调整DMM的读取速率

为了控制DMM的读取速率，了解DMM的测量周期非常重要。图1和图2分别显示了NI 407X和NI 4065的测量周期。  测量周期中每个相位的简要说明如下。

图1：NI 407X测量周期

图2：NI 4065测量周期

测量周期中的相位

• 开关时间－配置DMM的模拟电路以用于下一次测量时，需要内部开关时间。 
• ADC校准－通过测量极其精确的板载电压参考，补偿内部DMM增益误差。  该功能是NI 4070/4071/4072 DMM的专有功能，可让您适当折衷测量速度以获得长期精度。
• 自动归零－通过测量地和调整地差来补偿内部DMM偏移。  对于NI 407x设备，可根据所需的精度启用或禁用自动归零。  对于NI 4065设备，自动归零始终处于打开状态，不会为测量增加额外的时间。
• 稳定时间 - 允许DMM电路在测量前稳定下来。  每当DMM输入连接到不同的电压或电阻时，DMM与源交互，起到RC电路的作用，具有稳定时间。
• 孔径时间－DMM进行测量的周期。分辨率、测量速度和频率抑制都是孔径时间的函数。                                             

周期的每个部分都会影响测量的精度和分辨率。例如，稳定时间越长，精度越高。关于测量周期的特定部分及其对测量的影响，请参考NI数字万用表帮助文件。

407x系列和4065系列的产品规范文档均包含不同分辨率可达到的最大读取速率。  默认情况下，DMM驱动程序选择的读取速率稍作优化，以进行更精确的测量，而不是达到最大速度。  但可调整读取速率以实现最大速率。  如需以特定分辨率获得更快的读取速率，请阅读下面的“调整读取速率”章节以获取更多信息。

图3.NI 4070读取速率 vs. 分辨率规范

率

图4：NI 4065读取速率 vs. 分辨率规范

DMM的读取速率来自测量周期（读取速率 = 1/测量周期）。  根据使用的测量，驱动会将测量周期中的所有相位设置为优化设置。  减少或删除测量周期的任何部分将增加读取速率。  但这样做可能会影响测量的分辨率和精度，但仔细选择可将这些变化的影响降至最低。

通常可通过多种不同方式获得所需的读取速率。  稳定时间和孔径时间通常是测量周期中最长的两个相位，因此如果需要较大的速度变化，可考虑修改这两个相位。  下面描述了所有测量周期阶段，以及何时修改它们的一些指南。

开关时间

开关时间由驱动程序设置，无法通过编程更改。  该值通常很小。

ADC校准（仅适用于407x）

以6.5和7.5位精度进行测量时，默认ADC校准为ON。  如果绝对精度对于特定测试不是那么重要，只需要信号的变化，则可以将其关闭以提高测量速度。

自动归零（仅在407x上可调，在4065上始终启用）

与ADC校准类似，使用6.5和7.5位精度时，自动归零默认为ON。  自动归零可能关闭以提高测量速度，但可能会降低绝对精度。  对于407x，自动归零也可设置为一次，在多点测量开始时仅执行一次自动归零，以提高速度。 

稳定时间

默认稳定时间取决于指定的函数和范围。  模数转换器的稳定时间越长，产生的读数就越准确。  测量随时间变化的较大信号或测量高电阻时，稳定时间更为重要。  如测量小信号较为一致，降低稳定时间是提高测量速度的好方法。

孔径时间

孔径时间越大，精度越高。选择短孔径时间以获得更快的测量速度。 

在孔径时间内，DMM进行多次测量，然后进行平均，返回单个采样。  采集更多的点并进行平均通常可以消除更多的噪声。  如系统处于低噪声环境且使用了适当的屏蔽和连线，则孔径时间可能会降低，但分辨率不会有很大差异。  另一个噪声源是电源线噪声，孔径时间可设置为电源线的倍数，以抵消50或60 Hz的噪声。  （60 Hz时的1电源线周期(PLC)为16.67ms）

通过手动设置孔径时间，绝对分辨率值将被忽略。  因此，如在代码早期指定6.5位测量，这将通过编程确定孔径时间。  如手动设置较小的孔径时间，由于孔径时间与分辨率有关，可能不再是6.5位。  但是，即使两者相关，仍可调整孔径时间以获得更快的读取速率，同时根据测量保持相同的分辨率。 

通过调整上述测量周期相位，可对DMM进行优化，使其不仅以指定的分辨率采集，而且速度更快。  许多情况下，需要对一个或多个相位进行微小改动，以获得产品规范中指定的最大速度。 

下列章节主要介绍LabVIEW应用程序，但其他基于文本的语言存在同名函数。关于这些函数的更多信息，见NI-DMM LabVIEW参考。

在LabVIEW中调整读取速率

更改读取速率的最简单方法是更改分辨率、测量函数或范围。  通过更改这些设置，驱动程序将确定优化的读取速率。  如默认设置无法满足需求，可使用其他高级函数手动更改读取速率。 

可使用图5中的函数在LabVIEW中修改上述测量周期相位。  有两个VI用于改变ADC校准和自动归零的行为。  默认情况下，这两项均设置为自动，以便驱动程序决定何时使用。

如需更改稳定时间和孔径时间，需使用属性节点。  通过即时帮助(Control+H)可详细了解如何使用这些属性。

图5：用于修改测量周期的高级函数

使用LabVIEW对测量周期和分辨率进行基准测试

使用NI-DMM API中的"niDMM Get Measurement Period.vi"可观察测量周期时间。  该VI返回使用当前配置完成一次测量所需的时间。

图6：获取测量周期VI

为了对有效分辨率进行基准测试，范例查找器中的LabVIEW范例Maximizing DC Reading Rate.vi演示了改变孔径时间对有效分辨率的影响。  DMM ADC的分辨率是恒定的，但有效分辨率不仅由板卡ADC决定，还取决于信号上的噪声量。  该范例可用于测试系统，了解修改孔径时间对有效或无噪声分辨率的影响。

关于测量周期中所有相位的更多信息，见NI数字万用表帮助文件。  帮助文件还包含许多相位的默认值，以及通过编程改变这些值所需的函数的说明。