基于VBA的工业铂电阻半自动校准系统

赵 琳 刘 岩 李锁印 赵革艳 赵新宇 梁法国 / 中国电子科技集团公司第十三研究所

基于VBA的工业铂电阻半自动校准系统

赵 琳 刘 岩 李锁印 赵革艳 赵新宇 梁法国 / 中国电子科技集团公司第十三研究所

介绍一种在Excel内嵌的VBA平台上开发的工业铂电阻半自动校准系统，对系统的工作原理及软件流程进行了论述，通过程序实现了判断恒温槽温场变化、自动记录铂电阻阻值数据、在校准(检定)完成后对铂电阻进行自动等级判定、自动生成原始记录和证书等功能，解决了以往工业铂电阻的校准(检定)工作中遇到的数据量大，后期处理繁琐的问题，具有推广价值。

工业铂电阻；VBA；半自动校准

0 引言

在工业生产和科研试验研究中大量使用工业铂电阻温度计，我国习惯称为铂热电阻。现在比较常见的工业铂电阻是用真空溅射薄膜元件，经过光刻、镀保护膜，焊接引线而做成，适宜于工业化大规模生产中[1]。对于日常工作中的铂电阻，只有当其检定或校准结果符合相应的允差等级要求时，即可作为合格的计量器具使用。

目前铂电阻检定所依据的是JJG 229-2010《工业铂、铜热电阻检定规程》，检定项目为外观、绝缘电阻、稳定性、允差等，其中允差包括0 ℃点和允差等级规定的上限(下限)温度或100 ℃点(应首选100 ℃)[2]。实验室在检定铂电阻时经常遇到一些问题，如后期数据量大、数据处理繁琐、耗时、易出错、效率较低等。基于此，本文介绍了一种在Excel内嵌的VBA平台上开发的工业铂电阻半自动校准软件，实现了对铂电阻校准数据自动记录的功能，并且可以在校准完成后对铂电阻进行自动等级判定，自动生成原始记录和证书，最终实现了“证书与仪器的同步”，节约了计量时间[3]。

1 校准系统的方案

目前仪器的校准工作可分为全自动校准、半自动校准、全手动校准三种模式，其中半自动校准主要呈现为：标准器可程控，被检仪器的设置需手动完成。半自动校准的优点主要体现在电脑系统可完成校准步骤、操作提示、记录测量数据、判定等级、进行数据和证书管理等。

依据铂电阻的检定规程，设计了一套适用于铂电阻的半自动校准程序，采用计算机控制校准系统，可以同时校准多只铂电阻，设定采样时间、采样周期，并将采样的数据直接写入用Excel编写的原始记录，在原始记录中直接应用编辑好的公式计算实际电阻温度系数，判定铂电阻的等级，给出结论及不确定度，自动生成证书。

1.1 校准系统的组成

规程中规定检定铂电阻时所需的标准仪器及配套设备有：标准铂电阻温度计、电测仪器、转换开关、冰点槽、恒温槽、高温炉、水三相点瓶及其保温容器、绝缘电阻表等。铂电阻校准系统是由标准铂电阻温度计、超级测温电桥以及恒温槽等组成。工业铂电阻的半自动校准系统主要由测量标准、被检工业铂电阻、电测仪器、GPIB[4]接口卡和线缆、系统软件及其他配套设备等组成。

其中测量标准为二等标准铂电阻温度计，电测仪器为超级测温电桥1594A，可以测量热电阻和温度，且1594A配有GPIB接口，系统软件通过GPIB接口对其进行程序控制，半自动采集校准数据。整个校准装置的组成如图1所示。

1.2 系统软件设计

系统软件需要实现的功能有：运行时可以控制超级测温电桥1594A；可以实现多只铂电阻的同时校准；具备判断恒温槽温场变化的功能；指定数据记录位置；设定采样时间及记录次数；判定铂电阻等级；故障诊断功能。

图1 工业铂电阻校准系统组成

为了实现这些功能，采用Windows XP操作系统，测试软件基于VBA开发平台[5-6]，其中通信部分功能的实现需要引用VisaCom[7]IO库，物理连接则采用了常见的GPIB，选用通用的自动化语言，使用Microsoft Excel作为生成原始记录和证书报告的工具。

因为校准的数据是直接写入原始记录中，校准的铂电阻数量往往都会大于10只，这就需要分批校准。每一批的校准数据都需要完整地记录在相应的位置，所以每次需要指定记录数据的开始位置，以免造成数据的混乱。程序编写过程中注意到1594A每次最多同时校准三只铂电阻，但是校准过程中同时校准的铂电阻数量不定，所以编辑了一个对话框，在程序运行开始时用以选择被检铂电阻数量，选择后开始校准。运行对话框图如图2所示。

