基于VB的计量校准系统软件设计

摘 要： 大量校准仪器都配置通用数字通信接口，很容易集成并和计算机互联，提高系统功能和自动化程度。为使计算机能够有效管理和控制这些配有USB，LAN接口的仪器设备，采用VB语言设计了计量校准用户界面和管理软件，在此描述了多种计量设备的通信管理、操作引导、校准辅助、自动测量、数据记录、文件处理等。实际校准测试表明，研究结果可以引导计量操作人员完成校准保障作业，减少了人为仪器操作、线路连接等工作失误，提高了计量校准工作的自动化水平和工作效率。

关键词： 计量校准； 仪器设备； VB编程； 通信接口

中图分类号： TN919⁃34； TP216 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）16⁃0059⁃03

0 引 言

在测试计量工作中，大量的标准测量计量仪器配有USB，LAN或RS 232数字通信接口，这些测量仪器以其精度高、功能强、可靠性高等特点在计量校准中发挥了重要作用[1⁃2]。在对一些复杂系列化设备进行计量校准时，经常需要多种校准仪器协同完成计量校准任务，这就要求计量校准人员不仅要熟练掌握各种被校准设备的校准规程，还要熟练掌握多种校准仪器的功能和操作方法，增加了计量校准人员的工作难度和工作量。本文针对一些主要标准计量校准仪器，介绍了基于Visual Basic编程语言的计量校准软件，可以有效提高计量校准自动化水平，减少计量校准人员工作强度和人为操作失误，提高工作效率。

1 计量校准软件框图

Visual Basic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言，VB拥有图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）和快速应用程序开发（Rapid Application Development，RAD）系统，可以轻易的连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。VB还提供了USB，LAN和RS 232通信接口驱动程序，编程人员可以轻松地使用VB提供的组件快速设计应用程序，实现对配有USB，LAN和RS 232接口的计量校准仪器进行通信连接和控制管理。

计量校准工作主要有设备定期校准和根据情况进行的不定期校准。设备保障作业中，计量校准工作量大，涉及学科领域广泛，因此提高计量校准系统的自动化程度非常重要。针对目前计量校准设备特点和计量校准功能需求，我们采用VB设计了计量校准软件，校准系统软件如图1所示。

校准系统软件包括校准设备信息录入模块、校准线缆连接帮助模块、校准操作引导实现模块、校准设备管理控制模块、校准信息采集录入模块、校准数据库管理模块和校准文档生成打印模块。计量校准人员只需通过菜单选择相关的计量校准项目，计算机自动完成与该项目相关的模块调用和数据处理等工作。软件采用模块化设计方法，便于修改和功能扩展。

2 计量校准软件模块功能

2.1 校准设备信息录入模块

校准设备信息录入模块主要包括委托方、校准检定单位、计量标准、计量时间、计量设备等信息（见图2）。

校准信息录入还包括校准设备说明书、校准检定规程等内容（见图3）。

信息录入具有下拉菜单提示功能，既可以提供已有的相关信息供用户选择点击查询，也可以通过键盘操作方式直接进行详细信息录入。

2.2 校准线缆连接帮助模块

根据各种校准项目的不同需求，设计相应的校准项目设备连接线路图，以图示方式为用户提供校准系统与被校准设备的线缆连接方法，以便快速、准确地完成检测前的线缆连接准备工作。该模块针对不同校准项目的要求分别提示校准系统与被校准设备的名称、型号、接口名称和连接线缆名称，图形显示线缆连接图，提高操作人员校准准备工作效率。

2.3 校准操作引导实现模块

根据校准项目的需求分别提示校准操作步骤，并调用通信管理模块对校准系统设备进行管理，根据不同校准项目的操作要求，特别在一些需要校准人员协作配合的操作中，该模块可以向操作人员发出协同操作提示，以便操作人员按照校准需求有序配合、协同完成整个校准过程。

