PXI Express DMM:​更​準確、​更​聰明​測試​系統的​穩固​基石

綜覽

對​工程師​來說,​面對​日趨​複雜​的​裝置​和​持續​不斷​的​經濟​壓力,​若想​以​經濟​的​方式​為​設計​週期 (特性​參數​描述、​確認​與​檢驗、​生產​測試) 產出​可​重複​的​結果,​「自動化」​絕對​是​理想​的​選擇。 就​目前​市場​而言,​多功能​數位​電錶 (DMM) 除了​要​兼顧​量​測​的​準確度​和​精確度,​還​必須​滿足​更多​需求。 對​自動化 DMM 量​測​作業​的​設計​與​測試​工程師​來說,​DMM 除了​保障​準確度​與​精確度​外,​還​必須​能​縮短​量​測​時間、​順暢​整合​其他​儀器​並能​透過​切換​輕鬆​擴充​通道​數。 本文​介紹​的​模組化​平台​採用​專為​自動化​改良​的​規格,​可​保障​絕佳​的​量​測​品質​並​快速​產出​結果,​最能​協助​您​滿足​這些​需求。

目錄

  1. 專為​自動化​測試​打造
  2. NI 的​軟體​優勢 
  3. 高​精確度 DMM 量測
  4. 隔離​示波器​保障​彈性​的​量​測率
  5. 自我​校準​和​為期 2 年​的​規格​保固
  6. 同步​化​與​整合
  7. 運用 NI DMM 打造​下​一套​測試​與​量​測​系統
  8. 後續​步驟

專為​自動化​測試​打造

NI 的 PXI 架構 DMM 陣容​齊全,​從​低價​位​的 6 位​半​裝置​到​高效能​的 7 位​半​型號​都有,​包括​市面上​準確度​最高​的 7 位​半 DMM。 部分​型號​還​提供​專屬​功能,​例如​延伸​量​測​範圍、​取樣​率​高達 1.8 MS/​s 的​隔離​示波器​模式、​延長​校準​週期,​以及​基本​的​電​感​與​電​容量​測。 這些​功能​不但​已​全數​納入​單一​儀器,​更​有助於​解決​傳統​精確​儀器​向來​難解​的​量​測​挑戰 – 也就是​量​測​傳輸​量​和​彈性​受限​的​問題。 這類 DMM 可​讓​您​以​更​聰明​的​方式​因應​業界​的​複雜​應用,​從​消費​性​電子​到​航​太​與​國防​等​領域​的​難題​都能​迎刃而解。

 圖 1:PXIe-4081 DMM 適用於​各種​測試​與​量​測​系統,​為​您​保障​無須​妥協​的​全​方位​效能。

 

PXIe-4081 是​業界​準確度​最高​的 7 位​半 DMM,​也是 NI DMM 系列​中的​亮​眼​產品。 PXIe-4081 不僅​提供 26 位元​的​解析度,​高​穩定​度​表現​也是​可圈可點,​可​執行​的​度量衡​等級​量​測​包括 10 nV ~ 1,000 V 的​電壓​量​測、​1 pA ~ 3 A 的​電流​量​測,​以及 10 µΩ to 5 GΩ 的​電阻​量​測。

 

 

PXI-4065

PXIe-4080

PXIe-4081

PXIe-4082

解析度 (位元)

最高​電壓 (V)

300

300

1,000

1,000

最大​電流 (A)

3

1

3

1

最高​取樣率

3 kS/s

1.8 MS/s

1.8 MS/s

1.8 MS/s

電壓​準確度 (10 VDC,​2 年)

*90 + 12 ppm

25 + 6 ppm

12 + 0.5 ppm

25 + 6 ppm

最長​校準​週期

1 年

2 年

2 年

2 年

DC 與 AC 電壓

DC 與 AC 電流

2 線​式​和 4 線​式​電阻

頻率/​週期

 

基本​電​感/​電容

 

 

 

*PXI-4065 並未​提供 2 年​期​規格,​因此​顯示 1 年​期​規格。

 

 表 1:NI 的 DMM 陣容​齊全,​從​低價​位​的 6 位​半​選項​到​市面上​準確度​最高​的 7 位​半 DMM 都​任​您​挑選。 

 

 圖 2:NI 的 PXI 架構 DMM 有助於​解決​傳統​精確​儀器​向來​難解​的​量​測​挑戰:​量​測​傳輸​量​和​彈性​受限​的​問題。 

 

