一种基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统、方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统、方法，包括：标准固态电压标准；多路程控开关，提供与所述标准固态电压标准并联连接的多个待测固态电压标准测量端；数字表模块，通过所述多路程控开关与标准固态电压标准和多个待测测固态电压标准测量端连接；主控制计算机，用于控制多路程控开关中各通道的通断，由数字表模块测量待测固态电压标准和标准固态电压标准的电压差。该系统能够满足多路校固态电压标准的巡检测试需求。固态电压标准的巡检测试需求。固态电压标准的巡检测试需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统、方法


[0001]本专利技术涉及虚拟仪器技术、仪表测试
更具体地，涉及一种基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统、方法。

技术介绍

[0002]标准电池是用于保存和传递直流电动势单位的实物标准，其量值传递是精密电测量和数字电表正常工作、准确测量的基础。特别是齐纳二极管为核心的固态电压标准的出现,使工作用直流电压标准的使用、携带和保存更加方便,特别是它提供了10V和1.018V两种电压方式,更好地满足了实际工作的需要，目前在各计量部分有着广泛的应用。为了保证这些固态电压标准量值的准确性，需要每年定期进行校准。
[0003]目前固态电压标准的校准主要采用以下两种方式，一是用10V约瑟夫森电压装置直接比较,或用其二级方式，即以1～4个已被约瑟夫森电压标准校准过的固态电压标准对其它被校固态电压标准进行校准。二是用约瑟夫森电压装置传递给标准电池，再用标准电池对10V和1.018V固态电压标准进行校准。前一种方式的由于约瑟夫森电压装置只有国家标准拥有，设备运行和维护费用昂贵，技术难度也大，很难满足多只电压基准的巡检要求。目前常采用第二种巡检方式，在用国家电压基准装置长期考核的固态电压标准组中，选出年变化不大于2
×
10
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7的单只固态电压标准作为传递标准，在技术指标完全可以满足年稳定性为1
×
10
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6的固态电压标准的校准要求。
[0004]固态电压标准巡检中多采用上海电工厂的FK2轻压力开关进行手动换向，同时对于多只电压基准，每测一只都要重新连接测量线，不可避免地震动，甚至会产生不同程度的倾料，直接影响标准电池的电动势的稳定性。并且每次人工接线都不可能瞬间完成，手上的热量会使测量线、标准电池接线钮及标准电池壳体的温度升高，从而产生热电势和其它不良影响。当多只电压标准校准时，需要多次重复接线和切换开关，既浪费时间，又容易导致人工疲劳产生错误操作，给校准工作带来安全隐患，因此这种传统的校准方式由于效率低下，已经很难满足现阶段科研生产的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统、方法，该系统集软、硬件功能为一体，可实现对多只固态电压标准全自动校准。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]一种基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统，包括：
[0008]标准固态电压标准；
[0009]多路程控开关，提供与所述标准固态电压标准并联连接的多个待测固态电压标准测量端；
[0010]数字表模块，通过所述多路程控开关与标准固态电压标准和多个待测测固态电压标准测量端连接；
[0011]主控制计算机，用于控制多路程控开关中各通道的通断，由数字表模块测量待测固态电压标准和标准固态电压标准的电压差。
[0012]优选地，多路程控开关包括
[0013]与数字表模块第一端连接的第一公共端和与数字表模块第二端连接的第二公共端；
[0014]分别连接在各待测固态电压标准测量端和第一公共端之间的多个第一开关；以及
[0015]分别连接在各待测固态电压标准测量端和第二公共端之间的多个第二开关。
[0016]优选地，所述系统进一步包括
[0017]数字表校零模块，用于使用四端短路器对数字表模块零点的校准；
[0018]参数设定模块，用于用户输入参数，并通过所述主控计算机对所述数字表模块和多路程控开关采用自动寻址方式，搜索地址后自动配置所述参数；
[0019]测试模块，用于将所述采集的数字表测量的数据，还用于根据采样格拉布斯准则剔除引入的粗大误差；
[0020]报告生成模块，用于对所述粗差剔除后的测量数据的结果进行分析和处理，并自动生成校准报告。
[0021]优选地，所述输入参数包括数字表参数设置、程控开关参数设置和标准参数设置。
[0022]优选地，该系统还包括
