专利名称：一种检定仪的自校准方法
技术领域：
本发明涉及测量领域，特别涉及一种检定仪的自校准方法。
背景技术：
为了使工业生产过程可靠、安全地运行，根据有关检定规程与国家计量法的要 求，需对生产过程中所用的测控仪表进行定期的检定。同时各种测控仪表在生产中为了保 证其符合要求，也必须对其进行标定和检验，使其符合产品标准的要求。由于环境的变化，作为检定用的工具每年都需要校准，校准的周期一般为一年，而 一年中有春夏秋冬四个季节，其环境温度、湿度都有很大的差别，对于高精度的测量系统， 应进行校准，还有对于刚生产好的检定仪其插孔、接线端子接触良好，使用时间久后，金属 表面会氧化，接触电阻会有一定的增加，并且对于多参数的切换，一般采用继电器进行切 换，继电器使用久了触点会氧化，接触电阻也将会增加，这些变化对测量与输出精确度有一 定的影响，特别是电阻的测量与输出，很难满足要求。而采用了本发明的检定仪会自动定时 对系统进行自校准，不会因为使用时间久、环境变化对检定的精度产生影响。有一些检定仪具备校准功能，但都是需要人工操作，对于电压、电阻测量，是先将 表棒短接，再按清零键实现。但对于输出目前很少有仪表实现自校准功能。浙江中控的过 程校验仪实现了输出自校准功能，能对电阻进行校准，但这也需要人工操作进行。对于多通 道的检定装置，目前还没有发现能自动校准的检定装置。

发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明公开了一种检定仪的自校准方法，其解决了检 定仪需要人工操作进行自校准，且所述检定仪的精度会受时间、环境变化影响的技术问题。一种检定仪的自校准方法，包括下列步骤
1)在具有测量单元和输出单元的检定仪上设置控制单元和自校准单元，控制单元与自 校准单元连接；自校准单元包括切换开关单元，所述切换开关单元分别与测量单元和输出 单元连接；
切换开关单元包括第一开关、第二开关和第三开关；第一开关的两端与测量单元连 接在一起，同时第一开关的两端又分别与第二开关和第三开关的一端相连；第二开关和第 三开关的另一端与输出单元连接；
2)控制单元设定上述检定仪进行自校准的时间间隔；
3)当上述检定仪开机或自校准的时间间隔到了后，控制单元控制自校准单元使其自动 进行测量自校准；
4)采用经过校准的测量作为基准，控制单元控制自校准单元使其自动进行输出自校准。较优地，所述测量自校准，输出自校准均发生在所述具有自校准功能的检定仪进 行正常测量和输出的工作之外的时间。
较优地，所述控制单元包括CPU及其对应的用于启动并实行自校准过程的固化程序。较优地，所述自校准单元还包括内置标准信号源/高精度低温漂的电子元器件。较优地，所述测量自校准包括下列步骤
1)切断测量单元与外界的所有连接；
2)通过切换开关单元短路所述测量单元，则此时测量单元的测量值为零点的信号；
3)运用所述检定仪内部自带的测量功能进行测量，测量到此时的测量单元的信号，并 把该信号作为零点偏移值；
4)所述测量校验的满度校准通过高精度低温度系数的电子元器件来保证，故上述零点 偏移值即为测量自校准的偏移值；结束测量自校准。5)在后续的测量中，将测量单元的测量值减去上述测量自校准的偏移值作为修正 后的测量值。较优地，所述测量自校准包括下列步骤
1)切断测量单元与外界的所有连接；
2)通过切换开关单元短路所述测量单元，则此时测量单元的测量值为零点的信号；
3)运用所述检定仪内部自带的测量功能进行测量，测量到此时的测量单元的信号，并 把该信号作为零点偏移值；
4)利用切换开关单元使测量单元与内置标准信号源连接；则此时测量单元的测量值为 内置标准信号源的值；并把该值作为测量自校准的满度附近的参考值；
5)通过控制单元对上述3)和4)得到的零点偏移值和满度附近的偏移值进行线性运 算；即得到了测量自校准的偏移值；结束测量自校准。较优地，所述输出自校准包括下列步骤
1)切断测量单元和输出单元与外界的所有连接；
2)通过切换开关单元使测量单元与输出单元连接；
3)控制单元控制输出单元输出零点附近的信号，并通过测量单元得到一个测量值，该 测量值减去在前述测量自校准得到的偏移值后，得到输出自校准的零点附近的偏移值；
