摘 要 直流电阻仪器，包括直流电阻箱、直流电桥和高阻箱，它们是科研生产和测量中不可缺少的工具，在电学的计量检定中占有很大比重。本文介绍了直流电阻仪器自动检测系统的组成、测量原理和检定方法以及系统实现的功能和特点，并进行了测量不确定度评定。
关键词 直流电阻仪器；自动检测系统；特点
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)031-0101-01
直流电阻仪器，包括直流电阻箱、直流电桥和高阻箱，它们是科研生产和测量中不可缺少的工具，在电学的计量检定中占有很大比重，但长期以来，检定工作仍然以传统的电桥、光电式指零仪等为主要测量工具，采取手工测量，操作繁琐，速度慢，读数不直观，因为检定工作量大，检定人员常处于疲劳状态，不仅影响了测量的准确性和检定速度，而且加之数据记录、误差计算、打印证书等，工作量巨大，效率很低，使从事此项工作的检定人员深感苦恼。现在，计量都在向数字化与自动化方向发展，电学计量实验室基本都有数字多用表，这就给直流电阻仪器检定的数字化奠定了基础。近几年，笔者在尝试用数字多用表检定直流电阻仪器取得成功的基础上，今年又研制成功直流电阻仪器自动检测系统，使直流电阻仪器的检定、记录数据、保存原始记录、打印检定证书等工作可由数字多用表、计算机等组成的自动检测系统完成，大大提高了工作效率和测量的准确性。为了使更多的同行能早日摆脱对直流电阻仪器检定的烦恼，在此对本自动检测系统作一个介绍，供同行借鉴。
1 直流电阻仪器用传统的方法进行检定
直流电阻仪器实际上是由电阻元件构成某一测量盘，再由多个测量盘组成多类测量仪器。检定就是对多个测量盘的示值进行检定。对每一示值的检定，是通过调节标准仪器的测量盘，使平衡指示仪指零，读取一个数据完成一个示值的测定。直流电阻仪器由多个测量盘组成，就需检定多个示值，检定之后根据规程对测定数据进行化整，判定合格与否，最后进行证书打印。可见直流电阻仪器测量是一种重复性劳动。用传统的检定方法不仅工作量大，而且效率低，对传统的检定方法进行改进就显得非常必要了 。
2 直流电阻仪器自动化检定的必要性与可行性
直流电阻仪器是传统的测量仪器，对其检定速度慢，数据化整工作量大、效率低。计量都在向数字化与自动化方向发展，电学计量实验室基本都有数字多用表，这就给直流电阻仪器检定的数字化奠定了基础。随着计算机的普遍应用和接口技术的发展计算机和数字多用表之间的相互通讯越来越好，计算机采样数字多用表变得简单，而计算机的高速计算能力使数据化整容易解决，这都为解决直流仪器自动化检定提供了可能。从减轻检定人员的重复劳动，提高工作效率来看，这又是可行的。直流电阻仪器自动检测系统，使直流电阻仪器的检定、记录数据、保存原始记录、打印检定证书等工作可由数字多用表、计算机等组成的自动检测系统完成，大大提高了工作效率和测量的准确性。
3 测量原理和检定方法
根据JJG166―1993《直流电阻器》和JJG125-2004《直流电桥》计量检定规程中对检定装置不确定度的要求及3458A型数字多用表的技术指标，此套装置可以满足0.5～0.005级准确度等级的直流电阻仪器检定的要求，但必须根据阻值的大小采用不同的测量方法，下面分别加以介绍，检定条件：温度 20℃±5℃，湿度40％～75％。
1）直接测量法。适用于直流电阻仪器的中、低阻值的检定，其中直流电阻箱、高阻箱可采用整体检定，直流电桥则采用用整体检定测量盘、按元件检定量程变换器的半整体检定方法：用3 458 A的电阻量程直接测量直流电阻仪器10 MΩ以下的阻值Rx，则Rx=Ax。式中：Ax―3458A的读数。采用四线测量是为减小引线电阻对小电阻测量的影响，测试线最好使用两头是铜接线片粗导线，这样可保证接触电阻小，测量数据稳定。
2）分压测量法。适用于高阻值的检定，对阻值≥10 MΩ的高阻箱来说，数字多用表的电阻量程的稳定性和重复性已经无法满足其准确度等级的要求，因此我们采用了串联分压的方法来实现对高阻值的自动测量，整套装置包括3 458 A型数字多用表、4 000 A型标准电压源、ZX54型直流电阻箱及计算机系统。
设置U=1 000 V、Rn/Rx=1：1000，ZX54=10 kΩ/100 kΩ，这样做的优点是可以使用数字多用表准确度较高的1V量程，则检定的阻值范围为107 Ω～10 Ω。这个范围可以延伸到107 Ω～1013 Ω，只要简单地改变高阻标准电阻箱的阻值即可。注意：高阻检定时要使用带屏蔽线的专用测试线。一般来说，高阻箱的阻值范围是从103 Ω～1012 Ω，准确度等级为0.5～5.0，我们结合了以上两种检定方法实现了自动检测的目的。
4 自动检测系统实现的特点
1）系统装置简洁、实用：所用标准设备都为实验室常用仪器，易于实现，尤其值得一提的此系统没有使用国内其他类似检定系统所采用的恒流源加数字电压表的组合方式，而是直接使用数字多用表的电阻功能，既简化了测量也节省了开支。
2）自动化程度较高，大大提高了工作效率：据有关资料介绍同类软件测量取样与确认大多靠操作计算机键盘或鼠标的方法实现，而我们这套系统需要人工干预的时候少，检测中由程序控制听计算机响铃提示而操作拨盘，自动化程度较高，检测速度快。如检定ZX54、QJ36、ZX117三种仪器及打印证书等工作，过去用手工方法做需用两个工作日，现在只用2 h，工作效率提高了8倍，把从事本专业的技术人员从繁重的检定工作中解放出来。
3）软件运行直观，操作简单，人机界面良好：软件系统生成的可执行文件在Windows窗体界面上有独特的“火箭”图标，用鼠标点击就可进入系统。系统的界面美观、实用，所见即所得。由于电阻仪器检定的测量方法和接线比较复杂，我们的设计充分考虑了实用性，在接线、换量程和测量的关键地方都有详细的提示和清晰的插图，具有很好的人机对话功能，便于本参数的新手操作使用。
4）系统功能完善，可靠性高：检定、记录、打印一气呵成，充分考虑了检定人员的工作需要及以后的发展。为了证明系统的可靠性，将自动检测的数据与手动和传统检定的测量结果进行了比较，其差值≤1×10-5，满足测量不确定度的要求，准确可靠。
5）本系统采用大众化的VB编程，具有通用性：VB6.0软件开发平台不仅群众基础好、通俗易懂，而且功能强大的，其模块化编程可使功能扩充和程序修改变得比较容易，便于今后的维护和升级。
5 结束语
该自动检测系统的研制成功使直流电阻仪器的检定摆脱了用传统电桥检定的方法，并保证了测量不确定度符合规程的要求。系统采用的整体或半整体检定方法与实际工作情况相符合，尤其是高阻箱的检定方法具有新意。在此基础上实现的检测、数据记录和打印证书的全程自动化大大提高工作效率、消除人为误差、减轻重复性劳动找到了有效的解决方法，达到预期的目的。
参考文献
[1]JJG166-1993直流电阻器[S].
[2]JJG125-2004直流电桥[S].
[3]田凤琴,吴裔骞,宋楠,张磊.高准确度直流电阻仪器整体检定方法探讨及不确定度评定[J].中国计量,2009,12.