一、引言
隨著科學技（jì）術的發展，各行業對計量校準服務提出了更高效和低成本的需求，在此背景下，計量領域出現了一種遠（yuǎn）程校準（zhǔn）技術，該技術使得校準更快速，並節省（shěng）了大量的人力物力。為（wéi）順（shùn）應（yīng）信息技術的發展，把測量技術與網絡通（tōng）信技術緊密（mì）結合，使得計量技術領（lǐng）域向遠程在線校準的方向發展，將現代信息技術和計量自（zì）動（dòng）化校準技術相結合，才能開發（fā）出遠程的計量校準技術。
二、遠程在線校準的概念
遠程在線校準就（jiù）是遠距離對（duì）被校對象進行校準，也就是遠（yuǎn）距離自動（dòng）控製操作校準過程、遠距離傳輸數據、遠距離處理校準數據、遠距離判斷結果並出具證書等（děng）操作，即用戶的被校準測量儀器或測（cè）量係統不再需要送到上級計量技術機構去校準，或是上（shàng）級計量技術機構不需到現場對其進行校準，隻需按（àn）照專門的規定、程序、標準和接口，通過網絡與上（shàng）級計量技術機構（gòu）的遠程（chéng）校準係統控製平台連接，來完成其全部校準任務。
進行遠程校準應具備如下條件:首先進行遠程校準的（de）計量設備和被測量儀器、傳感器必須是（shì）帶有通信接（jiē）口並能被計算機控製的；其次測量過程必（bì）須依賴於（yú）穩定的參考標準，而該標準可以穩定地在實驗室計（jì）量設備和被校準的測量儀器、測量係統之間進行傳遞。
三、在線校準的技術思路
在（zài）基於電信號的測量係統中，傳感器是關鍵的部（bù）件，模擬量的數（shù）據采集是整個係統的工作基礎（chǔ）之一，如電流、電阻（zǔ）及（jí）頻率等，物理量要變成計算機能夠識別（bié）的數（shù）字量。由於電路中的非線性及其他幹（gàn）擾要素，必然導致實（shí）際物理量與數字量的非線性關係。換句話說，所（suǒ）謂的（de）在線校準就是在測量係統工作（zuò）狀態下測量其誤差的工作。
如圖1所示，實現在線校準的關（guān）鍵，首先是要建立一（yī）個在線校準比較數據庫。具體做法是在實（shí）驗室對所有要在線校（xiào）準的傳感器在其測量範圍或使用範圍內（nèi），使用相應的檢定設備來依次產生（shēng）傳感器分辨力下所（suǒ）有的測量（liàng）值，並記錄（lù）下此時每一（yī）個測量值和用（yòng）高精度多（duō）用數字（zì）表測量出傳感器相應的電信（xìn）號值（zhí），通過各要素各型號傳感器全量程（chéng）進行上述（shù）方（fāng）式的測量，從而構成一（yī）一對應的數據庫的傳感器信（xìn）息。數據庫另一個信息的內容是利用標準（zhǔn）信號發生器（qì）給采集器相應通道輸入傳感器每個測量點的（de）電信號值，記錄（lù）下此時（shí）采集器運算出（chū）的相應（yīng）要素測（cè）量值，從而構成一一對應的（de）數據庫的采集器信息。條件允許的可以做不同環境（jìng）條件下（xià）上述（shù）測量，以完善庫信息；其次是要（yào）實現遠程控製帶有通信口的標（biāo）準信號發生器產生相應的電信號值、遠程控製高精度數字多用表來（lái）測量傳感器的電信號值，以及能遠程控製各信號的切換。下麵以（yǐ）自動氣象站（zhàn）舉例說明在線校準方案的實現。
在現有（yǒu）的自（zì）動測量采集係統（tǒng）中，基本（běn）上（shàng）是由（yóu）傳感器、采集器、通信及軟件構成。自動（dòng）氣象站（zhàn）的測量要素有:氣（qì）溫、濕度、氣壓、風向（xiàng）風速、雨量和（hé）地溫等，這些要素的傳（chuán）感（gǎn）器感應到環境要素的變化後，分別以電流、電阻及頻率等電信號傳輸（shū）到采（cǎi）集器進（jìn）行（háng）采集、運算（suàn）變成數字量信號，通過（guò）通信係統傳到遠方的計算機（jī）進而得到所需（xū）的氣象要素值。在進行在線校準時將各（gè）傳感器測（cè）量值實時傳輸到設在遠方的校準實驗室（shì），在線校準係統會自動從數據庫中（zhōng）檢索出該要素測量值對應下的標準信號值，同時遠程控製標準信號發生器工作（zuò）產生該信號值，並控製信號切換器切斷傳感器信號輸入數據采集器，轉接信號發生器的電信號輸入，此時得到（dào）此要素一個校準點（diǎn）的標準測（cè）量值，與之前的傳感器實際測量值一比較就（jiù）得出差值。其他要素的在（zài）線校準按同（tóng）樣方式進行。通過這樣的在線比對校準，能很快判斷傳感器的（de）準（zhǔn）確程度和（hé）采集器通道是否超差，也能做到整個測（cè）量係統數據質量的實時監控。
在線校準，特別（bié）是多要素在線校準目前國內僅是摸索階段，要解決（jué）的技術難（nán）點一是標準（zhǔn）信號和被校信（xìn）號采樣時間差越短越好，因為（wéi）是（shì）動態測量，避（bì）免延滯性（xìng）；二是作為模擬量電信號傳（chuán）輸的距離越短越好，最好是（shì）智能傳（chuán）感器直接輸出數字量；三是校準點範圍越接（jiē）近上下限越好，由於在線校準不像在實驗室校準那樣隨意（yì）設定校準點，就隻能通過軟件設計（jì）智能選取高中（zhōng）低校準點，也就是在傳感器連續工作狀態下，自動選取接近曆史極值的點進（jìn）行在線校準。
四、遠程在線校準的優點與意義
遠程在線校準主（zhǔ）要有以下優勢:
1.遠程校準的過程高度（dù）自動化，可選擇在任何時間實時校準，其結果可以在線複檢，也可以隨（suí）時終止，可（kě）以得到對下一級測量儀器的校（xiào）準結（jié）果，必要時（shí）還可遠程幹涉，修正其校準參數，大大（dà）減少了（le）校準時間和成本。
2.校準結果保存於數據（jù）庫中，在（zài）以後的校準或核查時可以（yǐ）隨時調用，可提供校準曆史記錄及（jí）核查檔案。
3.校準過程在線監視可發現並修複故障，儀器廠家可連（lián）接到係統（tǒng）訪（fǎng）問測量儀器的使用情況，並提（tí）供相應的谘（zī）詢服務或維護措施。
遠程（chéng）在線校準服務在我國是一（yī）個全新的技（jì）術領域（yù），它不僅是（shì）技（jì）術問題，還涉及相應的校準（zhǔn）規範的健（jiàn）全與完善。由於允許采用傳遞標（biāo）準或參考標準方法，現行的校準規範還需增加相應的內容，以適（shì）應（yīng）新技術發展的需要。發展遠程在線校準技術是（shì）我國計量技術發展（zhǎn）的需要，也是我國社會（huì）經濟發（fā）展的現實需要。
END
本（běn）文刊發於《中國計量》雜（zá）誌2017年第3期
作者：廣西壯族自治區氣象（xiàng）計量所 李偉雄
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