4)控制单元控制输出单元输出满度附近的信号，并通过测量单元得到一个测量值，该 测量值减去在前述测量自校准得到的偏移值后，得到输出自校准的满度附近的偏移值；
5)通过控制单元对上述3)和4)得到的零点附近的偏移值和满度附近的偏移值进行线 性运算；即得到了输出自校准的偏移值；
6)将上述输出自校准的偏移值返回控制单元，使控制单元根据该值将输出单元的输出 值修正至与测量值一致，结束输出自校准。与现有技术相比，本发明的有益效果如下
本发明是针对具有测量与输出功能的检定仪提出的自校准方案。采用了本发明的检定 仪会自动定时对系统进行自校准，不会因为使用久了、环境的变化对检定的精度产生影响， 且自校准是内部自动进行，对于用户来说不会感觉到自校准过程的存在。


图1为本发明的实施例1的切换开关单元的电路示意图； 图2为本发明的实施例1的检定仪自校准的流程图3为本发明的实施例1的测量自校准的流程图； 图4为本发明的实施例1的输出自校准流程图。
具体实施例方式下方结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明 实施例1
一种检定仪，包括测量单元、输出单元；在其上设置控制单元和自校准单元，所述控制 单元与所述自校准单元连接。测量单元用来完成对各种电信号的测量。输出单元用来完成对各种电信号的输出。 控制单元控制所述自校准单元实现上述检定仪的进行自校准。控制单元包括CPU及其对应的用于启动并实行自校准过程的固化程序。自校准单元包括切换开关单元，切换开关单元分别与所述测量单元和输出单元连接。在本实施例中，如图1切换开关单元3包括第一开关01、第二开关02和第三开 关03 ；第一开关01的两端与测量单元1连接在一起，同时第一开关01的两端又分别与第 二开关02和第三开关03的一端相连；第二开关02和第三开关03的另一端与输出单元2 连接；图1表示了切换开关单元3的原始状态以及其与测量单元1和输出单元2的连接关 系；或者检定仪不进行自校准时，也对应图1的状态。另11、12分别表示测量单元的第一测 量端和第二测量端；21、22分别表示输出单元的第一输出端和第二输出端。切换开关单元 的实现形式还有很多种，本实施例仅为举例，其只要满足能实现检定仪的自校准功能即可， 本发明不对其实现形式作出限定。在本实施例中，自校准单元还包括有高精度低温度系数的电子元器件。在本实施例中，控制单元包括检定仪内置的CPU及其对应的固化程序设定好检 定仪进行自校准的时间间隔。仅为举例，因为CPU也可以外置在检定仪上，故本发明不对此 作出限定。对于上述检定仪进行自校准方法，包括下列步骤
1)在具有测量单元和输出单元的检定仪上设置控制单元和自校准单元，控制单元与自 校准单元连接；自校准单元包括切换开关单元，所述切换开关单元分别与测量单元和输出 单元连接；
切换开关单元包括第一开关、第二开关和第三开关；第一开关的两端与测量单元连 接在一起，同时第一开关的两端又分别与第二开关和第三开关的一端相连；第二开关和第 三开关的另一端与输出单元连接；
上述检定仪已经完成了第一个步骤。2)控制单元设定上述检定仪进行自校准的时间间隔。3)当上述检定仪开机或自校准的时间间隔到了后，控制单元控制自校准单元使其自动进行测量自校准。4)采用经过校准的测量作为基准，控制单元控制自校准单元使其自动进行输出自 校准。且上述测量自校准，输出自校准均发生在所述具有自校准功能的检定仪进行正常 测量和输出的工作之外的时间。我们通过图2对上述步骤做详细说明，因为我们在前述检定仪部分利用其内置的 CPU及其对应的固化程序设定好检定仪进行自校准的时间间隔；则
当检定仪开机或自校准时间间隔到了后，检定仪会启动自校准流程，具体的自校准动 作会在检定仪不进行对外的测量或输出时进行，不会影响检定仪对外的测量与输出。具体 实现方法结合图2所示，检定仪在工作中检测到自校准时间间隔到或刚开始工作，内置CPU 控制切换开关单元自动启动自校准流程，这时先判断系统是否正在测量中，如不是，则开始 测量自校准，否则监视测量单元，直到本次测量过程结束，再开始测量自校准；测量自校准 完成后，再判断系统是否正在输出中，如不是，则开始输出自校准，否则监视输出单元，直到 本次输出结束，再开始输出自校准。测量、输出都校准完毕，本次校准过程结束。下面我们结合附图来分别说明测量自校准和输出自校准的过程。测量自校准过程
