概覽

隨著設(shè)備復(fù)雜度的日益增加以及經(jīng)濟(jì)壓力的持續(xù)增強(qiáng)，工程師們被迫采用自動(dòng)化這種經(jīng)濟(jì)有效的方式，在整個(gè)設(shè)計(jì)周期內(nèi)提供可重復(fù)的結(jié)果，包括 特性分析、驗(yàn)證和認(rèn)證以及生產(chǎn)測(cè)試等各個(gè)階段。在當(dāng)前市場(chǎng)，數(shù)字萬(wàn)用表(DMM)常常不僅只限于精確測(cè)量。為實(shí)現(xiàn)DMM測(cè)量的自動(dòng)化執(zhí)行，設(shè)計(jì)和測(cè)試工程師需要一臺(tái)精準(zhǔn)的DMM來(lái)節(jié)省測(cè)量時(shí)間、與其他儀器無(wú)縫集成，并可以通過(guò)開(kāi)關(guān)輕松實(shí)現(xiàn)通道擴(kuò)展。您可以使用模塊化平臺(tái)來(lái)最大限度滿足這些需求，這一模塊化平臺(tái)提供高質(zhì)量測(cè)量并能快速獲得結(jié)果，其組成結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，更適用于自動(dòng)化。

1、專為自動(dòng)化測(cè)試而設(shè)計(jì)

NI基于PXI的DMM款型從高性價(jià)比6½位型號(hào)到高性能7½位型號(hào)等不一而足，包含市面上精度最高的7½位DMM。某些型號(hào)所獨(dú)有的特性包括擴(kuò)展的測(cè)量范圍、采樣率高達(dá)1.8 MS/s的隔離數(shù)字化儀模式、延長(zhǎng)的校準(zhǔn)周期和基本電感與電容測(cè)量。將以上特性結(jié)合到單臺(tái)儀器中，從而為傳統(tǒng)精密儀器所固有的測(cè)量難題(測(cè)量吞吐量和靈活性有限)提供了解決方案。NI基于PXI的DMM為解決從消費(fèi)類電子產(chǎn)品到航空和國(guó)防工業(yè)等各行各業(yè)的應(yīng)用難題提供了更智能的方法。

圖1、PXIe-4081 DMM是針對(duì)任何測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)的完美解決方案。

PXIe-4081是精準(zhǔn)度最高的7½位DMM

NI的DMM產(chǎn)品系列主打PXIe-4081，它是業(yè)界精度最高的7½位DMM。PXIe-4081提供26位分辨率、高穩(wěn)定性、10 nV至1,000 V范圍的計(jì)量級(jí)電壓測(cè)量；1 pA至3 A范圍的電流測(cè)量；10 µΩ至5 GΩ范圍的電阻測(cè)量。

	PXI-4065	PXIe-4080	PXIe-4081	PXIe-4082
分辨率(位)	6½	6½	7½	6½
最大電壓(V)	300	300	1,000	300
最大電流(A)	3	1	3	1
最大采樣率	3 kS/s	1.8 MS/s	1.8 MS/s	1.8 MS/s
電壓精度(10 VDC,2年)	*90 + 12 ppm	25 + 6 ppm	12 + 0.5 ppm	25 + 6 ppm
最長(zhǎng)校準(zhǔn)周期	1年	2年	2年	2年
直流電壓和交流電壓	?	?	?	?
直流電流和交流電流	?	?	?	?
2線和4線電阻	?	?	?	?
頻率/周期		?	?	?
基本電感/電容				?
*PXI-4065不提供兩年期精度保證，故這里顯示的是一年期精度保證。

表1、市面上NI的DMM款型從高性價(jià)比6½位型號(hào)到高性能7½位型號(hào)等不一而足。

圖2、基于PXI的DMM為傳統(tǒng)精密儀器所固有的測(cè)量難題（測(cè)量吞吐量和靈活性有限）提供了解決方案。

2、NI軟件優(yōu)勢(shì)

由于NI DMM專為自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用而設(shè)計(jì)，因此該儀器主要通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行控制和通信。針對(duì)快速測(cè)量或應(yīng)用調(diào)試，DMM軟件前面板為用戶提供了與傳統(tǒng)臺(tái)式儀器類似的前面板體驗(yàn)。

