0 引 言
“科技要开展，计量须先行”。科学技术的前进，产品质量的进步，能够说，没有准确的计量确保几乎是不或许的。可是，在我国计量界，尽管所运用的规范设备、被检外表大多现已装备了GPIB、RS232等测验接口，但实践的测验校准进程依然多数是手艺操作。人工操作各种仪器，手艺记载测验数据，人工核算测验不确认度等，不只作业量巨大，而且简略犯错。为了能进步功率，广阔计量测验人员迫切希望能够有一种简洁便利的方法来协助他们完结计量主动校准体系的开发和运用。
本文力求经过介绍校准体系硬件的构成，软件渠道的挑选，校准校准点的拟定，校准软件的规划、校准陈述模板的规划等来论述怎么简略快速地组成、规划主动校准体系。
1 体系根本作业原理
如图1所示，作者组成的主动校准体系硬件包含我所电磁学最高计量规范–美国FLUKE公司的多功用校准源5700A(简称5700A)，被校准的数字电压表美国Agi-lent公司的34401A(34401A)，美国NI公司的USB-GPIB接口卡(简称GPIB卡)，核算机以及打印机组成的。经过安装在核算机中的Fluke公司的MET／CAL校准管理软件渠道(简称MET／CAL)及自行编写的34401A校准程序操控整个体系完结主动校准。
程序首要把所需求的操控指令经过GPIB卡发送给34401A，指令34401A进入所要校准的功用和量程，然后再依据测验的标称值把相应的设置指令经过GPIB卡发送给5700A，指令其输出所要求的测验信号，再把34401A的读数回来给核算机，34401A校准程序依据输出的标称值和规范值即可核算出该校准点的误差等数据，并保存到数据库中。待一切校准点完结后再调用陈述模板打印校准陈述。
2 体系硬件挑选
Agilent 34401A是一款61／2位精细数字多用表，具有交直流电压、电流、两线和四线电阻等丈量功用，电压规模最高可到1000 V，频率规模可达300 kHz，电流可到3 A，电阻可到100MΩ。它具有GPIB，RS-232接口，其指令体系为可编程仪器规范程控指令(SCPI)，兼容性强，便利程控。其直流电压的根本目标是0．0035％读数+0．007％量程。
Fluke 5700A是一台高精度的多功用校准器。它不只具有一年0．0007％的直流电压高精度，而且功用十分强壮，涵盖了交直流电压、交直流电流、电阻五项功用，能够输出最高到1100 V交直流电压，沟通电压频率规模则可从10 Hz～1 MHz改变，电阻输出具有0～100MΩ共18个规范电阻，交直流电流到2．2 A，能够校准71／2位以下的精细数字多用表，具有规范的GPIB接口。要校准34401A，毫无疑问5700A是最佳的挑选。
NI公司的USB-GPIB接口卡经过USB接口衔接到核算机，而USB接口不管台式机或最新型的笔记本电脑均能够支撑，而且即插即用，其GPIB总线可一同衔接16个GPIB设备，运用十分便利。它还具有通讯速度快，安全牢靠的长处，是当时十分盛行的GPIB操控器。
3 体系软件渠道挑选
要经过GPIB接口编程操控5700A和34401A，在软件渠道挑选上能够有多个计划，像Microsoft的VB，VC／C++，NI的LabView等都是不错的挑选。但关于一般计量作业者来说，学会这些言语的编程绝非易事。没有必定的编程经历，想完结这个校准软件几乎是不或许的。而作者发现，运用Fluke的MET／CAL校准软件则能够事半功倍，简略便利的完结体系的要求。
MET／CAL是我所随5700A一同购买的一套校准管理软件，它内部集成了一个Sybase校准引擎，供给了对包含5700A等校准器的支撑，运用其简略易懂的编程言语，相似Basic，能够比较便利的编写多种仪器的校准程序，经过NI的GPIB接口卡或核算机自带的COM串行口对具有GPIB或RS-232接口的外表完结全主动的计量测验，乃至对没有接口的外表也能够完结半主动测验。最为人称道的是它还能够按ISO17025的要求，完结对每一个校准点丈量不确认度的主动核算，最终运用配套的Crystal Report(水晶陈述)软件规划校准证书模板，能够检索MET／CAL发生的校准记载并主动打印出美丽的契合各单位要求的校准证书，这无疑能够大大减轻编程人员的担负。
4 规划校准点
依据国家数字多用表的计量检定规程，对34401A进行校按时有必要对其交直流电压、电流、电阻丈量功用的各个量程进行检定，每个量程丈量3～5个点，根本量程丈量10个点，直流信号还要对正负满度值进行丈量，沟通讯号要对首要的频率拐点的功用予以验证；一同规范器和被校表之间的目标应满意3～4倍乃至更高的比率，以确保校准的牢靠性。
一般状况下要检查校准器的目标是否能够校准被校表，需求依据每个校准点的标称值来别离核算校准器和被校表的技术目标，检查TUR=被校表目标／校准器目标是否大于4。例如对直流1 V量程的0．5 V校准点来说，34401A年技术目标是±(0．5×0．004％+1×0．0007％)V=±0．000027 V，而5700A的年技术目标是±(0．5×0．0007％+0．000001)V=±0．0000045 V，因而TUR=6，契合校准要求。而MET／CAL则能够直接陈述程序中每一点的TUR，不需求用户核算，因而能够很便利的确认校准是否契合校准要求。
