模塊9連接，對檢定/校準/測試過程進行處理並將檢定/校準/測 試結果輸出給數據處理輸出模塊9，檢定/校準/測試流程編輯模塊6、流程解 釋執行模塊7和程控指令測試模塊8和資料庫管理模塊ll連接，用於在檢定 /校準/測試過程中設置和調用資料庫管理模塊11中的數據信息。
該平臺包括以下模塊
1) 儀器接口模塊10:用於實現計算機和電子儀器的1/0通訊功能；
2) 資料庫管理模塊11:用於保存/修改電子儀器的相關信息，組織、管理 自動檢定/校準/測試過程用到的信息；
對某一型號的電子儀器(如脈衝信號源)進行檢定規程/校準規範中規定 的各種技術參數的檢定/校準，會用到很多型號的測量儀器以及這些儀器的不 同功能；即使對同一技術參數的檢定/校準，也可以使用不同類型的測量標準。 為了使設計的軟體能夠控制不同種類和型號的儀器進行測量，特別是解決儀 器校準時校準方法無法強制規定的問題；自動檢定/校準平臺的原始碼不能涉 及具體的儀器信息，而把儀器信息全部存入資料庫中。在自動檢定/校準過程 中，軟體通過訪問資料庫中存儲的這些信息來控制儀器，使軟體具有對不同 種類和型號的可程控儀器的兼容性和檢定規程/校準方法的可替換性。
由於自動檢定/校準平臺軟體用到測量標準儀器和被檢定/校準儀器的程 控指令、檢定/校準項目和測量點、誤差上下限等各種信息和數據，使用數據 庫就可以方便、合理、有效的組織、管理這些信息和數據。
3) 檢定/校準/測試流程編輯模塊6:提供用戶輸入或修改檢定/校準/測試 流程的內容，為檢定/校準/測試流程的執行做準備；
該模塊主要提供檢定/校準/測試流程的設計，用規定格式的文本記錄檢定 /校準/測試流程，即能完整的記錄檢定/校準過程中的各種信息，又避免了用 專用語言記錄造成的使用者難以掌握的缺點。檢定/校準/測試流程文本記錄格 式分為兩部分對每個檢定/校準/測試項目的規定和對檢定/校準/測試項目下 每個測量點的規定。
對每個檢定/校準/測試項目的規定，其作用範圍是這個項目的每個檢測
點。格式規定為項目名l標準名l標準功能名l被測功能碼或名l基本設置l被測 ON碼l被測OFF碼l提示IXXXXIf(x,y，z)l表格號ll調零或自校準功能(如有)。
對檢定/校準/測試項目下每個測量點的規定，其作用範圍是這個項目的一 個測量點。格式規定為標稱值，頻率/倍乘/偏差等|標準分功能名|標準設置| 被測輸出設置/測量碼或參數l技術要求l結果小數位數，測量結果係數l基本設 置(如有變化)#。
注"碼"為程控或擴展命令；"名"為數據表中的欄位名。
4)流程解釋執行模塊7:用於根據檢定/校準/測試流程記錄的步驟，對平 臺中的測量標準儀器和被檢定/校準儀器發送程控指令，控制測量標準儀器對 被檢定/校準儀器的輸出信號進行測量，並對測量結果進行記錄。
儀器程控指令可以通過程控指令測試模塊8進行調試，而檢定/校準/測試 流程的組織結構、數據結構、涉及到的各測量標準的功能模塊的數據結構可 以通過本模塊進行調試，調試時只要將所有的測量儀器處於手動測量狀態。
檢定/校準/測試流程是以特定格式的文本形式存儲在資料庫中的檢定/校 準/測試過程表裡的，在進行自動檢定/校準/測試前，要對文本內容進行分解, 解釋為自動檢定/校準/測試軟體需要的各項信息，包括測量項目、測量點、程 控指令等。具體步驟是首先從資料庫中取出檢定/校準/測試流程內容，將該 檢定/校準/測試流程分解為獨立的測量項目，建立測量項目組，系統程序對每 個測量項目的解釋和執行是一樣的。項目的自動檢定/校準/測試流程如圖3所 示。
