6位半高精度数字万用表软件设计

作     者：傅鹏 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾浩

授予年度：2022年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：数字万用表 6位半 集成精度校准 异常数据检测 

摘      要：高精度数字万用表作为测试测量仪器领域软硬件进步和发展现状的精巧缩影,其每一次性能和形态的重大变革都将为行业内其他仪器设备的技术突破带来启发。本论文主体依托全自主研发的搭载于某型模拟信号综合测试模块的6位半高精度数字万用表硬件平台,设计并实现基于Lab Windows/CVI集成开发平台的、符合可交换式虚拟仪器接口（Interchangeable Virtual Instruments,IVI）设计规范的全功能数字万用表上位机及其配套校准程序。本论文详细阐述目标高精度数字万用表软件设计的整体流程及关键算法逻辑,在确保设备精度水平的前提下力图完善简洁清晰的人机交互界面、高效便捷的信号测量功能及稳定可靠的量值校准方案。本论文软件设计提出一种具备高有效性/鲁棒性的数据处理和高精度的量值校准与异常检测算法,全文主要研究内容如下:1.研究分析软件基本功能需求和用户界面交互逻辑,根据硬件通信方式和软件开发平台的实际情况组织软件数据结构和高内聚低耦合的行为层次;2.打通软硬件基本通信功能并以线程并发的形式组织测量、测试和校准行为,设计实现包括历史测量缓存、趋势/直方图绘制以及远程受控等进阶功能;3.探索应用程序全流程的数据处理需求,设计实现用于提高数据采集有效性的序列优化算法及适用于数据集核验和实时测量场景的异常数据检测算法;4.本文着力研究数字万用表各独立信号档位分辨率和稳定性的具体影响因素,有针对性地设计抗干扰正则化线性回归模型和高可解释非线性回归模型,创造性地使用集成算法融合最终校准模型并分析模型执行效率和持久化方案,并尝试结合模型实现平台部署远程校准服务,实现完整的数字万用表集成校准流程;5.依据数字万用表不确定度检定标准,验证在多种极端条件下的全量程校准后量值分辨率和稳定性,搭建并完善自动测试功能。经过全面测试和试验验证,本论文研制的6位半高精度数字万用表模块满足产品规范的各项功能和技战术指标要求,并在有效市场反馈下维持稳定的版本迭代,即本软件设计方案满足论文拟定的功能和性能需求。