唐婧 沈冀
内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电局
内蒙古呼和浩特市010050
摘要：主要论述电测仪表由过去落后的手动校表而提出来的一种自动化校表的方案，通过光电技术、计算机模式识别技术以及标准源技术的综合运用，实现了指示仪表的自动化测量，以及使用和注意问题。
关键词：光学成像；矢量采样；测量；CCD；校验；自动化；
一、电测仪表检验自动化系统的探讨
电测仪表是一个比较特殊的专业，随着电子技术的发展，测量技术与仪器也发生了很大的变化。在电参数（电流、电压、功率、相位等）测量这一领域，由于存在大量模拟指针式指示仪表（电流表、电压表、功率表、相位表等），尽管有了智能仪器，但这些仪器仅仅只能通过计算机实现数据的处理和打印等工作，没有真正实现自动化测试，许多工作由人工来完成，例如每个测试点均需检定人员观测来完成，仪器的操作也需要手动完成，这既降低了测量功效，又增加了测试人员的劳动强度，同时增加了人为因索（视觉疲劳）所带来的测量不确定性。为有效降低测量人员的工作量，缩短计量测试工作周期，提高计量工作的自动化和现代化水平，实现电测指示仪表自动化测量和校验是非常必要的。
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目前在我们的实验室测试工作中，将实验设备测试的数据传给打印机，打印出的测试数据再由测试人员进行计算处理求出实验结果。这样的工作程序给测试人员带来不便，人工输入数据或计算的工作量大，效率低且容易出错，改进方案如下：
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因为现在普遍使用的标准器（标准表和标准源）均具有RS232标准通讯接口，在硬件方面很容易构成自动化测量系统，其中的关键是用光电自动化测量代替人眼功能，且瞄准精度和重复精度高于人眼的仿真系统。
1.光学成像
由远心光学系统将被测仪表的表盘和指针图像入射到CCD表面，面阵CCD在驱动器的作用下将载有表盘和指针信息的视频信号送给A/D数据采集系统进行模数转换，数据以矩阵的形式存在于存储器中，以便于计算机识别。我们采用像敏单元尺寸为10μm×10μm，像元数为1024×1024的面阵CCD，采用自动可调光源亮度同轴照明，A/D数据采集采用面向PCI总线的16位AD数据采集卡，其结果的非线性最大误差为±0.006FSR，转换时间不大于17μs。
2.微机控制系统
以VC语言为操作平台，结合数据库管理系统而完成整个系统控制软件，由计算机设置被检指针表的测试点，如10A的20%、40%、60%、80%、100%五点（相当于2、4、6、8、10A时），然后，计算机向标准源发出命令使电流平滑上升，当表盘20%（40%……60%）处的刻度线与指针拟合时，由计算机向标准源发出指令，计算机读取标准源显示值，然后和标准值2A比较，计算并储存，测试完后打印测试结果。图像处理软件。计算机将把表盘刻度信号和指针信号进行预处理，采用高斯滤波和中值滤波去掉信号噪声，采用CANNY算子可抗噪声干扰，提取准确，亚象索细分定位采用灰度矩法，细分精度达到1/20—1/30;图像拟合采用最小二乘法，使拟合精度达到更高。通过图像、数字处理，计算机的识别精度高于人眼精度。
3.标准源
我们采用CL302C三相信号源作为标准源。该机采用最新的数字信号处理方法，超大规模（现场可编程门阵列）芯片和大屏幕LCD显示模块及高精度AD转换电路等一系列先进元器件，结合中文菜单显示。输出电压、电流实现闭环控制，可保证低漂移及年稳定度。带有前馈控制的电压、电流放大器∶电压、电流放大器是将交流基准信号进行功率和幅值放大，使其能带动电流为25VA、电压为30VA的负载。电源采用前馈控制技术，是一种无差调节技术，无论负载怎样变化，它都能严格跟踪信号基准，使放大器输出信号和输入信号保持一致。
二、使用与常见问题
1.设置测量参数
