论总辐射表计量检定设备自动化检测系统的设计

申海斌

摘 要：随着科技的飞速发展，越来越多的计量检定设备开始使用自动化检测系统，这种检测系统在检验及测量的过程中不依靠或仅依靠很少的人工干涉来自动完成工作。本文从总辐射表计量检定设备的性能检测和功能检测两个角度加以分析，详细的对其自动化检测系统进行了总体设计、硬件设计和软件设计。设计出来的自动化检测系统可以满足总辐射表计量检定设备的正常工作，确保量值传递的可靠性和准确性。

关键词：总辐射表；自动化检测系统；系统软件

总辐射表也可称作总日射表，它是主要用来观测气象辐射情况的仪器。为了确保观测结果的可靠性和准确性，总辐射表必须定期接受计量检定。为了使计量检定过程能够顺利进行，就必须确保计量检定装置自身具有可靠、准确、高精度的量值。基于这种情况，我们研究并设计出了一种自动化检测系统，它有效提高了总辐射表计量检定设备的稳定性及检查自身故障的能力，从而使被检测设备的安全性得到了保障。

1 总辐射表计量检定设备

总辐射表是用来测定水平面上球面度立体角所接收的太阳直接辐射与散射辐射之和的测量仪器，除此之外，它还能对斜面上总的辐射加以测定。当感应面处于向下状态时，可以测定反射辐射，当使用遮光装置遮住直接辐射时，则可测定散射辐射。总辐射表检定设备一般都会配置多通道型的数据采集器，这种数据采集器会使用其中一个通道与标准辐射表进行连接，而其余的通道则都与被检辐射表相连接，然后系统通过计算机来采集和处理相应的数据，从而实现检定结果的自动输出。总辐射表检定系统的主要构成包括多路扫描开关、高精度多路数据采集器以及计算机控制与数据处理系统。

为了确保总辐射表检定结果的可靠性和准确性，在校准精度较高的多路径数据采集器时，一般要先使用大量的同种类仪器进行统计分析来确定出校准间隔，然后根据所确定出的校准间隔来进行校准工作。但是在进行这两次校准的期间，很可能会出現仪器自身的基本测量功能遭到损坏和仪器测量性能产生变化等状况，所以为了确保总辐射表能够顺利完成计量检定工作，我们需要对总辐射表计量检定设备设计出一个自动化检测系统，从而在每次的总辐射计量检定工作进行之前，能根据自动化检测的结果，来判断总辐射表计量设备是否处于正常状态，以及总辐射表计量设备的基本测量功能和性能是否符合计量检定的要求。

2 自动化检测系统设计

2.1 系统总体设计

总辐射表计量检定装置自动化检测系统的主要工作是对总辐射表的检定功能进行测试，以及对设备的性能进行检测和诊断，从而验证该检定设备量值的精度是否处于设计规定的范围，从而确保检定设备拥有可靠的量值，检测系统是由功能检测与性能检测两部分所构成的[1]。功能检测主要的检测对象包括输入通道通断与切换功能、输出通道通断与切换功能、电压测量功能和电阴测量功能。功能检测能够完成对计量检定设备所有的硬件平台内的测量通道综合功能的自检，以及对内部信号测量模块所具有的综合功能的自检，并判断出系统的硬件资源是否存在故障。

当系统的硬件部分发生故障时，自动化检测系统会将出现的故障定位到信号通道以及激励信号源等模板设备上，在屏幕上会显示出综合自检结果，并自动将综合自检结果显示出来。性能检测主要的检测对象包括电压测量性能和电阻测量性能。性能检测能够完成计量检定设备所有硬件平台内测量功能及综合性能的自动测试，然后对所测的性能参数量值进行对比和检查，来确认自动化检测系统进行测量工作得出的量值状态是否良好，从而判断检测系统的测量性能是否可以满足规定的不确定度的要求。

2.2 系统硬件设计

根据自动化检测系统的总体设计情况以及总辐射表计量检定装置对系统功能的实际需求，可以对自动化检测系统的硬件进行设计。将计算机的控制部分和显示部分作为核心，采用系统总线、转接信号以及相关的应用程序软件，把各个部分进行有机结合，从而实现总辐射表计量检定设备的自动检测工作。自动化检测系统的总体硬件结构主要包括标准信号发生器、用以传输和转接信号的数据总线、计算机控制与显示系统三大部分。其中，计算机控制与显示系统是自动化检测系统硬件部分的核心，它的具体功能是自动化控制功能检测和性能检测的全部流程，同时它还具有采集数据、处理数据、显示检测结果等功能。由于实际检测情况的不同，检测需求往往也各不相同，所以使用计算机来控制硬件系统中的标准信号发生器，使其针对不同的检测情况输出I信号、O信号、标准电阻信号或标准电压信号。然后数据采集器对标准信号发生器所发出的各种类型的信号进行采集，将采集后的结果由系统总线传输到计算机的中心，再有计算机的软件部分对测量的结果进行相应的处理和判断。

2.3 系统软件设计

自动化检测系统的软件部分使用了模块化的设计方式，将检测系统的各项基本功能划分成不同的软件功能模块，这些不同的模块经过组合形成了自动化检测程序。软件系统主要包括硬件资源管理、数据分析与处理、数据存储和显示、功能检测主程序、性能检测主程序这五大部分[2]。在进行功能检测时，所测信号可以分成正常状态和故障状态，而在进行性能检测时，测量信号根据状态可以分成正常状态和超标状态，其中超标状态指的是测量信号在功能上处于正常，但是其指标参数不符合预期值的范围。超标状态下的信号，用户可以自行决定是否继续使用。

3 总结

总而言之，总辐射表计量检定设备正在朝着高精度、高可靠性的方向发展，而其内部核心系统也正向着高自动化的方向发展，但从总体上来看，我国的计量检定设备目前仍然较为落后，实现检测系统自动化的检定设备数量很少，这严重限制着总辐射表的生产和研制。所以，实现检测系统的自动化，是摆在我国科研人员面前的重大课题，笔者希望本文所设计的自动化检测系统能为科研人员提供借鉴意义。

参考文献：

[1]王琮.光电型总辐射表性能测试研究[D].长春理工大学，2014.

[2]李克勤.计量自动化检测系统中存在的问题及对策[J].仪器仪表标准化与计量，2014，（04）：4648.