淮北濉溪县绝缘手套检测计量中心

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电子计量仪器自动化的仪器校准的可行性探讨

随着计算机技术的飞速发展，电子测量仪器正逐步向标准化、可程控化的方向转变，使得建立在这些技术基础之上的自动化的仪器校正/仪器校准系统的研制成为一个重要的课题。
目前，自动化的仪器校正/仪器校准系统的程序开发可通过以下三种方式实现：
（1）通用软件开发平台，如VisualBasic、C#等。无疑，使用这些软件开发平台编写自动化的仪器校正/仪器校准程序，需要人员来完成。
（2）仪器控制软件，如LabVIEW等。使用图形化编程语言，虽然，已大大降低了软件开发的难度，但作为数据采集和仪器控制的通用平台，使用起来仍存在一定的学习成本。
（3）具有针对性的软件产品。如Fluke公司的MET/CALPlus为检定人员提供了根据自身的需要进行自动化的仪器校正/仪器校准程序开发的平台。这类产品，一般都具有针对性强、使用简单的特点，但硬件通用性差就是其不可回避的缺点。
因此，如何构建一个既操作简单，又具有通用性，凡符合标准的电子仪器均可实现自动化的仪器校正/仪器校准的程序开发平台，是值得探讨的问题。本文提出了一种通用电子计量仪器自动化的仪器校正/仪器校准平台的解决方案，并从软件角度阐述了该平台的实现思路。
1软件需求分析
（1）目前，各类仪器的常用接口包括RS-232、GPIB、LAN等，要对不同的硬件接口实现兼容，可以通过VISA提供的标准I/O函数库实现。VISA是VXIplug&play联盟制定的I/O接口软件标准及其规范的总称，立于硬件设备、接口，提供了统一的设备资源管理、操作和使用的机制。
（2）实现系统的通用化，仪器校正/仪器校准程序不以代码的形式固化于软件中，而是将控制流程与命令以文件或数据的形式保存，动态的根据检定人员编写的流程解释执行相应的控制指令，实现智能控制。
（3）系统采用直接可选取仪器指令，提示输入参数的方式完成仪器校正/仪器校准程序的编写。
2软件设计
通过需求分析，软件的设计将采取软件与仪器校正/仪器校准的具体指令、流程分离的思想，即软件提供仪器校正/仪器校准程序的编辑接口，检定人员自行编写仪器校正/仪器校准程序脚本，并以XML文件（可扩展标记语言，可以用来标记数据、定义数据类型）格式存储在服务器上。运行仪器校正/仪器校准程序时，软件平台只负责解释与执行。软件主要由六个模块组成：仪器指令编辑模块、程序编写模块、仪器驱动模块、不确定度计算模块和数据保存与证书生成模块。
2.1仪器指令编辑模块
自动化的仪器校准程序的编写是建立在数据库中存储的仪器指令的基础之上的。此模块提供了统一的仪器指令维护功能，检定人员只需选择或新建相应的仪器型号，选择仪器类型，然后按要求分别输入指令说明、指令格式、参数设置即可。系统提供了统一的界面，以固定文本框形式给出，避免输入错误。仪器指令仅需输入一次，即可达到信息的重复使用与共享的目的。
仪器指令分为通用指令和扩展指令两类。通用指令为每种同类型仪器共同拥有的功能相同的指令，例如信号发生器的设置频率指令，是每个信号发生器都具有的功能。采用此种机制的原因在于，通用指令是编写程序模板的基础。
2.2程序编写模块
检定人员通过选择相应的仪器型号，系统自动查询加载数据库中已存储的该仪器的指令，以按钮形式呈现给检定人员，检定人员不需要重复翻查仪器的编程手册，只需要点击相应的按钮即可在脚本中加入相应的指令。为简化使用，系统并未提供循环控制命令。另外，考虑到同一项目的仪器校正/仪器校准程序具有相似性，软件提供了模板编写功能。模板其实也是一段程序脚本，不同之处在于，模板是将这段脚中的通用指令抽取出来，即使用特殊符号标记。这样，在使用模板时，系统将根据标记，自动将抽取部分的指令替换为选定的某特定型号的指令。不需要手动编写任何程序，就可实现一个完整的功能，大大减化了程序的编写工作。
2.3仪器驱动模块
每个加载的仪器均为VISAInstrument类的一个实例。VISAInstrument是包装了通过VISAI/O访问遵循VISA标准的各类仪器的通用指令的类，实现了无差别化的访问各类仪器的功能。一个典型的指令序列如下（仅列出函数，未包括函数参数）：
viOpenDefaultRM：打开和默认资源管理器的会话
viOpen：打开和仪器的会话
viWrite或viRead：向仪器发送数据或从仪器读取数据
viClose：关闭和仪器的会话
，该方法是ISO/IEC在GUIDE98-3:2008中推荐采用的。
（1）A类评定
根据一系列测量值用统计分布的方法进行的测量不确定度分量评定，测量值在进行校准时自动获取。
（2）B类评定
根据有关信息或经验，判断被测量的可能值区间，假设被测量的概率分布。因此检定人员只需预设区间半宽度a、概率分布类型和分布概率或直接给出包含因子k。
（3）合成标准不确定度和扩展不确定度
由上述评定的不确定度分量自动计算得到，检定人员只需要进行简单的设置即可完成。
（4）不确定度评定综述
由以上分析可知，测量不确定度计算的关键是检定人员需要建立测量模型及关键参数的确定，系统将根据测量模型与参数，自动完成测量不确定度的计算。
2.5数据保存与证书生成模块
众所周知，不同类型仪器的检定项目区别很大，难以用统一的格式存储于数据库内。同时考虑到过去所使用的证书模板多数为Excel格式，因此，系统采用了Excel文件的形式保存数据，同时数据库内保存文件路径，方便检索。
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十、 百分表
（一）百分表的结构、工作原理和用途
１．百分表主要由表体、表圈、刻度盘、转数指针、指针、装夹套、测杆、测头几部分组成。其工作原理是将测杆的直线位移，经过齿条－齿轮传动，转变为指针的角位移。
２．百分表的测量范围一般为0－３、0－5 和0－10mm。主要用于直接或比较测量工件的长度尺寸、几何形状偏差，也可用于检验机床几何精度或调整加工工件装夹位置偏差。
（二）百分表的使用注意事项：
１．百分表应固定在可靠的表架上，根据测量需要，可选择带平台的表架或表架。
２．百分表应牢固地装夹在表架夹具上，如与装套筒紧固时，夹紧力不宜过大，以免使装夹套筒变形，卡住测杆，应检查测杆移动是否灵活。夹紧后，不可再转动百分表。
３．百分表测杆被测工件表面垂直，否则将产生较大的测量误差。
４．测量圆柱形工件时，测杆轴线应与圆柱形工件直径方向一致。
５．测量前须检查百分表是否夹牢又不影响其灵敏度，为此可检查其重复性，即多次提拉百分表测杆略工件高度，放下测杆，使之与工件接触，在重复性较好的情况下，才可以进行测量。
６．在测量时，应轻轻提起测杆，把工件移至测头下面，缓慢下降测头，使之与工件接触，不准把工件强迫推入至测头，也不准急骤下降测头，以免产生瞬时冲击测力，给测量带来误差。对工件进行调整时，也应按上述操作方法。在测头与工件表面接触时，测杆应有0.3－1mm 的压缩量，以保持一定的起始测量力。
７．根据工件的不同形状，可自制各种形状测头进行测量：如可用平测头测量球形的工件；可用球面测头测量圆柱形或平表面的工件；可有尖测头或曲率半径很小的球面测头测量凹面或形状复杂的表面。测量薄形工件厚度时须在正、反方向上各测量一次，取小值，以免由于弯曲，不能正确反映其尺寸。
８．测量杆上不要加油，免得油污进入表内，影响表的传动机和测杆移动的灵活。
十一、内径百分表
（一）内径百分表结构、工作原理和用途
１．内径百分表是一种借助于百分表为读数机构、配备杠杆传动系统或楔形传动系统的杆部组合而成。其一般由表、手柄、主体、定位护桥、活动测头、可换测头、紧固螺钉几部分组成。
２．内径百分表测量范围一般有６－10、10－18、18－35、35－50、50－100和100－160mm 等。其主要用于以比较法测量孔径或槽宽、孔或槽的几何形状误差，根据被测工件的公差选择相应精度标准环规或用量块及量块附件的组合体来调整内径百分表。
（二）内径百分表的使用注意事项：
１．内径百分表一套，百分表和测量杆不可分开使用。
２．在测量前根据被测工件的尺寸，选用相应尺寸的测头。在调整及测量工作中，内径百分表的测杆应与环规及被测孔径垂直，即在径向找大值，在轴向找其小值。在测量槽宽时，在径向及轴向找其小值。具有定心器的内径百分表，在测量内孔时，只要将仪器按孔的轴线方向来回摆动，其小值，即为孔的直径。