在本实施例中，因为检定仪采用了前述高精度低温度系数的电子元器件，且在测量中 引入的器件很少，系统的AD自带温度补偿，所以在测量时一般不会由于环境的变化引起测 量误差，只是在小信号零点时，有可能会有一点漂移，所以本检定仪仅对测量的零点进行自 校准即可，同时通过自校准后的测量通道作为标准校准输出通道，以实现输出信号的自校 准。具体步骤如下，结合图3和图1
1)切断测量单元与外界的所有连接，即切断测量单元测量端的所有连接。2)在图1的基础上，闭合K1，使测量单元的两个测量端11和12短路。3)运用检定仪内部自带的测量功能进行测量，测量到此时的测量单元的信号，并 把该信号作为零点偏移值。4)所述测量校验的满度校准通过高精度低温度系数的电子元器件来保证，故上述 零点偏移值即为测量自校准的偏移值；结束测量自校准。5)在后续的测量中，将测量单元的测量值减去上述测量自校准的偏移值作为修正 后的测量值。输出自校准过程包括下列步骤，结合图1和图4进行说明
1)切断测量单元和输出单元与外界的所有连接；即切断测量与输出的所有连接。2)在图1的基础上，闭合第二开关02和第三开关03，使测量单元的第一测量端11 与输出单元的第一输出端21连接；测量单元的第二测量端12与输出单元的第二输出端22 连接。3)通过检定仪内置的CPU控制输出单元输出零点附近的信号，并通过测量单元得 到一个测量值，该测量值减去在前述测量自校准得到的偏移值后，得到输出自校准的零点 附近的偏移值；
4)通过检定仪内置的CPU控制输出单元输出满度附近的信号，并通过测量单元得到一个测量值，该测量值减去在前述测量自校准得到的偏移值后，得到输出自校准的满度附近 的偏移值；
5)通过检定仪内置的CPU对上述3)和4)得到的零点附近的偏移值和满度附近的偏移 值进行线性运算；即得到了输出自校准的偏移值；
6)将上述输出自校准的偏移值返回控制单元，使控制单元根据该值将输出单元的输出 值修正至与测量值一致，结束输出自校准。上述6)可进一步细化为下面的步骤
第一，把上述输出自标准偏移值返回内置CPU，进行处理，并以处理结果来控制输出单
元；
第二，通过内置CPU使输出单元输出一个固定值，并判断该固定值是否与测量单元测 量到的的测量值一致。第三，如果上述结果一致，则结束输出自校准；如果结果不一致，则回到3)，重复 3) — 6)的过程。实施例2
实施例1中的测量自校准也可以通过别的形式来实现
在本实施例中，自校准单元还包括内置标准信号源；在测量自校准的零度偏移值得到 的方法与实施例1的相同，但在满度偏移值的得到的方法不同，其利用了内置标准信号源。其实现的步骤如下
1)切断测量单元与外界的所有连接；
2)通过切换开关单元短路所述测量单元，则此时测量单元的测量值为零点的信号；
3)运用所述检定仪内部自带的测量功能进行测量，测量到此时的测量单元的信号，并 把该信号作为零点偏移值；
4)利用切换开关单元使测量单元与内置标准信号源连接；则此时测量单元的测量值为 内置标准信号源的值；并把该值作为测量自校准的满度附近的参考值；
5)通过控制单元对上述3)和4)得到的零点偏移值和满度附近的偏移值进行线性运 算；即得到了测量自校准的偏移值；
6)在后续的测量中，将测量单元的测量值减去上述测量自校准的偏移值作为修正后的 测量值；即完成了测量自校准。本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的 细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式
。显然，根据本说明书的内容，可作很多的 修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实 际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其 全部范围和等效物的限制。以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限 于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
权利要求