以电压表为例∶选择被校表当前要校验量程的类型"交流电压单相"，程控CL302C打开对应类型的输出开关。由鼠标右键点击基本量程表格，在当前位置弹出一个快捷菜单选项（含增加基本量程、增加附加量程、增加倾斜影响量程、指定测量参数四项），选择"指定测量参数"，弹出仪表属性框，可以修改当前量程的指示值单位、上升（下降）值单位、更正值单位、比例系数（当标准表读数单位为伏特标准单位，而指示值单位为"格"时，比例系数系统根据电压量程或电流量程的设置自动将标准表的读数乘以比例系数自动折算为"格"）。此时根据被检表填入"电压量程"为"150V"，"电流量程"不选，在"量程"标识中可以填入"150V交流"此时系统会根据原先填入的标准表具有150格，自动算出比例系数为1，然后单击确定。
2.自动校验基本量程交流电压150V
用鼠标点击实验数据表格上的第一个校验点，这里是从30分格开始的，点击"开始检定"自动校验开始，程序会根据当前校验点的标准值和CL302C当前输出值进行比较然后决定CL302C的输出调节快慢（调节细度从0.01%-10%），一般由快变慢，使指针自动逐步接近被检刻度点，当指针到达被检刻度点时，系统将自动记录数据，并将CL302C输出标准值乘以比例系数折算为"格"后填在对应刻度点上，有关误差、平均值、更正值的化整会自动完成，这样第一个点检定完成。在检定完第一点后，系统自动增加输出，还可以检定第二个点40分格，操作与第一步相同，重复上述过程完成所有点的校验，包括上升、下降。基本量程校验结束。
3.检定附加量程
确认输出已降为零，换被检表接线和切换量程开关，鼠标右键单击基本量程的数据表格，选择"增加附加量程"，添加第一个附加量程交流30V，系统会把最大误差点和上限点列出来，重复在检定150V量程中的步骤。
4.完整校验记录
整个校验过程结束后，把输出降为零，拆除接线，点击"关闭"按键，退出程控。填写记录上的其它项目如温度、湿度、检验人等内容，经检查所有试验数据无误时，点击"存盘"（校验中可随时存盘）或"存盘退出"将保存数据，（缺少这一步所有的劳动就会化为乌有），如已经存在当天的校验数据，系统会提示是否覆盖原先的试验数据年（不允许一天对应两次数据，如果对当天已检定的数据有怀疑时，可重新检定后覆盖上一次的数据即可），所以要慎重操作。
5.检定时的注意事项
功率表、相位功率因数表的检定时，点击"设置参数"键时，程序会自动完成额定电压值及额定电流的输出，对于反向相位值的显示用负相位表示。对于功率因数表的上升下降值仍用相位表示（因为计算误差时是以90度相角进行计算的）。对于频率表检定，需要把所需电压手动调节加上去，然后再对频率进行调节。对于四象限单相相位表校验时接线如下所述∶利用B相电压、电流端子接线。对于负载感性、负载容性时，电压的*端接CL.302C的高端。对于容性时，指示值相位角应填写负值才对，为适应这种特例，对相位/功率因数表程序允许修改指示值一列的值。对于毫安表或微安表，建议先将CL302C的输出端用导线短接几分钟，待输出稳定后再接入表计，以防指针受到冲击。
结束语
综上所述，检验完成后，无法通过详细信息浏览检定记录时，应检查一下系统日期格式，在所有仪表的对话框中就可以看到，如果年份不是4位数，须将系统的日期格式改为长日期格式，这是因为系统无法正确识别短日期格式造成的。系统运行速度下降，运行速度下降的原因可能是∶系统中同时运行过多的程序，这些程序要消耗系统资源，建议工作时把不需要的程序关闭;操作中点击速度过快，程序在运行中出现紊乱;系统中感染了病毒也可能造成运行速度下降，建议将数据库进行备份，然后找最新的杀毒软件进行杀毒。无法联机时，首先检查计算机的串行口是否与数据线连接，若没有，在关机后将数据线接好。若数据线已接上，试着将线紧一下，应重新启动;如果问题仍没有解决，可将数据线换接计算机的另一个串行口试一下。
参考文献：
[1]闫万芳.电测仪表校验自动化系统的开发及应用[J].河南电力,2005（04）：025-04.