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NI 的​軟體​優勢 

由於 NI DMM 是​專為​自動化​測試​應用​而​設計,​您​可以​用​軟體​來​控制​並與​儀器​通訊。 如需​執行​快速​量​測​或​應用​除錯,​DMM 軟體​人​機​介面​可​提供​相當於​傳統​桌上​型​儀器​的​面板​使用​體驗。

 圖 3:NI 的 DMM 驅動​程式 (NI-​DMM) 提供​互動​式​軟體​人​機​介面,​方便​執行​快速​量​測​與​應用​除錯。 

 

除了​軟體​人​機​介面,​DMM 驅動​程式​還​配備​同級​最佳​的 API,​可與​多種​開發​選項​搭配​使用,​例如 LabVIEW、​C、​C# 等。 為​確保 DMM 的​長期​可​互通性,​從​過去​到​現在​的​所有 NI DMM 都​使用​相同​的 NI-​DMM 驅動​程式 API。 透過​驅動​程式,​您​也能​取​用​輔助​檔案​和​說明​文件,​還有​數十​個​可​立即​執行​的​隨​附​範例,​方便​您​著手​開發​個人​應用。 進一步​了解如何​將 LabVIEW 用於​自動化​測試​和​檢驗​系統

 圖 4:NI 的 DMM 驅動​程式 (NI-​DMM) 內含​數十​個​可​立即​執行​的​隨​附​範例。 

 

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高​精確度 DMM 量測

類比​轉​數位​轉換器 (ADC) 是​高效能 PXIe-408x DMM 的​骨幹。 現有​高速 ADC 技術​與​客​制​設計 Sigma-​Delta 轉換器​的​獨特​組合,​可​提供​卓越​的​雜訊、​線​性​和​速度​效能,​完全​吻合​高速​與​高​精確度​量​測​的​需求。

 

 圖 5:在​長達 12 小時​的 0 VDC 雜訊​與​漂移​測試​中 (DMM 輸入​範圍​設​為 100 mV;​10 PLC 孔徑​時間),​PXIe-4081 (藍色) 的​效能​表現​優於​業界​一流​的 6 位​半 (淺​灰色) 與 7 位​半 (深灰色) 桌上​型 DMM。 

 

PXIe-4081 使用​目前​最​穩定​的​內建​電壓​參考,​可隨​溫度​與​時間​的​變化​提供​穩定​效能。 放眼​業界​同​價位​的​他​款 DMM,​都​無法​提供​此​參考​來源​與​伴隨​的​穩定性。​正因​如此,​PXIe-4081 另​提供​長達 2 年​的 12 ppm 準確度​保固​服務,​大幅​縮短​儀器​校準​所需​的​停機​時間,​協助​您​進一步​降低​測試​成本。 大部分​傳統​桌上​型 DMM 都​只​提供​一年​期​的​準確度​規格,​兩相​比較​未免​相形見絀。 PXIe-4081 還​採用​進​階​的 DMM 量​測​技術,​例如​偏移​補償​電阻、​高階 DC 雜訊​抑制​和​自我​校準​等,​以​確保​量​測​的​準確度。

 

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隔離​示波器​保障​彈性​的​量​測率

傳統 DMM 是​專為​高​解析度​與​精確度​而​設計,​因此​很少​考慮​擷取​速度​的​問題。 PXIe-408x DMM 的​特殊​架構​可​提供 7 S/​s ~ 10 kS/​s 的​持續​變動​讀取​率,​方便​配合​應用​而​選擇​所需​的​取樣​率​和​解析度。

 圖 5:現有​高速 ADC 技術​與​客​制​設計 Sigma-​Delta 轉換器 (上​圖​顯示​的​電路) 的​獨特​組合,​可​大幅​降低​線​性​與​雜訊,​最高​可達 7 位​半​的​精確度​與​穩定性,​同時​提供​最高 1.8 MS/​s 的​示波器​取樣​率。 

 

PXIe-4081 的​取樣​率​是​傳統​桌上​型 DMM 的 36 倍
需要​較高​取樣​率​時,​您​可以​在​高​電壓​的​隔離​示波器​模式​下​使用 PXIe-408x DMM,​以​達成​最高 1.8 MS/​s 的​取樣​率,​同時​以​最大​電壓​範圍​進行​擷取。 傳統​桌上​型 DMM 的​最高​取樣​率​只有 50 kS/​s – 相較​之下,​PXIe-4081 DMM 的​取樣​率​足足​為​前者​的 36 倍。 如此一來,​您​就​不必​為了​執行​高​精確度​與​高速​量​測​而​使用​不同​的​儀器。 深入​了解 PXIe-4081 7 位​半 DMM 的​彈性​架構。

 