[0023]通信控制卡，用于使得所述主控计算机通过USB总线控制多路程控开关中各通道的通断由数字表模块测量待测固态电压标准和标准固态电压标准的电压差；所述USB总线USB通信协议与GPIB通信协议之间的转换。
[0024]一种如上述所述的基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统的巡检方法，
[0025]将待测固态电压标准和待测固态电压标准测量端连接；
[0026]控制多路程控开关的通断，通过数字表模块读取待测固态电压标准与标准固态电压标准的电压差；
[0027]计算待测固态电压标准的测量值。
[0028]优选地，该方法进一步包括
[0029]控制多路程控开关的通断对待测固态电压标准进行多次换向测量，记录每一次测量的电压差值，
[0030]基于测量的电压差值，计算待测固态电压标准的电压。
[0031]优选地，包括校零，通过第一次正向测量、第二次反向测量和第三次正向测量，取Ex1≈Ex2≈Ex3，以消除开关和测试导线引入的热电势和热电势产生的漂移。
[0032]优选地，该方法包括每次测量后的异常数值剔除，根据采样格拉布斯准则剔除引入的粗大误差，计算出所述数据的最大残差其中x
i
为数字表测量的数据，为数字表测量的数据的均值，i为常数。
[0033]优选地，根据采样格拉布斯准则剔除引入的粗大误差，进一步包括，若x
d
满足公式则剔除该数据，进行两次粗大误差剔除，如果仍有可疑数据，则放弃本组测量结果，进行新的一组数据采集；其中，x
d
为残差最大的可疑数据；m为数字表测量的数据
的方差；G(a,n)为格拉布斯准则的临界值，a为常数，n为采集的数字表测量数据的个数。
[0034]本专利技术的有益效果如下：
[0035]本专利技术针对目前固态电压标准校准中，需要采用人工校准方式，手动连接多路测试线缆，容易引起接线错误、引入热电势误差、校准效率低下的问题，设计了一种基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统，该系统集硬件部分集软、硬件为一体，具有自动切换通道、自动测量采集、数据分析和报告生成功能，可一次完成31路固态电压标准的校准，可满足现阶段多路校固态电压标准的巡检测试需求。同时，在各个生产场所及计量部门都也具有很高的推广价值。
附图说明
[0036]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0037]图1示出本专利技术基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统结构框图。
[0038]图2示出本专利技术所述多路开关测量标准固态电压标准结构图。
[0039]图3示出本专利技术系统工作流程图。
[0040]图4示出本专利技术所述自动寻址模式示意图。
[0041]图5示出本专利技术所述部分DDE的动态采集程序示意图。
[0042]图6示出本专利技术所述数据采集流程图。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统，其特征在于，包括：标准固态电压标准；多路程控开关，提供与所述标准固态电压标准并联连接的多个待测固态电压标准测量端；数字表模块，通过所述多路程控开关与标准固态电压标准和多个待测测固态电压标准测量端连接；主控制计算机，用于控制多路程控开关中各通道的通断，由数字表模块测量待测固态电压标准和标准固态电压标准的电压差。2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统，其特征在于，多路程控开关包括与数字表模块第一端连接的第一公共端和与数字表模块第二端连接的第二公共端；分别连接在各待测固态电压标准测量端和第一公共端之间的多个第一开关；以及分别连接在各待测固态电压标准测量端和第二公共端之间的多个第二开关。3.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统，其特征在于，所述系统进一步包括数字表校零模块，用于使用四端短路器对数字表模块零点的校准；参数设定模块，用于用户输入参数，并通过所述主控计算机对所述数字表模块和多路程控开关采用自动寻址方式，搜索地址后自动配置所述参数；测试模块，用于将所述采集的数字表测量的数据，还用于根据采样格拉布斯准则剔除引入的粗大误差；报告生成模块，用于对所述粗差剔除后的测量数据的结果进行分析和处理，并自动生成校准报告。4.根据权利要求3所述的基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统，其特征在于，所述输入参数包括数字表参数设置、程控开关参数设置和标准参数设置。5.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的固态电压标准巡检系统，其特征在于，该系统还包括通信控制卡，用于使得所述主控计算机通过USB总线控制多路程控开关中各通道的通...

【专利技术属性】
技术研发人员：许兴明，彭婧宇，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：