基于GPIB总线的电学信号自动检定系统设计

摘 要

介绍一种基于GPIB总线的自动检定系统，并采用伪操作指令技术实现了开放式的检定/校准流程文本设计。该系统可以满足对电学信号的全自动检定，简化了对不同电学仪器自动检定流程设计难度，因此大幅度地提高对电学仪器的检定精度和检定效率。

【关键词】自动检定系统 伪操作指令 电学信号

由于电子处理器和固件的飞速发展，电子仪器可以轻易地实现与计算机的通讯，现在大部分电子设备集成了符合IEEE标准的通讯接口。国内一般沿用的手工检定/校准方法，在若干项目的检定过程中，由于检定校准点繁杂，需要重复多次操作被校准的电学仪器和工作标准仪器，测试结果的数据处理工作量大，这不仅存在大量重复劳动、耗时费力、工作效率低，而且，检定结果受人为因素影响较大，检定员很容易因疲劳而出错，测试精度较低，严重影响了检定/校准结果的可靠性和准确度 。因此，本文介绍一种基于GPIB总线的自动检定/校准系统，利用该平台可以实现对电学仪器的自动进行检定/校准工作，智能化程度高，减少了人为误差，操作简便，因而具有广阔的应用前景。

1 总体设计

本系统基于测量仪器数据通信总线技术。如图1所示，系统硬件平台主要由控制计算机、测量标准仪器、可程控的被检定/校准仪器、GPIB接口卡和电缆等几部分组成。实现计算机对被检定/校准仪器的控制不仅仅是实现系统硬件上的连接，更多的是完成系统测试程序的编写、测试程序与测试仪器之间软件规范的建立以及计算机与测试仪器通信时采用的接口语言标准，为此通过使用VISA I/O函数库完成计算机和仪器间的通信功能，同时提出采用伪操作指令系统开发设计出定文本流程语言从而实现开放式地检定/校准开发平台，满足了对电学信号类仪器的自动检定/校准。

2 软件设计

系统软件采用Windows2000为操作系统，使用Visual Basic6.0高级语言，在检定、校准过程中常用的仪器接口有GPIB、、RS-232、USB等，计算机要通过VISA I/O接口函数库完成仪器接口卡的底层驱动，进行被测仪器控制、数据采集和数据处理，如图2所示是控制计算机实现在线仪器的自动搜索功能。

图2 在线仪器搜索功能的界面

所谓伪操作指令系统是指将检定/校准流程以规定格式文本形式预先存储在软件的数据库中，在检定过程中系统访问数据库得到检定/校准流程文本，并对其进行翻译，得到需要的控制命令，从而使工作标准和被检仪器执行相应的操作实现过程的自动化。检定流程文本格式分为两类：一是检定子项目规定，作用范围是对该检定项目的每一个检定点；二是对检定点规定，作用范围是该检定项目的其中一个检定点。

3 工作原理

自动检定系统工作时首先通过GPIB数据采集器完成工作标准、被检仪器与程控计算机的软件连接，然后计算机根据预先保存的检定流程程序控制工作标准输出设定的标准信号，同时计算机自动读取被检仪器的测量值，最后通过相关数据库保存检定结果。以检定数字多用表34401A为例，使用的工作标准源4808，需要检定的电学信号参数有直流电压、交流电压、二线电阻、四线电阻、直流电流、交流电流等。第一步计算机完成在线仪器搜索功能，连接上工作标准源4808和被检数字多用表34401A。接着计算机发送测试命令给34401A和4808开始准备检测。再然后检定流程文本控制4808输出信号，并读出34401A的测试数据。最后计算该点的测量误差，工作标准根据计算机发送的命令将满足技术指标要求的数据传给计算机，然后计算机根据34401A的读取值、4808的返回值按照相应的技术指标来计算测量误差。如此重复此过程，直到检定程序完成。

4 测量结果

该系统界面具有良好的开发性，既能按照数字多用表的性能选择固定的检定/校准流程也可以根据检定需要更改相应的流程文本。本实验检定数据实时显示并自动判别结果是否符合满足技术指标。若检定数据正确，则该测试数据将自动保存并转入下一测试点；若数据超差，则自动重测，如还不符合要求，则等待检定员判定是否“重复”测试、“退出”程序或者是选择“确认”转入到下一测试点。最后还可以采用整体原则，根据测量结果和使用的工作标准，充分考虑自动检定系统各部分阻抗不匹配、测试线路损耗、高频信号反射等因素影响，计算交直流电压、交直流电流和电阻的测量不确定度。

5 结束语

本文介绍的基于GPIB自动检定/校准系统为电学信号类仪器的检定/校准提供一种全新的方法。通过在工作中的实践表明，这种全新的工作方式可以满足对多种型号的电学仪器的检定，并大幅度地提高了检定工作效率，因此在实际检定/校准工作中具有良好应用前景。

参考文献

[1]蒋焕文.电子测量技术[M].国防工业出版社，1993.

[2]陈星燎.GPIB接口实现及应用[J].计算机应用研究，2003，2：133-136.

[3]周勇，刘惠英.利用VISA实现VXI设备底层访问[J].计算机测量与控制，2003.11（4）：288-291.

作者简介

吴蕊（1987-），女，硕士研究生，研究方向：自动测试系统。