 圖 6:PXIe-408x DMM 的​擷取​速度​是​傳統​桌上​型 DMM 的 36 倍,​可​讓​您​由​受​測​裝置​汲取​更多​的​分析​數據。 

 

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自我​校準​和​為期 2 年​的​規格​保固

NI DMM 擁有​自我​校準​的​能力 – 通常​只有​提供​最高​解析度​的 DMM 才有​此​功能。 自我​校準​功能​會​使用​精確​而​高度​穩定、​擁有​出色​溫度​係數​與​時間​漂移​的​內部​電壓​參考,​藉此​修正 DMM 內​所有​的 DC 增益​與​偏移​漂移​現象,​還可​處理​所有​的​電阻​與​電流​來源​漂移。 透過​自我​校準,​NI DMM 就​能​在​各種​作業​溫度​下​維持​絕佳​的​準確度​與​穩定性,​遠超過​傳統​的 18°C ~ 28°C 作業​溫度​範圍。

 圖 7:在​建議​的 2 年​期​外部​校準​週​期間,​自我​校準​功能​可​進一步​提升 NI PXI DMM 的​量​測​準確度。 

 

這項​操作​只要​不到​一​分鐘​的​時間​就​能​完成,​也​無需​使用​外部​校準​器,​因此​可​將​已​佈署​系統的​維修​負擔​降至​最低。 由於​自我​校準​精度​電路​可​大幅​降低​已​佈署​系統的​維修​負擔,​PXIe-408x DMM 現​可​享有 2 年​期​的​外部​校準​週期。 歡迎​造訪 ni.com 以​深入​了解 NI 的​校準​服務

 

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同步​化​與​整合

NI DMM 可​使用 PXI 平台​既有​的​時序​和​同步​化​功能,​與 PXI 機​箱​內​的​切換​器​與​其他​儀器​通訊。 您​可以​讓​切換​器​搭配 DMM 以​大幅​擴展​儀器​的​量​測​功能,​直至​數百​或​數千​個​測試​點。 NI DMM 會​透過 PXI 背​板​傳送​並​接收​硬體​時序​觸發​訊號​而​與 NI 切換​器​進行​「交​握」,​針對​切換​器​模組​內建​記憶體​上​儲存​的​切換​器​連線​清單​逐一​掃描。 這種​掃描​方法​不僅​能​避免​傳統​掃描​清單​帶來​的​軟體​作業​負擔,​所​建立​的​精確​掃描​清單​還能​以​可​重複​性​更高​的​時序​提升​測試​執行​速度。

 圖 8:同步​化 NI DMM 與 NI 切換​器​以​建立​硬體​時序​掃描​清單,​大幅​提升​測試​速度。 

 

此外,​PXI 平台​還​囊括​多種​常​與 DMM 一起​用於​自動化​測試​應用​的​儀器,​例如電源​供應器示波器函式​產生器等,​因此​您​可用​規格​精巧​的​機​箱​輕鬆​打造​緊密​整合​的​系統。 在​這些​情況​下,​DMM 也能​用 PXI 背​板​傳送​並​接收​觸發​訊號,​將​其​量​測​作業​與​其他​儀器​的​操作​同步​化,​不必​使用​外部​接線​來​傳遞​觸發​訊號。

 圖 9:PXI 平台​可與​多種​儀器​完美​整合​並​同步​化,​例如​電源​量​測​單元 (SMU)、​示波器、​數位​儀器、​RF 訊號​分析​器​與​產生器。 

 

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運用 NI DMM 打造​下​一套​測試​與​量​測​系統

NI DMM 結合​高效​能量​測​品質、​領先​業界​的​速度​表現​與​全​方位​的​軟體​支援,​現已​廣​為​半導體​特性​參數​描述、​航​太​生產​測試​等​多種​應用​領域​採用。​想​開發​更​聰明​的​測試​與​量​測​系統?​NI DMM 絕對​是​您​不可或缺​的​利器。 您​可以​用 PXI 架構​切換​器​搭配 NI DMM,​以​打造​高​通道​數​的​擷取​系統,​並​執行​設有​精確​硬體​時序、​包含​數百​或​數千​次​繼電器​閉​合​的​掃描​清單。 PXI 平台​也能​提供​獨立​桌上​型 DMM 未​提供​的 SMU、​電源​供應​器、​示波器、​波形​產生器​以及 RF 分析​器​與​產生器​等​儀器。 與​傳統 DMM 相比,​專為​自動化​測試​應用​打造​的 NI DMM 不僅​量​測​品質​更​出色,​也​絕對​是​您​下​一套​測試​系統的​理想​選擇。

 

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