校准过程通过提示窗口显示诸如“连接/断开电缆”、“打开/关闭开关”、“顺时针/逆时针调整旋钮”等信息，依照校准步骤指导校准人员的操作过程。通过点击“准备工作确认”、“进行下一步”、“退出”等提示信息指导指示校准人员有序地完成校准工作。在校准过程中，操作人员可以通过选择“保存数据、暂停校准”、“保存数据、完成校准”、“放弃数据，取消校准”、“取消操作、继续校准”等命令选择暂停、继续或终止校准过程。

2.4 校准设备管理控制模块

根据校准项目的需求对校准系统的标准仪器设备进行通信设置和管理。计算机通过LAN，USB或RS 232接口对数字示波器、任意波形发生器、数字万用表，以及程控直流稳压电源、智能数字压力校准仪进行通信管理，设置其工作状态，完成相应的信号输出和信号测量工作。部分标准仪器设备的管理命令如下：

（1）设置RIGOL信号发生器输出正弦信号波形

命令格式为：

APPLy：SINusoid [<频率>[，<振幅>[，<偏移>]]]

如设置数字信号发生器输出1 kHz振幅为5 V，偏移量为-1.5 V的正弦信号， 命令格式为：

APPLY：SIN 1000，5.0，⁃1.5

信号波形见图4（a）。

（2）设置RIGOL数字信号发生器输出锯齿波信号

命令格式为：

APPLy：RAMP [<频率>[，<振幅>[，<偏移>]]]

如设置数字信号发生器输出1.5 kHz振幅为5 V，偏移量为-2.0 V的锯齿波信号，命令格式为 ：

APPLy：RAMP 1500，5.0，⁃2.0。

信号波形见图4（b）。

（3）U3402A数字万用表电阻测量命令

计算机向Agilent数字万用表（U3402A）发出测量命令格式为S123。

其中S1是从数字万用表主显示屏读取测量值，2表示测量电阻，3是设置测量电阻量程为50 kΩ。计算机读取的测量电阻结果为34.156 kΩ，Agilent数字万用表（U3402A）的面板显示值如图5（a）所示。

（4）U3402A数字万用表电压测量命令

计算机向Agilent数字万用表（U3402A）发出命令格式S110。

其中S1是从数字万用表主显示屏读取测量值，1表示测量交流电压，0表示自动设置量程。计算机读取的测量交流电压结果为18.812 mV，Agilent数字万用表（U3402A）的面板显示值如图5（b）所示。

2.5 校准信息采集录入模块

根据校准项目要求对测量仪器设备采集参数进行提取。主要包括读取数字示波器、数字万用表或智能数字压力校准仪等仪表的原始测量数据，通过键盘录入、菜单选择等方式录入被校准设备的状态信息，进行必要的处理和合格性检测后，给出该数据相关测量项目是否合格的结论。

2.6 校准数据库管理模块

实现原始测量数据进行存储、查询和管理，对校准数据库进行维护。查询方式除了根据证书号、委托方信息、被检定设备信息查询外，还可以根据校准时间或校准时间段信息进行查询（见图6）。

校准数据库管理模块还提供原始校准记录数据库的导入/导出功能，以便对原始校准记录数据库进行备份/恢复，防止原始记录数据库的毁坏。

2.7 校准文档生成打印模块

按照校准需求自动生成校准文档，主要包括“校准证书”、“校准表”和“校准报告”。校准文档可以直接打印，也可以Word文档格式存储，以便以后进行格式调整和打印等。

3 结 语

基于VB的校准系统满足了计量校准单位的设备计量校准需要，通过对现有校准设备的充分利用，采用数字通信技术和集成技术，提高了校准系统的自动化程度和校准数据管理能力，减少了计量校准人员的劳动强度，避免人为操作失误，提高了校准效率。该校准系统对提高设备计量校准自动化检测水平，增强装备保障能力具有重要的价值。

参考文献

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