数字温度指示仪表远程自动检定系统设计

Design of Automatic Tele-Verification System for Digital TemperatureIndicating M etersWANG Xiao-chuan，GAO Jian，CHEN Le，SUN Jian(Colege of Mechanical and Electrical Engineering，China Jiliang University，Hangzhou 310018；China)Abstract：Aiming at the status of low efficiency and large human error in the current verification for tempera-ture indicating meters which is dificult to trace to the higher level standards，the automatic tel-calibration sys-tem for digital temperature indicating meters based on Internet has been designed.The operation of the end inworksite is controled by the remote host computer located in the metrology laboratory which colects readings ofmeters by using machine vision technology through the network simultaneously，then the remote host computercompletes the data processing and analysis.Ultimately，according to uncertainty evaluation in the resuh，theverifcation conclusions of the meters are given and verification reports are generated.The system can verifymore than one meter one times automaticaly.The design is valuable to improve the efficiency of the verificationfor temperature indicating meters and to trace to higher level standards。

Key words：digital temperature indicating meter；automatic tele-verification；traceability；machine vision tech-nology ；uncertainty evaluation传统数字式温度指示仪表的检定还存在-些不足之处，严重制约了数字式温度指示仪表检定工作与现今科技发展及工业应用的融合。首先，现在数字式温度指示仪表的检定需要人工按照检定规程，完成检定，费时费力，且易混人人为误差；其次，现在数字式温度指示仪表的检定还需由计量部门开展，无论是被检仪表的拥有者需要将待检数字式温度指示仪表运送至计量部门，还是计量部门的专业人员携带仪器到有检定收稿 日期：2012-05-22作者简介：王晓川(1986-)，男，河北丰润人，硕士研究生，主要从事仪表自动检定等领域的研究；高坚(1964-)，男，江苏南通人，博士，副教授，主要从事刚体姿态控制、系统协调与优化研究。

需求的单位开展检定，都将产生-定的费用，不利于降低检定成本lI2]，这样限制了溯源到更高等级标准的可能。此外，由于被检仪表种类繁多，现在还没有统-的接口标准，难以推广文献[3]～文献[7]中所述经验↑几年，机器视觉技术以及基于网络的远程校准得到快速发展，已经开始应用于很多的工业诚之中，为解决上述问题提供了新思路。

1 远程自动检定方案本系统主要由远程上位机、网络、现场端组成，系统框图如图 1所示。

计量人员通过远程上位机中的检定软件，录入检定信息，并根据检定规程设置各检定点。远程上位机通过网络与现场端进行通信，控制标准源输出各个检数字温度指示仪表远程自动检定系统设计 ·9·经过计算给出被检仪器的不确定度评定；⑤ 用户对检定数据的查询。

3.3 网络通信技术网络是联系现场端与远程上位机的桥梁，也是实现突破传统数字温度指示仪表检定空间限制的关键技术。其中网络数据传输有以下几种方法：基于 ASP。

NET的网络数据传输、WinSock、DataSocket、Web Serv-ice技术等。

在本次设计中应用的是 WinSock规范，WinSock规范为应用程序开发者提供了-套简单的API，便于程序员调用实现网络编程，所以WinSock成为了Win-dows环境中得到广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口。WinSock支持两种套接字实现方式，分别为 TCP协议和 UDP协议。TCP协议提供面向连接的、端到端和可靠的数据包发送，有超时重发、丢弃重复数据、检验数据等功能，但占用系统资源较多，传输速度缓慢 ；UDP协议无连接服务，不提供无错保证，但系统占用资源较少，传输速度快。根据以上的分析，在本设计中，为确保检定过程的准确性，对数据的准确性要求较高，选择TCP协议是更加合理的。

