手持式数字多用表的校准方法研究

手持式数字多用表的校准方法研究

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塔西南勘探开发公司油气生产服务部实验检测项目部

摘要：手持式数字多用作为工具型仪表普遍使用，被广泛应用于国防，科研，工厂，学校和计量测试各个领域。传统中手持式数字多用表的厂家较多，机型繁杂。我国作为一个生产大国，其产量位居世界第一，每年的产量已经突破了2千万的规模。手持式数字多用表在当前我国电工仪表的出口产品中占有相当大的出口份额，它作为测试领域中必不可少的一种产品而得到了广泛应用。但一直以来，无论国内或国际都没有针对手持式数字多用表的相关检定规程及校准规范出台，对用户使用造成阻碍。提出了一种手持式数字多用表标定方法并对此进行了研究和分析。

关键词：校准; 标准源法; 标准表法; 手持式数字多用表

一、手持式数字多用表特征分析

手持式数字多用表是利用模/数转换原理把所测数据由模拟量变换成数字量的工具型仪表，其测量结果用数字量表示。手持式数字万用表和传统指针式万用表相比较，由于手持式数字多用表精度高，读数准，抗干扰能力好，所以手持式数字多用表已被人们普遍应用。手持式数字多用表是一种能直接测量交直流电压，交直流电流，直流电阻或者其他电参量的电测量仪表，它的功能可以随意组合，被测数值用十进制数字表示。

二、国内外仪器仪表检定校准的现状和意义等

数字多用表自动检定系统一般是指由计算机作为中心，由程控指令指挥，能动地执行一定测试任务的测量仪器与其他装置相结合的一个有机整体襁为自动测试系统或ATS（Automatic Test System）。很明显，高速度多参数多功能是自动测试系统中的一个特色。自动测试系统（ATS）研究始于1956年，那时人们称测试系统为第一代自动测试系统（ASS），它是一种非标准通用性不强、仅对具体单项进行简单测试任务与操作。七十年代标准化通用接口总线问世使自动测试系统进入第二代。标准接口总线使各个装置按积木形势联接在一起，把计算机，可程控开羹和可程控仪器中许多装置都配置了标准接口功能电路并通过统一总线进行连接。这类系统搭建方便灵活，无需从新进行接口电路设计，可依据测试任务内容进行拆装，移动，灵活性大。九十年代提出了第三代自动测试系统的概念，使计算机取代硬件来生成标准的测试信号并分析测试结果，从而把测试系统与计算机看成是一个系统。从1986年美国国家仪器提出虚拟仪器的概念以来。到目前为止，虚拟仪器尚无统一定义，但是人们普遍认为：虚拟仪器就是以PC为核心，通过添加相关软硬件而形成的、界面直观的、可复用测试仪器系统。虚拟仪器是一种应用网，它采用高性能模块化硬件并配合有效而灵活地软件完成多种试验，测量及自动化。

虚拟仪器已逐步取代传统硬件测试系统我国虚拟仪器研究起步于20世纪90年代，最早在各高校进行虚拟仪器研究与开发，这些高校主要有清华大学，西安交通大学，重庆大学，复旦大学。还有一些仪器公司比如中科泛华仪器，东方震动与噪声研究所。他们在虚拟仪器研究方面吸取NI公司产品及开发经验。这些研究机构已经在虚拟仪器技术的研发上做出了巨大的成绩，他们的研究成果已经被用于自动计量控制系统、汽车发动机检测系统等领域。在我国，一些高校的实验室已引进虚拟仪器系统（VAS），例如上海交通大学，复旦大学，华中理工大学和广州暨南大学。