9．001 5700 1 0．500000V 49％79％2W#! Test+Tol 2 Te-005,SysTol 4 5e-006V，TUR60000(≥4.00)。因而，依据34401A各功用的技术目标及5700A多功用校准器的技术目标和输出才能，也结合了我所数字多用表在科研生产中的运用状况拟定了各功用的校准点。其间沟通电压功用校准点如表1所示。
5 34401A主动校准程序的编写
5．1 34401A的指令集
在确认了测验次序后，就要着手查阅34401A的用户手册的程控章节，找到相应测验功用的SCPI指令代码。程序中运用的首要程控指令如表2所示：
5．2 5700A的指令集
若是用其他言语来编写这个校准程序，还需求查阅5700A的说明书获取操控5700A的各项功用输出的GPIB指令。但在MET／CAL中，就无需这个进程了。因为MET／CAL已能够直接支撑5700A，即现已为其界说了5700FSC(Function Selection Code功用挑选代码)，因而只需查阅MET／CAL的协助文件获取各项功用的关键字即可完结对5700输出的操控。一同MET／CAL主动将5700A的目标传递给体系以便利核算测验不确认度。如“5700 1．000000V 20kHz 2W”表明“5700A以方法输出沟通电压1V@20kHz”。
5．3 MET／CAL的部分指令集
在MET／CAL中无需自行规划图形界面，只需用体系界说的关键字输出相应的提示句子，标题栏等体系即能够规范对话框的方法或固定格局显现出来。测验成果会在已界说好的窗口中直接按规范格局显现，等办法都大为简化了程序的规划，而且确保了一切的MET／CAL程序都具有一致的运转风格。比方“VSET Nthrow＝1Nmeas＝6”是一条大局有用指令，设置在每一个校准点都会主动扔掉第一个或许不行安稳的读数，然后再主动丈量六个读数用于核算校准不确认度。
5．4 编写34401A的主动校准程序
在编写校准程序前，先要具体阅览5700A、34401A的软件说明书。在获得了被校表和规范器各项功用和输出的操控指令后，再经过了解MET／CAL程序的各项指令及FSC的用法之后，依照前面界说的每个功用的校准点，测验目标、校准点的分辨率等信息就能够着手编写校准程序了。
首要用ASK指令设置一些测验方法，然后显现根本的安全操作信息和外表的参数设置，再依据34401A的测验功用表，进行直流电压、沟通电压、直流电流、沟通电流、四线电阻和两线电阻六个功用的丈量校准，完结对每个校准点的检定。因为已用VSET指令设置了每个校准点的数据别离丈量6次，而且用ASK+K指令激活了丈量不确认度的核算，因而在每个校准点，MET／CAL都会主动求得这六个丈量值的平均值进行鉴定，如鉴定不合格，经过Target指令操控完结重复测验。一同体系会核算得出各A类、B类丈量不确认度重量并合成为扩展不确认度。程序流程图如图2所示，其间每个校准点都是依据根本相同的流程进行的。
34401A校准程序中直流电压100 mV量程的一个校准点程序片段和注解如表3所示。
完好程序因篇幅原因，此处省略。
6 履行校准程序
34401A校准程序编写完结后，能够在MET／CALRuntime环境下运转该程序，依照程序的要求创立被校表的财物记载，挑选GPIB接口，衔接测验线等，程序会主动操控整个体系进入校准状况，逐个测验结束，校准成果就存入了MET／CAL所界说的Sybase数据库中，便利随时调出查阅，打印陈述。程序运转界面如图3所示。
7 规划校准陈述证书模板
要输出丈量成果，能够调用MET／CAL自界说的Crystal Report(水晶陈述，MET／CAL顺便的所见即所得高档陈述软件)证书模板，也能够运用自界说模板。自界说模板能够自行创立，也能够在MET／CAL的规范模板基础上稍加修正，然后另存即可。具体做法便是翻开一个空模板或规范模板，首要依据各单位实践的校准证书款式在Crystal Report下修正生成一个新的证书文件，然后将相应的校准引擎的Sybase数据库字段逐个刺进到证书的相应方位，如财物号，生产厂家，校按时刻，校准环境条件，校准程序名，校准规范编号、有用期时刻以及具体的校准数据等，并不断调整格局、方位等使其与实践证书相仿。最终修正结束后保存证书模板。今后当校准程序履行结束，调用这个证书模板即可输出实践成果的校准证书，如图4所示。
8 结束语
该主动校准体系具有数据牢靠、操作便利、功用齐全等长处，测验结束能够陈述出每一个校准点的丈量不确认度，彻底遵循了ISO17025的要求。一同，该程序具有简略易懂、简略修正的特色，能够十分便利地克隆到满意其他类型数字多用表的校准。该主动校准体系确保了体系的丈量精度，减少了人工操作，大约在20分钟的时刻完结以上所界说的约110个校准点的校准，而且直接打印出丈量不确认度陈述，能够极大的进步计量作业的功率。