圖3、NI的DMM驅(qū)動(dòng)軟件(NI-DMM)包括一個(gè)交互式軟件前面板，用于快速測(cè)量和應(yīng)用調(diào)試。

除了軟件前面板之外，DMM驅(qū)動(dòng)軟件還包括可支持LabVIEW、C和C#等各種開(kāi)發(fā)選項(xiàng)的一流API。為保證DMM的長(zhǎng)期互通性，NI-DMM驅(qū)動(dòng)軟件提供的API與先前和目前正在使用的NI DMM的API完全一致。驅(qū)動(dòng)軟件還可提供幫助文件、文檔說(shuō)明和數(shù)十個(gè)可執(zhí)行的范例，這些范例可作為您開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的起點(diǎn)。了解更多關(guān)于LabVIEW用于自動(dòng)化測(cè)試和系統(tǒng)驗(yàn)證的信息。

圖4、NI的DMM驅(qū)動(dòng)軟件(NI-DMM)包括數(shù)十個(gè)可執(zhí)行的范例。

3、高精度DMM測(cè)量

模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)是高性能PXIe-408x DMM的核心組件。現(xiàn)成的高速ADC技術(shù)和自定義設(shè)計(jì)的sigma-delta轉(zhuǎn)換器的獨(dú)特組合，可提供高速、高精度測(cè)量所需的噪聲、線性度和速度方面的性能。

圖5、在12個(gè)小時(shí)的0 VDC噪聲和漂移測(cè)試（每一臺(tái)DMM設(shè)置為100 mV 輸入范圍和10 PLC空隙時(shí)間）中，PXIe-4081(藍(lán)色)測(cè)試性能勝過(guò)最高性能的6½位(淺灰)和7½位(深灰)臺(tái)式DMM。

PXIe-4081使用目前最穩(wěn)定的一個(gè)板載參考電壓源來(lái)實(shí)現(xiàn)不同溫度與時(shí)間下的穩(wěn)定性能。其他同價(jià)位的DMM均無(wú)法提供這樣的參考電壓源和穩(wěn)定性，這就解釋了為什么PXIe-4081提供了12 ppm的兩年期精度保證，從而最大程度減少儀器校準(zhǔn)所需的停機(jī)時(shí)間來(lái)進(jìn)一步降低測(cè)試成本。更高的測(cè)量精度以及更低的使用成本和更少的停機(jī)時(shí)間，使其優(yōu)于大多數(shù)傳統(tǒng)的僅提供一年期精度保證的臺(tái)式DMM。PXIe-4081還采用了高級(jí)的DMM測(cè)量技術(shù)，比如偏移補(bǔ)償電阻、高階直流噪聲抑制和自校準(zhǔn)，以確保精確測(cè)量。

4、通過(guò)隔離的數(shù)字化儀實(shí)現(xiàn)靈活的測(cè)量速率

傳統(tǒng)的DMM設(shè)計(jì)更注重高分辨率和精度而忽略了采集速度。PXIe-408x DMM的獨(dú)特架構(gòu)提供了7 S/s至10 kS/s連續(xù)變化的讀取速率，您可以選擇滿足應(yīng)用需求的采樣率和分辨率。

圖6、現(xiàn)成的高速ADC技術(shù)和自定義設(shè)計(jì)的sigma-delta轉(zhuǎn)換器(電路如上圖所示)的獨(dú)特組合優(yōu)化了DMM的線性度和噪聲，提供了高達(dá)7½位的高精度和穩(wěn)定性以及高達(dá)1.8 MS/s的數(shù)字化儀采樣率。

PXIe-4081的采樣率是傳統(tǒng)臺(tái)式DMM的36倍

如果需要更高采樣率，您可以使用PXIe-408x DMM的高電壓隔離數(shù)字化儀模式獲得最高1.8 MS/s的采樣率，并在最大電壓范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)臺(tái)式DMM的最高采樣率是50 kS/s，而PXIe-4081 DMM的采樣率則高出了36倍。這可避免使用多個(gè)獨(dú)立的儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度和高速測(cè)量。