当前，重庆大学秦树人教授在开发虚拟仪器方面取得了令人瞩目的成就，提出了智能虚拟控件及其仪器这一新型仪器模式和虚拟仪器开发的一个重要网络。王见和秦树人提出了以PDA为核心的虚拟仪器技术（PDA）.虚拟仪器技术在PDA中的应用是虚拟仪器技术的新发展方向。重庆大学自主研发的虚拟仪器产品种类多至20余种，主要有FFT分析仪，示波器，小波变换信号分析仪，多通道数据采集器和噪声测试分析仪。这类产品经中国计量科学研究院权威验证，其产品性能满足同类型硬件系统性能指标要求，可替代传统硬件系统应用于科研，教学和工业生产等领域。四川联合大学整合八套仪器开发出“航空电台二线综合测试仪”虚拟仪器系统。清华大学研制出一种虚拟仪器测试系统来测试发动机功率特性和负荷特性，并将其应用于汽车发动机出厂检验中。另外，像哈工大仪器电子有限公司（以下简称哈工大）这样的一些国产虚拟仪器厂家也在不断地进行开发与制造，他们生产的虚拟产品已经达到了一定的品质与批量。

日本Nomura和T.等于1999年开发出一种80MHz、32Bit和RISC等参数的图像处理器（RISC）.RISC是识别电子元器件外形和仪表表面缺陷的常用图像处理系统。其中描述了本系统用于LCD面板字符检测的口"。国内液晶屏检测与鉴定始于液晶屏上不合格单元检测。哈尔滨技术研究院张宇等人研制出自动检测液晶表面缺陷并能精确定位缺陷坐标和角度图像处理系统。台湾中原大学黄汪凯利用神经网络分类法及图像处理算法，在液晶板上做瑕疵分类，去除等运算。然而国内针对液晶屏数字字符进行识别系统并在实际生产中应用并不常见。

三、校准条件及项目

（一）校准条件与环境

校准手持式数字式多用表使用的标准表及标准装置，其各项功能扩展不确定度通常低于被校准手持式电子式多用表中各项测量功能允许误差的三分之一。标准装置各项功能调整细度应比被校手持数字多用表允许误差小五分之一至十分之一。该设备稳定度低于被校仪表允许误差五分之一至十分之一。标定后的实验室应该没有腐蚀性气体和导电尘埃、没有强振动源、室内照明足够、没有阳光直射。

（二）校准项目

手持式数字多用表的基本功能是直流电压的测量，它可兼有直流电流，交流电压，交流电流和直流电阻的测量，需进行标定。

（三）校准方法

第一，校准前的检验。手持数字多用表的外观及通电检查应先行。仪表外表完好，铭牌上应注明名称，型号，准确度等等级，制造厂名，出厂号码及制造日期等。仪表中的指示器，键，键，接线/地端钮，开关，仪表和调节手柄/旋钮都要有简明扼要的标志或文字说明它们的作用和升降方向以及键，键与键之间的接触要好。外观检查之后进行通电功能检查。根据其量程及测量范围由低至高顺序输入合适信号（交流电流，交流电压）检查各项测量功能手动，自动量程切换及运行情况，液晶显示存在欠缺。第二，校准点选择问题。校准点要涵盖全部量程，还要参照被校准手持式数字多用表使用说明书上关于校准点的建议，校准点可以根据实际情况或者送校单位提出的建议进行选择。直流电压基本量程正极性选5~10个标定点，直流电压基本量负极性等非基本量选3个标定点。在校准非基本量程时，应兼顾误差最大点及上下量程连续。

四、对校准结果进行处理，并确定复校时间区间

（一）校准结果处理

校准应出具校准证书，其中需要对此次校准结果进行有效性描述和对测量结果进行测量不确定度评估。另外，还对校准所用技术规范进行了解释。

（二）复校的时间区间

仪表复校时间相隔一年。另外根据仪表所处环境条件，频率及重要程度还可以通过用户与校准单位来协议仪表校准周期。

结语：

与台式数字多用表由市电提供电能不同，手持式数字多用表通常由电池提供电能。考虑到方便等因素，手持式数字多用表可采用标准源法进行标定，无需再另配输出源及标准表。最后需要说明的是，现有校准手持式数字多用表无论在国家或行业均无检定规程或校准规范可供参考，所以本论文所提方法为校准手持式数字化多用表提供了思路，所提方法有现实意义。

参考文献：

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