DB33 T 734.1-2009(2013) 中学理科教学实验仪器基本要求 第1部分 实验数据采集系统.pdf

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1、 ICS 03.180 Y 51 备案号： 25636-2009 浙 江 省 地 方 标 准 DB33 DB33/T 734.1 2009(2013) 中学理科教学实验仪器基本要求 第部分：实验数据采集系统 Basic Requirements of Education Equipment for Science Faculty in Middle School Part 1: Experiments Data Acquisition System 2009-03-11 发布 2009-04-11 实施 浙江省质量技术监督局 发布 DB33/T 734.1 2009(2013) I 目 次 前

2、言 . IV 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 2 4 要求 . 2 4.1 硬件 . 2 4.1.1 传感器量程、基本误差和分度值 . 2 4.1.2 抗电磁干扰 . 2 4.1.3 安全 . 2 4.1.4 采集器 . 4 4.1.5 识别传感器 . 4 4.1.6 硬件兼容性 . 4 4.1.7 稳定性 . 4 4.1.8 传感器的固定和接插件 . 4 4.1.9 其他要求 . 4 4.1.10 外观 和工艺 . 5 4.2 软件 . 5 4.2.1 软件的外部和内部质量模型 . 5 4.2.1.1 功能性 . 5 4.2.1.2 可靠性 . 5 4.2.

3、1.3 易用性 . 5 4.2.1.4 效率 . 6 4.2.1.5 维护性 . 6 4.2.1.6 可移植性 . 6 4.2.1.7 科学性 . 6 4.2.1.8 体现教学性 . 6 4.2.2 软件功能 . 6 4.2.2.1 显示 . 6 4.2.2.2 设置 . 7 4.2.2.3 保存实验 . 8 4.2.2.4 数据删除 . 8 4.2.2.5 数据处理 . 8 4.2.2.6 单一传感器即时数据采集功能 . 9 4.2.2.7 声学软件 . 9 4.2.2.8 离线功能 . 9 4.2.3 软件模块 . 9 4.2.3.1 通用模块 . 9 4.2.3.2 专用模块 . 9 4

4、.3 产品说明书和实验 指导书 . 10 4.3.1 产品说明书 . 10 DB33/T 734.1 2009(2013) II 4.3.2 实验指导书 . 10 4.4 标志 . 11 4.4.1 产品标志 . 11 4.4.2 包装标志 . 11 4.5 缺陷分类和判定 . 11 5 试验方法 . 14 5.1 硬件试验 . 14 5.1.1 各传感器试验 . 14 5.1.2 传感器试 验时使用软件 . 15 5.1.3 传感器的固定和接插件 . 15 5.1.4 硬件兼容性和稳定性 . 15 5.1.5 数据采集器 . 15 5.1.6 安全 . 16 5.1.7 抗电磁干扰 . 16

5、 5.1.8 过载试验 . 16 5.2 软件试验 . 16 5.2.1 显示界面 . 16 5.2.2 专用模块 . 16 5.2.3 离线功能 . 16 5.2.4 软件的外部和内部质量 . 16 5.2.5 其他 . 16 5.3 软、硬件综合试验 . 22 5.3.1 试验数据处理功能 . 22 5.3.2 设置开始采样条件 . 22 5.3.3 用综合试验进行的项目 . 22 5.3.3.1 作用力和反作用力试验 . 22 5.3.3.2 音叉振动试验 . 23 5.3.3.3 气体定律试验 . 23 5.3.3.4 切割地磁场和单根导线切割磁感线的电流试验 . 23 5.3.3.5

6、 断电自感的反电动势和电流试验 . 24 5.3.3.6 气体绝热膨胀温度降低试验 . 24 5.3.3.7 交流电试验 . 24 5.3.3.8 电容器的充、放电过程试验 . 25 5.3.3.9 定值电阻上电压电流关系（伏安曲线）试验 . 26 5.3.3.10 电磁感应现象试验 . 27 5.3.3.11 直线运动试验 . 28 5.3.3.12 交流电路中电阻、电感、电容上 电压电流的相位差试验 . 28 5.3.3.13 密闭容器内蜡烛燃烧时容器上部、下部氧气和二氧化碳浓度的变化试验 . 29 5.3.4 专用软件 . 29 5.4 说明书和实验指导书 . 29 5.5 标志 . 2

