基于网络的远程校准平台研究与设计

论文摘要

传统的校准服务需要用户将仪器送到上级计量中心或者专业校准人员携带标准仪器下到现场进行,校准周期长、管理难度大、费用高、效率低等缺点趋于明显,传统校准方法已远滞后于快速发展的仪器校准的需要。解决问题的有效的探索之一是利用网络远程控制异地完成仪器的校准,即远程校准技术（Remote Calibration或Tele-Calibration）。目前,国际上一些计量校准单位或校准检测中心均已开展了远程校准技术的研究,其中比较成熟的研究项目甚至已经投入到实际应用中,如美国FLUKE公司开发了自动校准软件系统MET/CAL、英国国家物理实验室（NPL）开展的网络分析仪的校准。相对于国外而言,我国的远程校准技术仍处于探索阶段,更加缺少理论联系实际的应用,因此开展此课题研究是必要和有意义的。本课题来源于总装备部装备技术基础项目,致力于远程校准基础平台的设计和开发。文章首先比较了远程校准与传统校准的区别,强调了前者相对于后者的优势,接着概述了远程校准发展中的关键性技术。在远程校准系统平台的设计中,采用模块化的设计方法,减小耦合,同时方便系统的拓展升级,拓宽系统的应用群体。系统结构设计先整体后局部,在比较各可用系统类型的特点、分析系统需求的基础上,确定系统结构、分解系统组件、制定校准流程。综合考虑主客观条件后,选择以Visual Studio 2008为软件开发平台,在.NET框架的基础上,用C#语言来完成软件平台的开发。课题完成了远程校准系统软件平台的设计,并且在实验室条件下进行了高等级万用表对电源的远程校准操作的系统测试。文章最后对系统的不确定度进行了分析,结合测试数据进行相关计算。本课题所建立的远程校准系统,结果满足校准要求的同时,操作简单,对一般拥有数字接口的仪器通用性好,仪器校准的实时性增强,溯源和传递时间缩短,校准成本降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.1.1 校准的基本概念
• 1.1.2 校准与检定的关系
• 1.1.3 传统校准方式的不足
• 1.1.4 远程校准的提出及发展优势
• 1.2 远程校准国内外研究现状
• 1.2.1 国外远程校准研究现状
• 1.2.2 国内远程校准研究现状
• 1.3 远程校准关键技术
• 1.3.1 计量校准技术
• 1.3.2 自动化技术
• 1.3.3 网络化
• 1.3.4 体系结构
• 1.3.5 数据安全
• 1.4 论文课题来源及主要工作
• 第二章 远程校准系统结构设计
• 2.1 远程校准系统类型
• 2.1.1 B/S 结构
• 2.1.2 C/S 结构
• 2.1.3 混合结构
• 2.1.4 基于LXI 技术的方案
• 2.2 需求分析
• 2.2.1 用户需求
• 2.2.2 功能性需求
• 2.2.3 非功能性需求
• 2.3 结构设计
• 2.3.1 C/S 与B/S 比较分析
• 2.3.2 结构设计
• 2.4 远程校准流程
• 2.5 系统运行威胁
• 2.6 本章小结
• 第三章 远程校准系统的实现
• 3.1 系统总体设计
• 3.1.1 系统运行环境
• 3.1.2 系统通讯接口
• 3.1.3 软件结构
• 3.1.4 用户接口
• 3.1.5 软件接口
• 3.2 计量器具模块对象设计
• 3.2.1 计量器具模块对象功能
• 3.2.2 设计性能
• 3.2.3 内部接口
• 3.3 计量器具通信模块设计
• 3.3.1 计量器具通信模块功能
• 3.3.2 设计方法
• 3.3.3 内部接口
• 3.4 远程校准通讯模块设计
• 3.4.1 远程校准通讯模块功能
• 3.4.2 技术路线
• 3.4.3 内部接口
• 3.5 视频监控模块设计
• 3.5.1 视频监控模块功能
• 3.5.2 视频性能
• 3.5.3 内部接口
• 3.6 校准结果处理模块设计
• 3.6.1 校准结果处理模块功能
• 3.6.2 性能
• 3.6.3 设计方法
• 3.7 用户信息模块
• 3.8 校准方法文件模块设计
• 3.9 数据库设计
• 3.9.1 用户信息表设计
• 3.9.2 仪器信息表设计
• 3.9.3 项目信息表设计
• 3.9.4 校准记录表设计
• 3.10 本章小结
• 第四章 远程校准系统应用
• 4.1 程控电源检定规程
• 4.1.1 检定条件
• 4.1.2 检定项目及检定方法
• 4.1.3 检定结果处理
• 4.2 系统硬件构成
• 4.2.1 标准仪器—KEITHLEY2000
• 4.2.2 待校准仪器—Maynuo M8831
• 4.2.3 电子负载—Faith FT6301A
• 4.2.4 网络摄像机—AXIS M1011-W
• 4.3 仪器连接
• 4.4 仪器校准
• 4.4.1 启动系统程序
• 4.4.2 远程校准
• 4.5 结果分析
• 4.5.1 负载调整率
• 4.5.2 输出电压短期稳定性
• 4.5.3 纹波系数
• 4.5.4 直流电源示值误差
• 4.6 本章小结
• 第五章 远程校准系统不确定度分析
• 5.1 系统不确定度
• 5.1.1 不确定度评定步骤
• 5.1.2 不确定度评定方法
• 5.2 系统不确定度来源
• 5.3 系统不确定度评定
• 5.3.1 系统静态不确定度
• 5.3.2 系统动态不确定度
• 5.4 系统不确定度计算
• 5.4.1 系统数字示值的分辨率引起的不确定度
• 5.4.2 系统偏差的不确定度
• 5.4.3 稳定性的不确定度评定
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果