測量項目用字符串變量存儲在資料庫中，平臺的該模塊對字符串取出並 分解，得到具體檢定/校準/測試工作的信息，建立項目總體數據組和測量點數 據組提供給執行模塊，執行模塊根據這些信息控制儀器進行自動檢定/校準/測試。
根據"檢定/校準/測試流程設計"中的規定，對電子儀器的通訊控制的信 息全部在該儀器的"檢定/校準/測試過程"數據記錄中或通過數據表欄位名關 聯，為了方便的產生執行流程，電子儀器的初始化等一些通用信息與測量標 準的校準器一樣佔有相同的數據欄位。因此，對所有的電子儀器的初始化過 程都是一樣的。
為了實現系統軟體的通用性，在每個測量項目可以對所有用到的測量儀 器進行測量項目的功能設置， 一個測量項目直接與使用的測量標準(校準器 或標準器，最多可以是三個，而標準器在系統中只是手動接入，不需要控制 和調整，沒有測量功能模塊，可以不考慮)的測量功能相對應。測量標準的
項目功能設置就是實現測量標準的基本設置；被檢定/校準儀器的項目功能設 置就是執行項目總體數組中的測量項目功能設置指令(含延時等待擴展指 令)。
測量過程包含"測量點設置與輸出"和"測量標準調整與測量結果獲取" 兩個過程。
測量點設置就是執行測量點數組中該測量點的設置指令(含延時等待擴 展指令)，和總體數組中的被測"開"命令。
測量標準調整與測量結果獲取就是測量功能模塊中指令集的執行。 5)程控指令測試模塊8:提供接入儀器掃描功能和系統通訊路徑管理、 資源屬性設置及讀取、資源事件管理和儀器指令/數據讀寫功能；如圖4所示， 所述接入電子儀器掃描功能通過以下方法實現程控指令測試模塊8打開與 默認資源管理器的會話通道，查詢系統中所有與指定接口類型符合的設備資 源，得到設備個數和設備地址描述字符串數組，根據設備地址描述字符串建 立一個設備的會話通道，取出下一個設備的地址描述字符串，直到取出所有 設備的地址描述字符串，建立會話通道過程結束。
如圖5所示，本發明程控指令測試包括接入的在線電子儀器的搜索和 建立通訊會話，通過讀取資料庫中保存的VISA屬性定義和VISA事件定義， 對儀器進行屬性讀取與設置、儀器指令測試、儀器功能擴展和事件管理；完 成功能後關閉會話通道，釋放系統資源。
6)數據處理輸出模塊9:用於實現測量結果的運算、技術要求符合性判 斷與測量不確定度的計算和輸出。
該模塊包含測量結果的運算、技術要求符合性判斷與測量不確定度的計 算三部分。
測量結果的運算應用於兩個測量位置， 一是測量功能模塊中測量結果的 運算，二是多個測量標準對一個被測參數進行測量時測量結果的運算。測量 結果的算法如圖6所示，運算式輸入，將運算式分解成變量數組和運算符數 組，調用測量數據，將測量數據賦予變量數組，對數組進行運算，計算結束。
為了計算不確定度，必須規範測量結果的運算式定義，通過在資料庫中 設置測量結果運算式及測量結果與測量不確定度靈敏係數之間的關係，對於 高級用戶，還可以隨時增加其內容以滿足檢定/校準的需要。
所述儀器接口模塊10釆用VISA I/O函數庫完成儀器控制程序，實現自 動檢定/校準/測試與設備無關性。
所述平臺通過區域網實現共享，可以連接用戶計量管理資料庫。
權利要求