4 不确定度评定在本设计中，检定报告中将给出被检数字温度指示仪表的不确定评定 ，以表征其是否合格。

4.1 描述测量模型下面以FLUKE5520检定 FLUKE724的 Pt200-385挡位为例，进行被检仪表的不确定度分析。其数学模型可表示为tdf e±b (1)式中，t 为被检仪显示的温度值；t 为标准源输出的被检定温度值；e为误差；6为被检仪表的分辨力。

4.2 不确定来源对检定结果不确定度产生影响的主要因素包括：① 标准源 FLUKE5520在 Pt200.385挡位的输出不确定度(t )；② 被检仪表FLUKE724的Pt200-385挡位分辨力引入的不确定度 (t )；③ 因测量值不重复引入的不确定度 (f，)；④ 受开展检定所处环境和其他随机因素影响引人的不确定度 (t ) 10]。

FLUKE5520的用户手册中，给出了其在不同挡位、不同量程、不同检定时间段等的不确定度指标。当环境温度在校准温度 4-5℃范围内时，在 Pt200-385挡位0～100 oC年不确定度为0.04 oC，其符合正态分布，其置信区间为99%，包含因子k 2.567，由B类标准不确定度评定原则，得H(t )0.04/2.576-0.016℃ (2)被检仪表 FLUKE724在 Pt200-385挡位分辨力为0.1 oC，则由此造成的示值误差区间半宽为0.05℃；- 般认为示值误差符合均匀分布，其包含因子 kp，由 B类标准不确定度评定原则，得u(td)0.05/4Y O.029 oC (3)如果热机不充分，标准源输出标准信号不稳定，使得被检仪表测量不准确。在充 分热机的情况下，FLUKE5520的输出稳定性能十分优异，FLUKE724的示值仪常稳定。为保证实验的准确性，下面将验证上述说法。

在仪器适宜工作环境中，FLUKE5520在 Pt200-385挡位输出50 标准信号给FLUKE724，FLUKE724示值如表 1所示。

表 1 FLUKE724重复读数 单位：序列 温度 序列 温度 序列 温度 序列 温度l 50.2 4 5O.2 7 5O.2 1O 5O.22 5O.2 5 50.2 8 5O.23 5O.2 6 5O.2 9 5O.2 平均值 50.2- 般认为重复性测量误差符合均匀分 布，FLUKE724重复性测量误差区间半宽为0.0℃，其包含因子 k。 ，故得到(tr)0.o 0 oC (4)检定过程在专业计量实验室开展，已经对环境因素进行了严格控制，次不确定度分量可忽略不计，得u( )0 oC (5)4.3 不确定度的合成造成上述不确定度分量因素各不相同，其对检定结果的影响是相互独立的 ，根据合成标准不确定度公式u(tc) (ox (t1) (6)式中， 为灵敏度系数；( )分别代表 ( )、u(f )、a f(t，)、 (t )。代人数据得到检定结果的合成标准不确定度 (t )为(t )/u(t ) (td) u(tr) u(t ) -0.033 oC (7)扩展不确定度 表征了被测量值散落的区域范围，当将置信水平设置99%时，覆盖因子k2.576，得： k×u(t )2.576×u(t ) 0.085℃ (8)4.4 检定结论FLUKE5520在Pt200-385挡位输出50℃标准信号输送给FLUKE724，FLUKE724的读数为50.2℃，读数误差为0.2 oC，根据上述分析可知扩展不确定度为0.085 oC，而在 Pt200.385挡位量程0-100℃范围内 FLUKE724允许误差为0.2 oC，故可以判断该块FLUKE724的此项参数是不合格的。

· 10· 《测控技术)2013年第32卷第 1期程序运行结果界面如图4所示。

图 4 程序运行界 面5 结束语本文利用网络技术，改变了传统数字温度指示仪表需要送检的现状，实现了计量人员在计量实验室就可以开展检定活动；利用机器视觉技术，规避了由于现有数字温度指示仪表接 口不统-，不能实施 自动检定的风险，提高了检定效率，使得检定时问缩短为原来的1/3，也为其他数字式仪表的远程自动检定做出了有益的尝试。