7、9 附录 A （资料性附录） 源自其他标准的定义 . 30 附录 B （资料性附录 ） 常用的专用模块实验项目 . 33 附录 C （资料性附录） 实验指导书的内容和写法 . 34 DB33/T 734.1 2009(2013) III 图 1 用于比对的双光电门 . 14 图 2 研究电容器的充、放电 . 26 图 3 定值电阻上电压电流关系 . 27 图 4 电磁感应现象的研究 . 28 图 5 交流电路中电阻、电感、电容上电压电流的相位差 . 29 表 1 各传感器的量限、基本误差 . 3 表 2 缺陷分类 . 12 表 3 B、 C 缺陷折合为 A 缺陷 . 13 表 4 各项要求的试

8、验方法索引 . 18 表 B.1 常用的专用模块实验项目 . 33 DB33/T 734.1 2009(2013) IV 前 言 本标准由浙江省教育装备和勤工俭学管理中心提出。 本标准由浙江省教育厅归口。 本标准起草单位：浙江省教学仪器标准化技术委员会、浙江智能检验技术质量检验中心。 本标准起草人：任伟德、谢 俊。 DB33/T 734.1 2009(2013) 1 中学理科教学实验仪器基本要求 第部分：实验数据采集系统 1 范围 本标准规定了中学理科实验数据采集系统的基本质量要求和试验方法。 本标准适用于浙江省中学理科教学用实验数据采集系统。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的

9、引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括 勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 191 2008 包装储运图示标志（ ISO 780： 1997， MOD） GB 3100 国际单位制及其应用 GB 4943 信息技术设备的安全（ eqv IEC 60950： 1999） GB/T 14714 1993 微小型计算机系统设备用开关电源通用技术条件 GB/T 17618 1998 信息技术设备抗扰度限制和测量方法（ idt CISPR 2

10、4： 1997） GB/T 17544 信息技术 软件包 质量要求和测试（ idt ISO/IEC 12119： 1994） GB/T 16260.2 软件工程 产品质量 第 2部分：外部度量（ ISO/IEC TR 9126 2： 2003， IDT） GB/T 16260.3 软件工程 产品质量 第 3部分 ：内部度量（ ISO/OEC TR 9126 3： 2003， IDT） GB/T 16260.4 软件工程 产品质量 第 4部分：使用质量的度量（ ISO/IEC TR 9126 4： 2004， IDT） GB/T 18905.2 软件工程 产品评价 第 2部分：策划和管理（ IS

11、O/IEC 14598 2： 2000， IDT） GB/T 18905.5 软件工程 产品评价 第 5部分：评价者用的过程（ ISO/IEC 14598 1： 1998， IDT） GB 21746 教学仪器设备安全要求 总则 GB 21748 教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求 GB 21749 教学仪器设备安全要求 玻璃仪器及连接部件 JJG 119 2005 实验室 pH（酸度）计 JJG 205 2005 机械式温湿度计 JJG 242 1995 特斯拉计 JJG 245 2005 光照度计 检定规程 JJG 291 1999 覆膜电极溶解氧测定仪检定规程 JJG 315

12、1983 直流数字电压表试行检定规程 JJG 539 1997 数字指示秤检定规程 JJG 598 1989 直流数字电流表试行检定规程 JJG 635 1999 一氧化碳、二氧化碳红外线气体分析器检定规程 JJG 945 1999 原电池法气体氧分析器 JJG 875 2005 数字压力表检定规程 JJG (机械 ) 94-1992 数字温度测量仪检定规程 JY 0001 2003 教学仪器设备一般质量要求 JY 0002 2003 教学仪器设备产品的检验规则 JY 0057 1994 教学用磁钢 JY/T 0395 教学音叉 DB33/T 734.1 2009(2013) 2 JY 189