1.一種電子儀器自動檢定/校準/測試平臺，其特徵在於所述平臺包括以下模塊儀器接口模塊用於實現計算機和接入電子儀器的I/O通訊功能；資料庫管理模塊用於保存、維護接入電子儀器的相關信息，組織、管理自動檢定/校準/測試過程用到的信息；檢定/校準/測試流程編輯模塊提供用戶輸入或修改檢定/校準/測試流程內容的功能，為檢定/校準/測試流程的執行做準備；流程解釋執行模塊用於根據所述檢定/校準/測試流程記錄的步驟，對接入電子儀器，包括測量標準儀器和被檢定/校準儀器發送程控指令，控制測量標準儀器對被檢定/校準儀器的輸出信號進行測量，並對測量結果進行記錄；程控指令測試模塊提供接入電子儀器掃描功能和系統通訊路徑管理、資源屬性設置及讀取、資源事件管理和儀器指令/數據讀寫功能；數據處理輸出模塊用於實現所述測量結果的運算、技術要求符合性判斷與測量結果的不確定度的計算和輸出；所述儀器接口模塊外接電子儀器，儀器接口模塊將檢測到的電子儀器信息傳遞給檢定/校準/測試流程編輯模塊、流程解釋執行模塊和程控指令測試模塊並且接收返回信息，檢定/校準/測試流程編輯模塊、流程解釋執行模塊和程控指令測試模塊的輸出端和數據處理輸出模塊連接，對檢定/校準/測試過程進行處理並將結果輸出給數據處理輸出模塊，檢定/校準/測試流程編輯模塊、流程解釋執行模塊和程控指令測試模塊和資料庫管理模塊連接，用於在檢定/校準/測試過程中設置和調用資料庫管理模塊中的數據信息。
2. 根據權利要求l所述的電子儀器自動檢定/校準/測試平臺，其特徵 在於所述儀器接口模塊釆用VISA I/O函數庫實現對GPIB、 RS232、 TCP/IP 和USB接口的兼容。
3. 根據權利要求l所述的電子儀器自動檢定/校準/測試平臺，其特徵 在於所述資料庫管理模塊保存電子儀器資料、用戶設定的檢定/校準/測試流程、用戶設定的測量功能和檢定/校準方法的信息。
4. 根據權利要求l所述的電子儀器自動檢定/校準/測試平臺，其特徵 在於所述接入電子儀器掃描功能為程控指令測試模塊打開與默認資源管理 器的會話通道，查詢系統中所有與指定接口類型符合的電子儀器設備資源， 得到設備個數和設備地址描述字符串數組，根據設備地址描述字符串建立一 個設備的會話通道，取出下一個設備的地址描述字符串，直到取出所有設備 的地址描述字符串，建立所有連接設備的會話通道。
5. 根據權利要求l所述的電子儀器自動檢定/校準/測試平臺，其特徵在於所述平臺通過區域網實現共享。
全文摘要
本發明公開了一種電子儀器自動檢定/校準/測試平臺，所述平臺包括以下模塊儀器接口模塊用於實現計算機和電子儀器的I/O通訊功能；資料庫管理模塊用於保存/維護電子儀器相關信息；檢定/校準/測試流程編輯模塊提供用戶輸入或修改檢定/校準/測試流程內容；流程解釋執行模塊用於控制標準儀器對被檢定/校準儀器的輸出信號進行測量；程控指令測試模塊提供接入電子儀器掃描功能；數據處理輸出模塊用於測量結果的運算和輸出。該平臺實現了與標準測量儀器和被檢定/校準設備無關的電子儀器的自動檢定/校準/測試，提高了工作效率和檢定/校準數據的準確性，減輕了檢定/校準人員的工作強度。
文檔編號G01D18/00GK101206130SQ20071019925
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月17日 優先權日2007年12月17日
發明者張曉博, 明 方, 方雪梅, 陳耀明, 魏亞利, 龔朝陽 申請人:中國電子科技集團公司第二十研究所