温度专业测量不确定度评定及相关应用软件开发

2022-12-09

一、工作流程现状

计量标准装置不确定度评定工作是对标准装置能否合适开展检定工作的一个认证方法, 由于评定工作中涉及大量数据处理及各种原因分析, 导致了整体进度的缓慢, 这一点尤其体现在某些标准装置评定时, 由于同时支持数种不同计量器具的检定, 那么就要分别作出评定, 大量增加了实验数据的计算分析时间, 耽误了评定工作的顺利进行。

日常计量工作中, 由于各种温度计量器具的检定, 带来的数据分析以及一些特定情况下的整体状态评定, 包括数据转换、查询等, 都是非常繁琐的, 带来了大量的人力资源浪费。

二、原因分析和制定计划

从工作中得到经验与总结, 进而做出一些改进, 提高工作效率和工作质量, 从而更好的服务于工作。经过统计, 列出以下几个工作中遇到的问题进行汇总:

1、标准装置不确定度评定时计算数据和汇总分析过于繁琐。

2、一些温度计量器具检测时过于繁琐的数据处理分析。

3、对于一些查询分析和出具结论时仍然要人工操作。

现如今计算机应用较为普及, 但针对于一些基础工作的相对应开发项目则较为匮乏, 若进行一对一针对性开发, 首先可以带来贴合度非常高的效果, 不断调整开发方向进行全方位适应, 而且由于开发者即为温度专业计量检定人员, 可以在工作中更好的理解相关项目流程, 未来通过升级使软件更好的配合工作进行。

三、软件开发流程

首先不确定度为计量学的重要研究对象, 也是计量学的核心部分, 所以计划将不确定度的评定功能做为软件的主界面, 而检测工作中处理数据的功能作为辅助模块, 这样在不确定度评定时可以更好的在软件主界面进行操作, 而平时工作中进行的日常数据计算分析可以在分模块中进行操作, 这样设计的主要目的就是即分清了主次关系, 优化调整了软件界面, 同时若进行不确定度评定时, 也可以直接调用模块功能, 令软件的整体实用性更强;而且将功能模块做为分模块的另一个优势在于, 可以更方便的在以后的工作中添加新的模块, 实现更多的功能, 加大了软件的扩展升级性。

功能模块分离于主功能模块, 却又提供了温度计量器具的辅助计算功能, 两者之间互相依托, 明确了开发方向。本次编程环境下, 操作系统为微软windows7旗舰版, 编程软件采用visual C++。

四、开发软件介绍

参考中华人民共和国国家计量技术规范, 编号JJF1059.1-1999《测量不确定度评定与表示》, 进行软件开发。不确定度评定分为两种特殊情况, 分别为相关性分量评定和非相关性分量评定, 通常不确定评定以不相关分量评定为主, 故将其排在前面;相关分量评定放置在下面, 两者共存与一个界面, 增加了直观性和专业性。经过计算分析的实验数据结果增加了保存和查询功能, 方便日后查询历史数据。

软件整体界面展示如下:

主界面功能区域分为三个部分。第一部分为非相关性分量评定模块。

该模块是用来计算非相关性分量所造成的不确定度影响的计算分析, 由于是非相关分量, 计算起来较为简洁明了。该模块分为了A类不确定度计算、B类不确定度计算、合成不确定度计算和扩展不确定度计算。从第一步至最后一步详细阐述了非相关性分量的不确定度计算模式。为计量标准装置的建立评定提供了有力辅助。

第二部分为相关性分量评定模块, 相关性分量由于其互相联系、影响的原因, 分析处理起来较为繁琐, 该模块主要是针对各部分进行了初步录入以及后续各阶段结果生成, 进行数据计算分析, 可以快速得到结论, 便于评定工作。

第三部分为数据保存和查看模块, 用于之前计算的结果的保存和日后检查, 提供了保存查阅数据的功能。

日常工作中需要进行数据处理分析的地方很多, 而它们在不确定度评定中也有许多应用。故开发辅助计算模块, 用来加强日常工作中的数据处理分析以及对主界面不确定度评定功能的加强。

⑴热电偶计算模块:此模块专用于对热电偶传感器进行计算分析并做出等级判定。热电偶检测时, 所采集的数据非常多, 而计算起来较为复杂。该模块有效解决了计算问题, 并且在得出结果的同时给出是否符合规定的结论, 便于检测人员处理。