13、-1985 盖革计数器 3 术语和定义 下列术语和附录 A中的定义适用于本标准。 3.1 即插即用 传感器插到数据采集器以后，不需人工干预或再经过其他操作进行查找，系统能自动识别该传感器。 3.2 同一起点显示 同一个实验多次测量在同一坐 标系中的起点显示。 3.3 无级 也可称为连续，指计算机处理的数字图像变化时因引起的跳动足够小，人眼无法区分。 注： 计算机处理的图像，变动时实际都是量化（有级）的。 3.4 无级缩放 坐标系标度缩放时观察到连续缩小或放大。 3.5 无级拖动 图线能被拖动，在屏幕上连续地移动，并可在任意位置停留。 3.6 方便 符合资源利用性的要求（第 4.2.1.4.2条

14、）。 3.7 兼容性 各传感器、采集器在计算机的软、硬件环境中能同时正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的干扰的能力。 3.8 绿色软件 不需安装即可使用，不对计算机系统进行修改，也不需卸载的软件。 注： 狭 义的绿色是纯绿色软件，指该软件对现有的操作系统部分没有任何改变，除了软件现在安装的目录，不往任何地方写数据，删除的时候只需直接删除所在的目录，类似于大多数 DOS程序。 广义的绿色指不需要专门的安装程序，对系统的改变较少，手工也可方便地完成这些改变，或者可以借助于批处理等脚本完成。 以上“除了软件现在安装的目录，不往任何地方写数据”，指不对注册表进行任何操作（或只进行非常少的，一般

15、能理解的操作，例如开机起动。少数也进行一些临时操作，一般在程序结束前会自动清除写入的信息；不对系统敏感区（一般包括 系统起动区根目录、 Windows安装目录、程序目录（ Program Files）、帐户专用目录进行操作；不向非自身所在目录外的目录进行任何写操作。 3.9 离线功能 采集器可以脱离计算机，独立采样和进行数据处理、存贮等功能。 注： 离线功能详见 4.2.2.8。 4 要求 4.1 硬件 4.1.1 传感器量程、基本误差和分度值 4.1.1.1 各传感器的量程和基本误差见表 1。 4.1.1.2 当各传感器的分度值小于基本误差时，小于基本误差的部分为参考分度。 4.1.2 抗电

16、磁干扰 抗扰度限值应符合 GB/T 17618 1998第 4章。 4.1.3 安全 DB33/T 734.1 2009(2013) 3 表 1 各传感器的量限、基本误差 序号 传感器名称 量 限 基本误差 分度值 1 位移传感器 分体式 0.01m 1.5m 1.0 FS 1 字， 22时 0.01m 一体式 0.1m6m 1.0 FS 1 字， 22时 0.01m 2 力传感器 不小于 20N20N 1.0 FS 1 字 0.01N 3 光电门传感器 0.1% 0.1ms 4 气体压强传感器 0 300kPa 1.0% 1 字 1.0hPa 5 声传感器 不小于 50Hz 2500Hz 6

17、 温度传感器 测量范围不小于 10 110 0 100 ： 0.5%FS+1字，其余： 1.5 FS 1字 0.1 7 相对湿度传感器 不小于 10 93 RH 2.0% 1.0% 8 电压传感器 不小于 15V 15V 1.0 FS 1 字 10mV 9 电流传感器 不小于 2A 2A 1.0 FS 1 字 10mA 10 微电流传感器 不大于 2A 2A 5 FS 1 字 0.01 A 11 磁感应强度传感器 不小于 15 mT 15 mT 1.5 FS 1 字 0.1mT 12 相对光照度分布传感器 12 点 /毫米， 60mm，或扫描式 13 光照度传感器 不小于 0 lx 6000