图2 软件运行框图

校准开始首先需要判断恒温槽是否达到热平衡，规程中规定恒温槽的温度在10 min内变化不大于0.04 ℃即为达到了热平衡，此时可认为恒温槽的温场变化达到规程中的要求，开始检定铂电阻。不满足要求继续等待恒温，这一过程主要通过软件控制采集标准器的数据来实现。当恒温槽显示温度接近设定温度后即开始采样标准器的温度值，采样间隔设定为2 min，适当采样多组数据，比较数据结果判定恒温槽的热平衡状态。

当铂电阻校准完成后，依据规程需要对铂电阻进行等级判定，以往这些都要通过手动计算得出结论，现在通过Excel[8]中的计算公式即可自动判别，随之证书自动生成。校准软件流程图如图3所示。

图3 校准软件流程图

2 实验分析

下文以校准3只工业铂电阻(编号分别为1、2、3)为例分析了软件的实现过程。首先将标准器和被检铂电阻放入恒温槽中，与超级测温电桥连接好，计算机与超级测温电桥之间用GPIB线连接。打开程序，设定等待恒温时间为5 min，设定每次数据记录采样时间间隔为20 s，选定开始记录数据的表格位置，运行程序，进入图2的界面，选择被检铂电阻数量，此次实验为3只铂电阻，所以选定数字“3”，再点“开始”，开始校准，判断恒温槽是否达到热平衡，不满足要求继续等待恒温，直至满足要求后开始记录数据。

图4为校准前后的原始记录表格，加粗的方框内是数据区，可以看出使用这一系统校准铂电阻时无需再手动输入数据，只需要更换被校的铂电阻即可。实验室规定证书的1 ～ 2页为固定格式，证书结果的数据来源为原始记录的数据，这些都用Excel[9]实现，只要原始记录完成了，证书就可以自动生成，减少因手动输入数据的出错率，减少处理数据的环节，提高校准效率，具有很好的可行性。

图4 校准开始前和校准完成后的原始记录表格

3 结语

本文通过在Excel内嵌的VBA平台上开发工业铂电阻半自动校准软件，解决了实际校准工作中遇到的数据记录工作量大和数据处理繁琐易出错的问题，并且通过程序实现了判断恒温槽温场变化、在校准完成后对铂电阻进行自动等级判定、自动生成原始记录和证书等功能，最后通过实验验证了这一系统的可操作性。该程序具有一定的推广性，如在使用标准铂电阻校准恒温槽的过程中也会遇到一些类似的问题，可以在这套程序的基础上进行相应的更改来完成恒温槽的校准工作。

[1] 廖理. 热学计量[M]. 北京：原子能出版社, 2002.

[2] 全国温度计量技术委员会. JJG 229-2010[S]. 北京：中国计量出版社, 2010.

[3] 乔玉娥. Excel软件的数据处理在证书报告编制中的应用[J]. 计测技术, 2013(6), 33: 79-83.

[4] The Institute of Electrical and Electronics Engineers, lnc.IEEE Std 488.1TM: 2003[S]. new york，IEEE, 2003.

[5] John Walkenbach. Excel VBA Programming for Dummies[M]. HUNGRY MINDS, 2010: 67-172.

[6] John Walkenbach. Excel 2003 Power Programming with VBA[M]. John Wiley & Sons, 2004:112-147.

[7] Agilent Technologies Inc., “Agilent Technologies VISA COM I/O Help Edition 4”.

[8] Microsoft Corp., “Excel 2007 开发人员参考”.

[9] Microsoft Corp. Excel 2007 Developer Reference 2006[CP]. Microsoft Corp, 2006.

Semiautomatic calibration system of industry platinum resistance thermometers based on VBA

Zhao Lin，Liu Yan，Li Suoyin，Zhao Geyan，Zhao Xinyu，Liang Faguo
（The13th Research Institute of China Electronics
Technology Group Corporation）

It introduces a kind of semiautomatic calibration system of industrial platinum resistance thermometers ,which is on the platform of VBA of the embedded Excel ,discussing the working principle and software flow of the system，and through the procedures to achieve the judgment of thermostatic bath temperature changes, automatic recording of platinum resistance data, when the calibration(verification) is completed, it can automatically rank determination and automatic generation the original records and certificates .It solves the work of a large amount of data in the calibration (verification) of previous industrial platinum resistance encountered, and solves the post processing complicated problem, which has good popularization and reference value.

industry platinum resistance thermometers；VBA；semiautomatic calibration