圖7、PXIe-408x DMM能夠以比傳統(tǒng)臺(tái)式DMM高出36倍的速率進(jìn)行采樣，幫助您更深入了解待測(cè)設(shè)備。

5、自校準(zhǔn)和兩年技術(shù)參數(shù)保證

NI DMM具有自校準(zhǔn)功能，這一功能過(guò)去只有最高分辨率的DMM才能提供。自校準(zhǔn)使用一個(gè)高度穩(wěn)定和精準(zhǔn)的內(nèi)部電壓參考源來(lái)校正DMM內(nèi)的所有DC增益和偏置漂移，這個(gè)內(nèi)部電壓參考源具有出色的溫度特性和時(shí)間漂移，同時(shí)也考慮了所有電阻和電流源漂移。自校準(zhǔn)使得NI DMM在任何工作溫度下（即使在普遍的18 °C至28 °C范圍之外）均具有高準(zhǔn)確度和高穩(wěn)定性。

圖8、自校準(zhǔn)進(jìn)一步提高了推薦的2年外部校準(zhǔn)周期內(nèi)的NI PXI DMM測(cè)量準(zhǔn)確性。

這一操作只需不到一分鐘時(shí)間就可以完成，而且不需要外部校準(zhǔn)儀，可以最大程度減少已部署系統(tǒng)的維護(hù)負(fù)擔(dān)。由于自校準(zhǔn)精密電路可最大程度減少了已部署系統(tǒng)的維護(hù)負(fù)擔(dān)，因而PXIe-408x DMM提供了兩年的外部校準(zhǔn)周期。

6、同步和集成

NI DMM利用PXI平臺(tái)固有的定時(shí)和同步功能來(lái)與PXI機(jī)箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)和其他儀器進(jìn)行通信。您可以將開(kāi)關(guān)與DMM搭配使用來(lái)擴(kuò)展儀器的測(cè)量功能，可測(cè)試上百甚至上千個(gè)測(cè)試點(diǎn)。NI DMM通過(guò)PXI背板來(lái)發(fā)送和接收硬件定時(shí)的觸發(fā)信號(hào)，并對(duì)開(kāi)關(guān)模塊板載內(nèi)存中存儲(chǔ)的開(kāi)關(guān)連接列表進(jìn)行掃描，從而實(shí)現(xiàn)與NI開(kāi)關(guān)的“握手”。這種掃描方法避免了傳統(tǒng)掃描列表方法所需的軟件開(kāi)銷，可創(chuàng)建一個(gè)確定的掃描列表，通過(guò)更具重復(fù)性的定時(shí)實(shí)現(xiàn)更快速的測(cè)試。

圖9、通過(guò)將NI DMM與NI開(kāi)關(guān)同步來(lái)創(chuàng)建硬件定時(shí)的掃描列表，可以大幅提升測(cè)試速度 。

此外，PXI平臺(tái)還包含了電源、示波器、函數(shù)發(fā)生器等自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用中常與DMM搭配使用的儀器，從而可在緊湊的封裝中構(gòu)建緊密集成的系統(tǒng)。另外，DMM還可通過(guò)PXI背板來(lái)發(fā)送和接收觸發(fā)信號(hào)，將測(cè)量與其他儀器的操作同步，因此無(wú)需外部線纜來(lái)收發(fā)觸發(fā)信號(hào)。

圖10、PXI平臺(tái)提供了各種儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)出色的同步和集成性能，如源測(cè)量單元(SMU)、示波器、數(shù)字儀器和RF信號(hào)分析儀與發(fā)生器。

7、使用NI DMM構(gòu)建您的下一個(gè)測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)

NI DMM適用于從半導(dǎo)體特性分析到航空生產(chǎn)測(cè)試等各種應(yīng)用，為更智能的自動(dòng)化測(cè)試和測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了高追求的測(cè)量質(zhì)量、業(yè)界領(lǐng)先的速度和全面的軟件支持。您可以將NI DMM與基于PXI的開(kāi)關(guān)結(jié)合起來(lái)構(gòu)建高通道數(shù)采集系統(tǒng)，借助確定的硬件定時(shí)來(lái)執(zhí)行成百上千次繼電器閉合的掃描列表。PXI平臺(tái)還提供了獨(dú)立式臺(tái)式DMM所不具備的儀器，包括SMU、電源、示波器、波形發(fā)生器和RF信號(hào)分析儀與發(fā)生器。NI DMM專門(mén)針對(duì)自動(dòng)化測(cè)試應(yīng)用而設(shè)計(jì)，具有比傳統(tǒng)DMM更出色的測(cè)量質(zhì)量，是您開(kāi)發(fā)下一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的理想之選。