基于虚拟仪器技术的三用表校验仪设计

赵云丽

【摘 要】三用表校验仪主要用于校验各种数字万用表的设备，随着现代工业的发展，对于三用表校验仪的要求也变得越来越高。虚拟仪器技术是通过使用数据采集卡来进行校验，然后将测量的模拟信号转换为数字信号，再通过相应的软件来实现三用表校验仪的各种校验功能，基于虚拟仪器技术的三用表校验仪在设计上更趋于智能化，在使用上更加便捷。本文就虚拟仪器技术下对三用表校验仪设计展开分析论述。

【关键词】虚拟仪器技术；三用表；校验仪设计

随着计算机科技的快速发展，虚拟仪器技术在信息采集、自动测试和测量仪器方面得到了广泛的应用。三用表校验仪是用来校验各种数字万用表的设备，是质量技术监督检验测试中常用的设备之一，是电力系统中常用的仪器。三用表校验仪能提供稳定的、高精度的交直流电压、电流、电阻，基于虚拟仪器技术三用表校验仪有进一步的技术提升，使得测量时更加方便和快捷。

1 虚拟仪器技术概述

虚拟仪器技术是现今研究的热点之一，是基于电子测量技术和计算机测控相结合而操作使用的前沿技术；由计算机技术与软件、高性能模块化硬件组合后建立起的既具有强大功能同时又灵活多变的一种基于计算机的测试测量与控制系统，从而改善原来仪器成本高且功能少的情况，虚拟仪器技术的出现，为测试测量和自动化方面带来了极大的方便，可以说是一场革新[2]。简单来说，虚拟仪器技术就是将即用式的技术，结合经过创新改良的软硬件平台，实现嵌入式设计、工业控制和测试测量操作。

1.1 虚拟仪器的概念

虚拟仪器中的“虚拟”二字有两层含义，其一是虚拟的仪器面板，其二就是NI公司的提出的软件即仪器的概念，通过对软件的使用来实现仪器的测量功能。虚拟仪器技术与传统的仪器一样，一般分为数据采集、数据分析处理和显示结果三个模块。

2 三用表校验仪的主要用途

目前多种电子测量仪器层出不穷并且发展迅速，在众多的测验仪器中，简单方便且灵活易操作得以广泛使用的一定还是万用表，万用表变自身具有低成本、易携带、维修方便等特点，成为在测量方面必备的测量工具；并且在今后很长的一段时期内仍将是我国在测量测试方面使用最为普遍的仪表。而三用表校验仪作为检定万用表的标准仪器，可以说是为检定万用表而专门设计的，准确度高，直流、交流电量的输出量均根据万用表的要求而设计的；因此，在测定的过程中，我们只需要将三用表校验仪的各量程与被检定的万用表的量程进行一一对应即可。

3 三用表校验仪的常见故障分析

三用表校验仪在对万用表的鉴定工作中固然使用方便，但仪表器械总有故障会出现，对于三用表校验仪存在的故障点进行检测和判断，是保障三用表校验仪正常工作的关键点所在，也是一项具有很强综合性技术的工作；所以需要相应的额工作人员具备一定的专业知识和基础，才能更好地完成故障点检测和维护工作。以DO30型来说，三用表校验仪的常见故障形式有：

首先，是精度故障，主要指整机技术参数的超差和部分超差；而出现整体超差的原因多为表头和振荡信号质量较差，部分超差故障的原因基本上是指示电路中元器件的变质或短路等[3]。其次，是性能方面面故障，通常出现这一故障时三用表校验仪的表象为整机无输出、无指示、无保护或过保护等；在对其进行故障诊断的前提条件是正畸供电系统正常，根据出厂时提供的仪器交直流信号通路的各工作点检测值进行参考，若与其参考值区别过大则说明为故障区。还有稳定性故障，一般为输出不稳定、表头存字多，通常的将仪器的输出端与标准电压表相连接，来鉴定出现不稳定的原因是显示还是输出，还是两者同时存在。如果是显示的问题则需要进一步检测振荡板的交流信号的稳定性、失真度超差等。