18、lx 20000 lx，分档 2.5 1 字 10lx 14 放射性传感器 在周围没有放射源的情况下，本底计数不大于每分钟 30 次；使用镭或钍放射源，放射源与传感器距离由 2m 逐渐减小到 50mm时，计数率有明显增加 一次 15 pH传感器 0 14 2.0% 0.1 16 氧气传感器 (0 100) 2.5% 0.1% 17 二氧化碳传感器 (0 0.5) 2.0% 0.1% 18 溶液氧传感器 （ 0 14） mg/L 0.5mg/L 0.1mg/L 注： 表中“ FS”表示 full scale，即满量程；“ 1字”表示末位 1个数字。 DB33/T 734.1 2009(2013)

19、 4 4.1.3.1 用电网电源供电的采集器或某些传感器，电源输入端外壳（或屏蔽层）抗电强度按 1500V试验，电源输入端低压端抗电强度按 3000V 试验（工频变压器初次级绕组间无屏蔽层时）或 1500V（工频变压器初次级绕组间有屏蔽层，并接地时）。开关式电源按 GB/T 14714-1993 第 4.5 条。 4.1.3.2 其他方面应符合 GB 21746 和 GB 21748 的有关要求。当有玻璃零部件时，还应符合 GB 21749的有关要求。 4.1.4 采集器 4.1.4.1 数据采集器的最高采样频率应不低于 10kHz。 4.1.4.2 数据采集器与计算机之间应使用 USB 接口

20、，不应使用其他接口（如 RJ45、 RS232）。 4.1.4.3 数据采集器应不少于四个通道。四个通道可同时接传感器工作。 注： 允许某些传感器只能在某些特定通道上使用。 4.1.4.4 数据采集器采集数据应即时传输。 4.1.4.5 与传感器接口应不易松动。 4.1.5 识别传感器 传感器插到数据采集器以后，应能即插即用，并自动显示该传感器相应的名称（或量的名称）和计量单位。 4.1.6 硬件兼容性 4.1.6.1 各传感器任 意组合后插在采集器上，应不出现下列现象： 不能自动识别传感器，或者使用中发生不识别传感器的现象； 影响系统性能（例如影响实际采样频率）； 系统死锁、运行不正常或自动

21、退出； 其他影响系统正常使用的现象。 4.1.6.2 安装驱动程序以后，数据采集器应能在计算机上正常运行，应不出现下列现象： 数据采集系统软件无法启动、运行或退出； 影响计算机上其他设备工作； 无法使用于某些计算机硬件； 其他影响系统正常使用的现象。 4.1.7 稳定性 硬件使用时不应出现下列现象： 有时不能被系统识别； 有时示值有超出末位以外的跳动，当激励没有相应的变化时 ； 在相同的激励时，有不同的示值； 有的硬件接入系统后，引起系统工作不正常； 在正常使用环境条件范围内工作不正常。 4.1.8 传感器的固定和接插件 4.1.8.1 实验中需要用专用支架固定的各传感器应能固定在专用支架上。

22、 4.1.8.2 力传感器的固定应能根据受力方向自动调整，或者有受力方向指示标志，并且应适合于测量压力。 4.1.9 其他要求 4.1.9.1 温度传感器应能与一次性注射器相配合。 注： 含接口配合和响应速度配合，用于 5.3.3.6的试验项目 。 4.1.9.2 微电流传感器的输入电阻不大于 1k 。 4.1.9.3 同一套产品中的两个力传感器进行 5.3.3.1 的试验时， 10 个峰内明显不重合不多于 1 处 。 注： 本条中的“明显”指第 5.3.3.1.3的判定方法。 4.1.9.4 传感器的响应速度应符合相应的试验要求。 4.1.9.5 力、电流、电压、微电流传感器使用时应能承受量