广东省世通仪器检测服务有限公司2005年由恒宇仪器出资成立于广东东莞市。恒宇仪器创立于2000年，是研发制造品质检测仪器的国家高新技术企业，依托深耕品质检测仪器多年的制造研发优势，充分利用公司在仪器检测人员、技术、服务等方面的资源优势，出资2500万成立世通仪器检测服务有限公司，为顾客提供更全面更的服务。
１．测量范围一般有0－200、0－300mm 等，其结构主要由尺身、尺框、紧固螺钉、游标、调节螺钉、片弹簧几部分组成。
２．深度游标卡尺主要用于测量阶梯形、盲孔、曲槽等工件的深度。
（二）深度游标卡尺的使用注意事项：
１．测量时先将尺框的测量面贴合在工件被测深部的顶面上，注意不得倾斜，然后将尺身推上去直至尺身测量与被测深部手感接触，此时即可读数。
２．由于尺身测量面小，容易磨损，在测量前需检查深度尺的零位是否正确。
３．深度尺一般都不带有微动装置，如使用带有微动装置的深度尺时，需注意切不可接触过度，以致带来测量误差。
４．由于尺框测量面比较大，在使用时，应使测量面清洁，无油污灰尘，并去除毛刺、锈蚀等缺陷的影响。
三、 高度游标卡尺
（一）高度游标卡尺的结构和用途
１．测量范围一般有０－300、0－500mm 等，其结构主要由尺身、微动框、尺框、游标、紧固螺钉、划线爪、底坐几部分组成。
２．高度尺的测量工作是通过尺框上的划线爪沿着尺身相对于底坐位移进行测量或划线，其主要用于测量工件的高度尺寸、相对位置和精密划线。
（二） 高度游标卡尺的使用注意事项：
１．测量高度尺寸时，先将高度尺的底座贴合在平板上，移动尺框的划线爪，使其端部与平板接触，检查高度尺的零位是否正确。
２．搬动高度尺时，应握持底座，不允许抓住尺身，否则容易使高度尺跌落或尺身变形。
长度计量校准实验室：量传标准设备、检测维修能力强的实验室，本室共建有量块、平直度、粗糙度、光学仪器、测绘仪器、通用量具、精密测量、三坐标测量机、圆度仪、验光标准器组等共55项社会公用计量标准，负责本地区的几何量的量值传递，提供检测和校准服务，开展各项目计量仪器的检定、校准、修理。
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