1.一种检定仪的自校准方法，其特征在于其包括下列步骤1)在具有测量单元和输出单元的检定仪上设置控制单元和自校准单元，控制单元与自 校准单元连接；自校准单元包括切换开关单元，所述切换开关单元分别与测量单元和输出 单元连接；切换开关单元包括第一开关、第二开关和第三开关；第一开关的两端与测量单元连 接在一起，同时第一开关的两端又分别与第二开关和第三开关的一端相连；第二开关和第 三开关的另一端与输出单元连接；2)控制单元设定上述检定仪进行自校准的时间间隔；3)当上述检定仪开机或自校准的时间间隔到了后，控制单元控制自校准单元使其自动 进行测量自校准；4)采用经过校准的测量作为基准，控制单元控制自校准单元使其自动进行输出自校准。
2.根据权利要求1所述的一种检定仪的自校准方法，其特征在于所述测量自校准，输 出自校准均发生在所述具有自校准功能的检定仪进行正常测量和输出的工作之外的时间。
3.根据权利要求1或2所述的一种检定仪的自校准方法，其特征在于所述控制单元 包括CPU及其对应的用于启动并实行自校准过程的固化程序。
4.根据权利要求1或2所述的一种检定仪的自校准方法，其特征在于所述自校准单 元还包括内置标准信号源/高精度低温漂的电子元器件。
5.根据权利要求1或2所述的一种检定仪的自校准方法，其特征在于，所述测量自校准 包括下列步骤1)切断测量单元与外界的所有连接；2)通过切换开关单元短路所述测量单元，则此时测量单元的测量值为零点的信号；3)运用所述检定仪内部自带的测量功能进行测量，测量到此时的测量单元的信号，并 把该信号作为零点偏移值；4)所述测量校验的满度校准通过高精度低温度系数的电子元器件来保证，故上述零点 偏移值即为测量自校准的偏移值；结束测量自校准；5)在后续的测量中，将测量单元的测量值减去上述测量自校准的偏移值作为修正后的 测量值。
6.根据权利要求1或2或4所述的一种检定仪的自校准方法，其特征在于，所述测量自 校准包括下列步骤1)切断测量单元与外界的所有连接；2)通过切换开关单元短路所述测量单元，则此时测量单元的测量值为零点的信号；3)运用所述检定仪内部自带的测量功能进行测量，测量到此时的测量单元的信号，并 把该信号作为零点偏移值；4)利用切换开关单元使测量单元与内置标准信号源连接；则此时测量单元的测量值为 内置标准信号源的值；并把该值作为测量自校准的满度附近参考值；5)通过控制单元对上述3)和4)得到的零点偏移值和满度附近的偏移值进行线性运 算；即得到了测量自校准的偏移值；结束测量自校准。
7.根据权利要求1或2所述的一种检定仪的自校准方法，其特征在于，所述输出自校准包括下列步骤1)切断测量单元和输出单元与外界的所有连接；2)通过切换开关单元使测量单元与输出单元连接；3)控制单元控制输出单元输出零点附近的信号，并通过测量单元得到一个测量值，该 测量值减去在前述测量自校准得到的偏移值后，得到输出自校准的零点附近的偏移值；4)控制单元控制输出单元输出满度附近的信号，并通过测量单元得到一个测量值，该 测量值减去在前述测量自校准得到的偏移值后，得到输出自校准的满度附近的偏移值；5)通过控制单元对上述3)和4)得到的零点附近的偏移值和满度附近的偏移值进行线 性运算；即得到了输出自校准的偏移值；6)将上述输出自校准的偏移值返回控制单元，使控制单元根据该值将输出单元的输出 值修正至与测量值一致，结束输出自校准。
全文摘要
本发明公开了一种检定仪的自校准方法，其包括下列步骤1)在具有测量单元和输出单元的检定仪上设置控制单元和自校准单元，控制单元与自校准单元连接；自校准单元包括切换开关单元，所述切换开关单元分别与测量单元和输出单元连接；2)控制单元设定上述检定仪进行自校准的时间间隔；3)当上述检定仪开机或自校准的时间间隔到了后，控制单元控制自校准单元使其自动进行测量自校准；4)采用经过校准的测量作为基准，控制单元控制自校准单元使其自动进行输出自校准。与现有技术相比，本发明解决了检定仪需要人工操作进行自校准，且所述检定仪的精度会受时间、环境变化影响的技术问题。
文档编号G01D18/00GK102128647SQ20101061846
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者张合纯, 张磊, 熊远昌, 王凯, 陈丽君 申请人:浙江中控自动化仪表有限公司