摘 要：針對(duì)目前時(shí)間檢定儀的檢定手段仍是手工測(cè)試，效率低，工作量大，而對(duì)于機(jī)械類秒表檢定儀因缺少相應(yīng)的機(jī)（磁）/電轉(zhuǎn)換器而無(wú)法檢定的問(wèn)題，利用霍爾效應(yīng)原理研制了磁/電轉(zhuǎn)換器，利用VB語(yǔ)言編寫(xiě)了自動(dòng)檢定及管理軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種型號(hào)的時(shí)間檢定儀的自動(dòng)檢定及信息管理。該系統(tǒng)提高了檢定的自動(dòng)化水平和工作效率，并解決了機(jī)械類秒表檢定儀不能檢定的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：時(shí)間頻率計(jì)量 時(shí)間檢定儀 自動(dòng)檢定 磁/電轉(zhuǎn)換器

中圖分類號(hào)：TH714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（b）-0085-01

時(shí)間檢定儀是檢定電子毫秒表、電子秒表、機(jī)械秒表、指針式電秒表、數(shù)字式電秒表等計(jì)時(shí)儀表的通用計(jì)量?jī)x器。它包括電子毫秒計(jì)檢定儀，秒表檢定儀，電秒表檢定儀，這三種檢定儀可能是相互獨(dú)立的，也可能是合為一體的。檢定儀的基本功能是直接輸出一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間間隔信號(hào)。目前，各類型秒表廣泛應(yīng)用于海軍各部隊(duì)技術(shù)保障任務(wù)和靶場(chǎng)試驗(yàn)任務(wù)的時(shí)間測(cè)量中。時(shí)間檢定儀作為檢定各類秒表的標(biāo)準(zhǔn)器具，在海軍各保障基地計(jì)量站、各試驗(yàn)區(qū)計(jì)量站和各技術(shù)部隊(duì)?wèi)?yīng)用非常廣泛，它的準(zhǔn)確性直接影響時(shí)間計(jì)量器具的量值傳遞。

據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)計(jì)量機(jī)構(gòu)和海軍各計(jì)量部門的調(diào)查表明，目前對(duì)電子毫秒計(jì)檢定儀和電秒表檢定儀的檢定一般還是手動(dòng)操作，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢定，檢定過(guò)程繁瑣，工作量大，數(shù)據(jù)處理麻煩，而對(duì)于秒表檢定儀因缺少合適的機(jī)（磁）/電轉(zhuǎn)換器而無(wú)法檢定。針對(duì)海軍時(shí)間檢定儀檢定的迫切需求和時(shí)間頻率參數(shù)目前的檢定狀況，急需研制磁/電轉(zhuǎn)換器，編寫(xiě)了自動(dòng)檢定軟件，建立時(shí)間檢定儀自動(dòng)檢定系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間檢定儀這類時(shí)間計(jì)時(shí)器具的自動(dòng)化檢定，提高檢定的自動(dòng)化水平和工作效率，并解決目前機(jī)械類秒表檢定儀不能檢定的問(wèn)題，為海軍試驗(yàn)任務(wù)順利進(jìn)行和海軍時(shí)間計(jì)量器具的量值傳遞提供有效的技術(shù)支持和可靠的技術(shù)保證。

1 研究的內(nèi)容及技術(shù)方案設(shè)計(jì)

1.1 研究?jī)?nèi)容

時(shí)間檢定儀自動(dòng)檢定及管理系統(tǒng)，通過(guò)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和自主研制的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間檢定儀的內(nèi)部晶振、輸出時(shí)間間隔等參數(shù)的自動(dòng)化檢定，其內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)。

（1）時(shí)間檢定儀檢定系統(tǒng)的構(gòu)建。

（2）磁/電轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與制作。

（3）自動(dòng)檢定及管理軟件的開(kāi)發(fā)。

1.2 技術(shù)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計(jì)包括硬件與軟件兩部分。

1.2.1 硬件部分

硬件部分主要是自主研制的HJDH-5型磁/電轉(zhuǎn)換器，它是利用霍爾效應(yīng)設(shè)計(jì)，將機(jī)械秒表檢定儀的夾具機(jī)械運(yùn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)電脈沖信號(hào)，輸入到計(jì)數(shù)器，由計(jì)數(shù)器精確測(cè)量?jī)蓚€(gè)脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔。磁/電轉(zhuǎn)換器電路由直流穩(wěn)壓電路、霍爾傳感器電路、差分放大電路、施密特觸發(fā)電路等部分組成。