⑵热电阻计算模块:此模块专用于对热电偶传感器进行计算分析并做出等级判定。热电阻作为测温传感器, 有着非常重要的作用, 它精度较高, 相对的, 它的检测也较为繁琐, 计算公式比较复杂, 以前主要靠人工计算, 现在通过计算机来进行计算, 可以快速准确的得到想要的结果, 并且可根据不同的环境因素进行模拟, 软件会自动给出可靠的结论。

⑶常用温度换算模块:温度单位换算历来较为繁琐, 每种换算公式都不同, 容易出现错误, 根据ITS-90温标的规定, 制作了该模块, 用于几种常见温度单位的换算, 在日常工作中可以进行快速换算查询, 非常方便。

⑷S型热电偶推算模块:S型热电偶的检定点为锌 (419.527℃) 、铝 (660.323℃) 、铜 (1084.62℃) , 而整百度修正值是依靠规定的推算公式进行推算, 推算公式由于计算时步骤复杂, 数字位数较多, 非常容易出错。该功能模块提供了整百度完整推算功能, 只要输入三个检定点的数据, 直接便可以得到整百度推算结果, 方便快捷。

⑸热电阻推算模块:基于热电阻线性计算, 电阻率的推导, 温度与电阻值换算功能, 用于取代传统的查询换算方法。该模块的意义在于可以自动查询电阻与温度的转换, 并且可以推算电阻率, 在日常工作中用于分析热电阻特性起了重要作用。

⑹AMS2750E辅助模块:该模块配合最新发布的AMS2750E高温测量法, 对其中部分规定条件进行查询和辅助, 未来会根据规程的执行情况加入更多功能, 用来完善AMS2750E规程的电子化操作。

⑺低温传感器检定模块:低温传感器的检定是以标准温度计对比来进行, 在后续处理数据时, 需要以电势值转换为温度值, 还要加上冷端温度同标准比对, 较为复杂。开发此模块的目的就在于所有的转换、计算、比对等操作都交由软件进行, 操作者只需输入检测数据即可快速得到结果及结论。省去了繁琐的计算过程。

⑻热电偶期间核查模块:该模块实现了周期考核标准热电偶重复性及稳定性状态的计算, 可直接进行8次采集数据的计算和结论。并且支持年度稳定性考核。

⑼铂电阻期间核查模块:

该模块实现了周期考核标准铂电阻重复性及稳定性状态的计算, 可直接进行8次采集数据的计算和结论。并且支持年度稳定性考核。

⑽热电偶分度表模块:热电偶由于其种类繁多, 各类型特性不同, 故进行温度与电势值转换以及微分电动势推算较为复杂, 该模块一举实现了8种常见类型热电偶分度号的电子化查询, 省去了繁琐的翻工具书, 并且支持直接在其他模块中打开该模块, 加强了其他模块的运算能力。

五、软件应用与前景

开发本软件的出发点是为了更好地为计量工作服务, 该软件在涵盖了不确定度评定功能的同时, 提供了计量专业中的应用功能, 这些应用贴合工作实际, 提高了工作效率及准确度, 并且也直接与不确定度评定相联系, 提供了可靠地整体电子化处理功能。目前本软件已开发到1.6.2版, 未来会根据工作需要进行更全面的开发, 为计量工作提供更为全面的计算机辅助功能。

如今电子信息化高速发展, 很多需要人工运作的地方都可以利用电子化来实现。而软件开发如果能同日常工作紧密结合, 可以成为非常方便的辅助工具。合理利用计算机来办公, 可以更为有效的提高工作效率和工作质量, 也就相当于提高了我公司质量保证的可靠性。在新的形势下, 计量工作者应清醒认识和自我要求, 不断学习, 提高综合能力, 从而更好地发挥自己的作用, 让计量工作更好地服务于社会。

摘要：本文立足温度测量专业, 从测量不确定度评定及工作中的数据处理方面着手, 开发直接针对性软件来提高工作效率及保证准确度, 两者数据可以互相调用并可辅助参考, 从基础方面来加强温度计量工作的计算机信息处理。

关键词：测量不确定度,数据处理,软件开发