23、程上限 120的过载而不损坏。 DB33/T 734.1 2009(2013) 5 4.1.9.6 光电门传感器应有不少于 I 型、 U 型、计周期和计数的工作方式。 4.1.9.7 有离线功能时，应有携带方便的显示器（或屏幕）。 4.1.10 外观和工艺 应符合 JY 0001 2003第 6、 7章有关要求。 4.2 软件 4.2.1 软件的外部和内部质量模型 4.2.1.1 功能性 4.2.1.1.1 适合性 软件适合于教学使用，具有 4.2.2条各项功能。 4.2.1.1.2 准确性 软件应提供所需精度的正确结果： 使用软件校零后，不需再经其他校准 ，各传感器应能达到 4.1.2.1

24、条的基本误差要求； 软件应具有所需精确度的分度值； 注： 指分度值位数恰当，不出现位数过多的无效分度值。 软件显示的图线应数据正确； 如果软件采用数据表格和图像同步显示，则在适用采集器最高频率采集时不应丢失数据，并且应记录、计算和描点准确。 注： 本条的“采用数据表格和图像同步显示”不是指任何一个软件都必须的，例如可以采用表格与绘图分步显示的方式。 4.2.1.1.3 互操作性 软件能与 Windows操作系统兼容，不产生对计算机系统的任何负面影响，不修改 Windows 操作系统的重要文件。 运行软件自带的卸 载程序或执行操作系统的卸载功能都应能正常和成功卸载软件。卸载后，相关文件被删除干净

25、，不留残余。卸载完成后应给出提示。 在同一台计算机上再次安装软件时，不应出现因已安装过而不能正常安装的情况。 宜采用绿色软件，不需安装，不修改系统注册表。 软件应能运行于 WindowsXP或者以后的 Windows系统，宜还能运行于 Windows2000和 Windows98系统。 注： 能运行于上述系统，指包括自带所需驱动程序和插件（ Windows系统不支持的插件除外）。 4.2.1.1.4 安全性 软件可以根据需要设置与用户权限，或者不设置用户权限。当 不设置用户权限时，任何人使用应都没有限制。当设置了用户权限时，其他用户不能访问该用户保存的实验设置和实验数据。 软件本身不应具有攻击

26、性。 没有病毒，不影响杀毒软件正常运行。 4.2.1.2 可靠性 4.2.1.2.1 成熟性 基本没有因软件故障而引起的失效（例如死锁、自动退出、重新启动、重新初始化等）。 注： “基本”指一次操作中只有偶然的失效。 4.2.1.2.2 容错性 在不正确操作下给出提示、不响应，而不是导致软件失效或给出错误结果。 4.2.1.2.3 易恢复性 软件失效后，可以重启软件恢复，不需重启操作系统。 4.2.1.3 易用性 4.2.1.3.1 易理解性 软件为全中文界面（计量单位和物理量的符号除外）。软 件界面和提示简明准确，易被理解，不至于导致不同理解。 DB33/T 734.1 2009(2013)

27、 6 不使用非规范的表达方式。 软件的提示应明确并具有唯一性，不同的状态不应使用相同的提示。 4.2.1.3.2 易学性 使用者看了软件界面和提示，基本能够使用软件（允许有个别功能查察看说明书后理解）。 4.2.1.3.3 易操作性 软件功能划分层次清晰，按层次逐层进入或退出，或者通过提示的功能直接进入或退至某一层次。 软件运行中按“确定”以后，该界面应自动按层次退出。 4.2.1.3.4 吸引性 软件应容易上手，具有吸引用户使用的特性。 4.2.1.4 效率 4.2.1.4.1 时间特性 软件应充分发挥计算机的功能，有合适的响应和处理速度，以及数据吞吐 能力。 4.2.1.4.2 资源利用性 软件应操作简便，尽量减少操作步骤，相关操作或相应的附属功能应能尽量由系统自动完成。 4.2.1.5 维护性 4.2.1.5.1 易分析性 当软件运行中发生错误时，应给出错误原因的有关提示。 4.2.1.5.2 易改变性 软件使用中用户可以修改原有的某一个（非固化）实验设置，从而方便地设置一个新的实验，或者改变原有实验的某些方案。 4.2.1.5.3 稳定性 在操作正确或者按软件提示或说明书、实验指导书要求进行的操作的条件下，软件运行时不应发生错误