基于LabVEW的直流电阻箱自动检定系统的研究

摘要：直流电阻箱的检定是一个很繁杂的过程。对此基于LabvIEW软件平台设计并实现了一款实用性的直流电阻自动检定系统。本系统用上位机pc机作为控制设备，安捷伦34420a数字万用表作为电阻测量仪器，通过GPIB总线实现数据的通讯。通过此系统可以实现设备基本信息录入，电阻数值采集，校准结果显示以及检定报表的生成。同时生成的检定报表是以证书编号的形式进行自动保存以便之后查找。经过使用验证，所设计的直流电阻箱自动检定系统实用性高，性能可靠，操作方便，并已被应用到工程实际中。

关键词：

0 引言

直流电阻是传递和保存电阻单位Ω的实物标准，其量值的准确传递是测量的基础。同时，在科学试验与工业生产的各个方面，直流电阻箱作为重要的电子仪器已得到广泛应用，并成为一些领域中不可或缺的重要电子仪器，因此研发一套基于LabVEW的直流电阻箱自动检定系统以提高直流电阻箱检定工作的自动化程度，从而在一定程度上代替传统人工手动按照规程对直流电阻箱进行准确检定特别重要。本直流电阻的自动检定系统以LabVIEW为软件平台进行设计研发，其成功研发与计算机技术的快速发展是分不开的，其发展为系统研发提供了可靠的理论基础和软件环境。通过LabvIEW的前面板可以控制检定的整个过程，其检定效率相比于传统的手工检定要高出许多，同时很人性化的显示其检定的整个过程。

1 系统方案设计

在系统的使用中往往会遇到一套系统只能应用于一种直流电阻箱。因此，当检定其他量程的直流电阻箱时需要编程人员再做另一套系统。本系统采用模块化编程的思想，并且可以在检定过程中选择不同量程的直流电阻箱，从而实现了一套系统检定多种直流电阻箱的功能。模块化编程还简化了系统的复杂程度，同时提高了检定工作的精确率和效率。

检定部门使用的直流电阻箱一般有3种，其最大量程分别为：10000Ω，10000Ω，1000Ω。我们可以选择最大量程来选择不同的直流电阻箱。我们的上位机是计算机用未作为控制平台，通过USB接口实现USB—GPIB转换从而与数字万用表(本系统采用安捷伦数字万用表Agilent 34420A)进行通讯连接，人工拨动直流电阻箱各档盘旋钮，将直流电阻箱的阻值传输到数字万用表从而实现实时阻值的测量和数据接收，然后实现数据的自动运算和处理，生成校准证书和记录表。该系统生成的校准证书和记录表是以被测件的证书编号为名称进行保存的，因为每个被测件的证书编号是唯一的，所以该保存形式易于以后查寻校准证书和记录表。同时该检定系统的硬件由计算机、安捷伦数字万用表Agilent 3442 0A、打印机组成。

实物图如图1所示。

2 系统软件设计

本系统采用LabVIEW2012作为平台进行开发，LabVIEW是类似于C和BASIC的一种程序开发环境，其使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式，是开发测量或控制系统的理想选择。同时，LabVIEW具有自己的工具包，通过使用工具包我们可以更方便的实现软件的某些功能，在本系统我们用到的工具包是报表生成工具包。通过使用报表工具包我们将基本信息，初步检定以及检定结果都生成到报表中，其中报表由word报表和excel报表组成，被测件的基本信息以及采集的数据都以标签的形式添加到已经建好的文档模板中，这样就可以使报表形式更加美观。通过操作系统的控制界面，工作人员可以观察到被测件的信息录入和数据的采集从而监督检定的整个过程，如果检定过程中出现误操作则会很直接的显示出来。整个系统的设计采用整体和局部相结合的模块化式结构程序设计方法，从整体把握设计的框架，整体又分为几个模块，通过几个模块的设计来实现系统的不同功能。以菜单的形式来体现整个检定系统各个模块是环环相扣的形式，这样使得操作界面更加简捷、易懂以及更容易操作，系统功能结构如图2所示。

软件系统分为登录模块、基本信息模块、数据采集模块、示值误差检定模块、校准结果模块、校准证书模块及记录表模块。各个模块在系统中都有自己的特定功能。其中，在基本信息模块我们输入关于仪器的一些基本信息，包括一些产品的型号，日期等，一些不需要改变的信息我们将其值设为默认，这样我们就不需要每次都重复的输入同样的信息。在数据采集模块安捷伦34420A型号万用表测得的直流电阻值采集到LabVIEW中在这一部分还需要计算残余电阻检定和开关接触电阻变差。在数据采集模块中点击示值误差检定程序就会跳转到示值误差检定模块，此模块需要选择档位来实现数据的采集。通过校准结果模块，我们得到校准的结果，点击组合框的下拉按钮我们选择外观线路和绝缘电阻是否正常，残余电阻，示值误差直接通过采集模块将数据采集到实测值得表格中。本系统的报表生成模块分为记录表模块和检定证书模块，通过点击记录表和检定证书按钮系统自动生成报表并通过打印机打印出来。整体构架：系统首先进入登陆界面当输入正确的账户和密码之后才可以进入主界面，如果输入的账号或者密码不正确，则会显示登录失败，程序跳转到开始状态，如果账号密码正确则进入到程序的主界面其中主界面是此系统的主要部分，其整体构架如图3所示。

3 实验结果与分析

检定系统调试结束后，需通过实验来检验实际的检定效果。我们可以将安捷伦万用表采集的电阻数据与数据采集模块前面板的显示数据进行比较，如果数据一致或者在规定有效数字内数据一致，则表明程序调试成功。经过试验验证，该直流电阻箱检定系统完全能够满足其精度要求，并且系统的性能指标也能达到要求。根据设计要求，本系统还对开关接触电阻和残余电阻进行了测试，系统前面板的显示结果和万用表上的数值都能在规定有效数字内完全一致。

4 结论

在软件方面系统以LabVIEW为开发平台，通过对上位机人机界面进行操作，代替了传统手工检定复杂的过程，清晰、有条理的显示了检定的整个过程：基本信息的录入;直流电阻值的自动采集;示值误差的检定;记录表以及校准证书的自动生成和电子表格打印。通过验证该系统可实现以下功能：

(1)按照国标JJG982—2003《直流电阻箱检定规程》完成直流电阻箱检定所要求的测试内容，在LabVIEW的前面板能清楚的显示检定过程中各种数据的检定数值和结果，完成检定后系统自动生成记录表和检定证书，生成的这两种数据表以产品证书编号的形式自动保存，方便以后查找。

(2)自动实现数据的采集，并且可以按照检定规程对采集的数据自动运进行运从而实现数据的自动处理。

(3)系统在运行之前需要登录，可以对系统进行保护，同时在登录模块分为管理员身份和一般用户，管理员可以添加新用户用以区分不同操作人员的使用权限从而可以有效防范他人侵入获取数据从而保证系统的安全性。