工作原理為：當(dāng)有磁場(chǎng)作用在傳感器上時(shí)，霍爾傳感器輸出霍爾電壓VH，該電壓經(jīng)放大器放大后，送至施密特整形電路，當(dāng)放大后的VH電壓大于“開(kāi)啟”閾值時(shí)，施密特整形電路翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，使半導(dǎo)體管導(dǎo)通—— “開(kāi)狀態(tài)”；當(dāng)磁場(chǎng)減弱時(shí)，霍爾傳感器輸出的VH很小，經(jīng)放大器放大后其值也小于施密特整形電路的“半閉”閾值，施密特整形電路再次翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，使半導(dǎo)體管截上，這種狀態(tài)為—— “關(guān)狀態(tài)”。一次磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，就使轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生了一個(gè)矩形脈沖信號(hào)。

1.2.2軟件部分

系統(tǒng)軟件是基于Windows XP的操作系統(tǒng)，以Visual Basic6.0為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，采用基于對(duì)象的風(fēng)格設(shè)計(jì)，控制軟件采用菜單式操作界面，具有豐富的操作提示，操作簡(jiǎn)單?？刂瞥绦虿捎媚K化設(shè)計(jì)，方便靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)。軟件測(cè)試部分編寫(xiě)是依據(jù)JJG601-2003《時(shí)間檢定儀檢定規(guī)程》和JJG181-2002《電子測(cè)量?jī)x器內(nèi)石英晶體振蕩器》檢定規(guī)程進(jìn)行的。利用Access設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，管理用戶信息、測(cè)試數(shù)據(jù)和檢定結(jié)果。通過(guò)調(diào)用Word模板打印證書(shū)，用戶可以根據(jù)需要，修改模板樣式，使證書(shū)設(shè)計(jì)和打印方便靈活。

時(shí)間檢定儀自動(dòng)檢定系統(tǒng)軟件自動(dòng)化程度高，界面友好，使用方便，提供隨時(shí)檢定信息檢索。檢定過(guò)程中，無(wú)需對(duì)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人工干預(yù)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)，自動(dòng)生成檢定證書(shū)，并按用戶要求打印記錄或證書(shū)。

1.3 系統(tǒng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)和實(shí)現(xiàn)的主要功能

1.3.1系統(tǒng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

（1）參考頻標(biāo)。

頻率短期穩(wěn)定度：≤1.5×10-11/1 s，≤3.5×10-12/10 s，≤3×10-12/100 s。

頻率準(zhǔn)確度：1×10-11。

（2）頻標(biāo)比對(duì)器。

頻率比對(duì)范圍：1 MHz，5 MHz，10 MHz。

比對(duì)不確定度：1×10-12/1s，1×10-13/10 s，1×10-14/100 s；

（3）時(shí)間計(jì)數(shù)器。

測(cè)量范圍：1 ns～105 s，準(zhǔn)確度：1×10-8；

（4）磁/電轉(zhuǎn)換器：最大允許誤差（絕對(duì)值）≤0.1μs

1.3.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

（1）對(duì)被檢設(shè)備信息的登記、管理、備案功能。

（2）能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。

（3）證書(shū)自動(dòng)生成、打印功能。

（4）實(shí)時(shí)在線幫助功能。

2 性能測(cè)試

2.1 基本性能試驗(yàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，對(duì)研制的磁/電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了驗(yàn)收和性能測(cè)試。該項(xiàng)工作由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院完成，測(cè)試結(jié)果顯示該磁/電轉(zhuǎn)換器完全滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 測(cè)量使用情況

使用該系統(tǒng)對(duì)MBY型秒表檢定儀進(jìn)行了檢定，以檢驗(yàn)其工作情況，檢定結(jié)果表明該系統(tǒng)運(yùn)行正常，性能穩(wěn)定。

3 結(jié)語(yǔ)

時(shí)間檢定儀自動(dòng)檢定及管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種型號(hào)時(shí)間檢定儀的自動(dòng)檢定及證書(shū)打印。其硬件HJDH-5型磁/電轉(zhuǎn)換器是根據(jù)霍爾效應(yīng)基本原理設(shè)計(jì)的，將機(jī)械秒表檢定儀的夾具機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)。該轉(zhuǎn)換器具有功耗低、靈敏度高、響應(yīng)頻率范圍寬、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，操作簡(jiǎn)便，使用可靠，性能穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用，工作狀態(tài)一直正常，經(jīng)計(jì)量部門檢定，各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，完全可以作為海軍時(shí)頻參數(shù)計(jì)量保障的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

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