為了提高數(shù)字電壓表在直流電位差計(jì)檢定的效率及結(jié)果的有效性，下面筆者就基于數(shù)字電壓表的直流電位差計(jì)自動(dòng)檢定裝置進(jìn)行討論。

一 裝置的功能需求
　　

　　1.實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電位差計(jì)的自動(dòng)測(cè)量、數(shù)據(jù)自動(dòng)處理及自動(dòng)生成原始記錄功能。電位差計(jì)自動(dòng)檢定裝置通過計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集器的功能可以有效提高人工記錄數(shù)據(jù)。

　　2.自動(dòng)檢定裝置所使用的數(shù)字電壓表的誤差修正和mV、μV位數(shù)值的準(zhǔn)確性及有效性確認(rèn)。例如，目前常用的高等級(jí)數(shù)字電壓表FLUKE八位半的8508A和吉時(shí)利七位半的2182A等，在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院進(jìn)行量值溯源時(shí)，其量值一般溯源至其最小量程的十分之一，即mV量程的級(jí)別。而在用數(shù)字表對(duì)直流電位差計(jì)進(jìn)行檢定過程中，要求數(shù)字表要有與被檢直流電位差計(jì)相一致的量程即可。但在實(shí)際使用及計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的考核中，對(duì)數(shù)字表在μV級(jí)別甚至nV級(jí)別數(shù)值的有效性及準(zhǔn)確性難以確認(rèn)。因此，對(duì)數(shù)字表的mV、μV及nV位數(shù)值的準(zhǔn)確性及有效性需經(jīng)確認(rèn)和誤差修正。

　　3.檢定裝置提供高穩(wěn)定度的供電電壓源。直流電位差計(jì)的高穩(wěn)定供電電壓源是其準(zhǔn)確度的保證。


二 裝置的設(shè)計(jì)討論

　　基于數(shù)字電壓表的直流電位差計(jì)自動(dòng)檢定裝置主要是完成對(duì)直流電位差計(jì)的直接自動(dòng)測(cè)量，其原理框圖如圖1所示。其主要是以數(shù)字電壓表直接測(cè)量電位差計(jì)的方法為參考，通過對(duì)數(shù)字電壓表誤差進(jìn)行修正補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ酶叻€(wěn)定度電壓源對(duì)電位差計(jì)進(jìn)行供電，采用控制采集器以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)誤差補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)處理測(cè)量數(shù)據(jù)的檢定系統(tǒng)。


圖1　基于數(shù)字電壓表的直流電位差計(jì)自動(dòng)檢定裝置原理框圖

　　項(xiàng)目參照國(guó)家檢定規(guī)程給出的檢定方法，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理和提高數(shù)字電壓表的準(zhǔn)確度等級(jí)，檢定裝置中加入了誤差補(bǔ)償端口、數(shù)據(jù)采集控制器、PC終端、控制軟件及相應(yīng)的打印設(shè)備。該自動(dòng)檢定裝置可以通過誤差修正端口對(duì)數(shù)字電壓表的誤差進(jìn)行補(bǔ)償和修正，PC端通過控制采集器打開電位差計(jì)測(cè)量通道，對(duì)電位差計(jì)的電勢(shì)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果自動(dòng)采用修正值進(jìn)行修正，并將修正后的結(jié)果添加到原始記錄模板的相應(yīng)位置處。依次測(cè)量完成后，可將記錄存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，并可以通過外接打印設(shè)備完成原始記錄的打印工作。

　　基于數(shù)字電壓表的直流電位差計(jì)自動(dòng)檢定裝置誤差補(bǔ)償裝置是通過FLUKE多功能標(biāo)準(zhǔn)源的直流微小電流作為標(biāo)準(zhǔn)電流源，其在一等直流電阻器上的壓降作為標(biāo)準(zhǔn)電壓，用以對(duì)數(shù)字電壓表上的mV、μV及nV位數(shù)值的準(zhǔn)確性及有效性進(jìn)行確認(rèn)和誤差修正。

　　基于數(shù)字電壓表的直流電位差計(jì)自動(dòng)檢定裝置的供電模塊高穩(wěn)定度供電電源采用二級(jí)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)，一級(jí)穩(wěn)壓采用穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)，二級(jí)穩(wěn)壓采用光電穩(wěn)壓系統(tǒng)。

　　基于數(shù)字電壓表的直流電位差計(jì)自動(dòng)檢定裝置在電位差計(jì)的檢定過程中具有效率高、人為操作對(duì)誤差影響小等優(yōu)點(diǎn)，可大幅提升人員的工作效率，節(jié)約支出，保證其量值傳遞的準(zhǔn)確、可靠和有效。

本文刊發(fā)于《中國(guó)計(jì)量》雜志2018年第9期

作者：天津市計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)科學(xué)研究院　付江楠 姬更新 趙新明 周恩源 邊娜 趙青