对故障的判断需要根据实际经验进行具体的分析，这就要求工作人员的综合能力要足够高；判断故障的常用方法有：

第一，观察法，通过观察是否存在冒烟、变色和断线等现象，来判断是否存有故障；第二，测试法，主要是在不通电的前提下，对各点之间或点与地之间进行电阻、元器件等的数值和性能进行相应的测量，以准确发现故障点；第三，是替代法，将确认正常的部件将可能存有故障的器件进行替换，以此查看三用表校验仪的情况，但需要注意的是，每次替换的时候一定要单件的替换，不可多个部件同时操作，这样更不利于对故障点的判断。

4 基于虚拟仪器技术的三用表校验仪设计

虚拟仪器的软件系统是虚拟仪器的核心，强调软件在虚拟仪器中的重要位置。虚拟仪器系统地软件通常包含有软件、仪器驱动软件和通用I/O接口。其中仪器驱动软件是处理与特定仪器进行控制通信的软件，是连接上层应用程序与底层I/O接口的中介，同时也是虚拟仪器的核心。而通用I/O接口则是为了完成对仪器的寄存器进行数据存取的操作，是仪器重要的信息传递媒介。数据分析处理软件，通过计算机的快速运行能力和虚拟仪器丰富的函数库资料，完成对系统的数据分析任务。仪器面板控制软件适用于连接用户和仪器的纽带。

软件开发平台通常使用较多的是NI公司和HP公司，其中NI公司的平台软件尤其适合，对计算机没有牢固基础或熟练操作能力的用户使用。

虚拟仪器四通的设计过程，一般需要对其进行需求分析、方案设计，然后再根据实际情况进行下一步的具体步骤细化走向。

对系统设计过程步骤进行分析，首先测试需求分析部分，主要是为分析被测参数的形式、范围以及数据，包括相应的一些性能指标的测试，完成功能需求的分析等；系统总体方案设计是流程的第二部分，也是很重要的一个步骤，其主要任务是根据实际情况，完成测试任务，进而给出确定的设计测试方案，帮助完成系统的结构设计；系统的软件和硬件设计，软件部分通常是对具体的开发环境的选择、完成驱动的设计和一些上层应用软件的开发等；硬件是根据实际项目情况或自制或购买。维护修改和完善是后续的工程步骤，主要是针对已完成的系统进行相应的功能测试，定期进行检测维护，对存在的问题及时维修，实现系统的优化等功能。

基于这样的流程步骤下设计出的三用表，在原有的基础上更智能化，提升了三用表的检测效率，更加节省了大量的人力和物力；随着科技水平的不断发展，基于虚拟仪器的三用表设计一定会更加智能高效，在实际检测工作中发挥出更大的作用。

5 结语

社会各方面都是在不断发展变化的，虚拟仪器也正在向功能综合化方向发展，比如提高精准度、可靠性，操作方面更简单便捷等功能，都是虚拟仪器在未来发展中可能实现的具体功能。虚拟仪器的出现，是对与之相关的各个行业领域的一次革命，具有深远的意义，通过对虚拟仪器、虚拟仪器技术、三用表校验仪有关方面进行细致分析，对测量测验工作提供了极大的便利。使用虚拟仪器技术，相关的工作人员可以更高效更优质地完成工作，三用表校验仪在这其中就为工作人员对万用表的检测工作，在原有的基础上提高了工作效率，并且节省了更多的时间和精力。随着科技水平的不断提高，虚拟仪器技术也在进行着创新和改变，相信未来虚拟仪器技术与多种科学技术相融合，会上升至一个全新的高度，为测量工作提供更大的便利。

【参考文献】

[1]丁志萍.三用表校验仪在计量检定部门的应用[J].西铁科技，2006，03：38-39.

[2]张路.数字式三用表校验仪原理与维修[J].计量与测试技术，2008，08：51-53.

[3]路亚峰，陈义军，温新岐，孙国忠，蒋先念.虚拟仪器技术研究现状与展望[J].国外电子测量技术，2010，11：35-37.

[责任编辑：杨玉洁]