你一定有這樣的煩惱:要完成一項(xiàng)開(kāi)發(fā)任務(wù),試驗(yàn)臺(tái)上的測(cè)試工具林林總總,示波器、歐姆表、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀等等,不一而足。儀器多了,使用起來(lái)不僅麻煩,而且工作效率也受影響,而且購(gòu)買(mǎi)很多儀器,也增加了研發(fā)成本。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新,研發(fā)人員面臨的這種局面正在發(fā)生變化,測(cè)試儀器功能的增強(qiáng)、通信接口的增多、人性化操作等正在成為測(cè)試工具發(fā)展的最新趨勢(shì)。或許過(guò)不了多久,只用一臺(tái)測(cè)試儀器就能滿(mǎn)足全部需求,工程師的工作方式和效率將獲得前所未有的提高。
功能集成度高
新一代測(cè)試儀器在設(shè)計(jì)和制造上最大和最明顯的變化就是提高了集成度,將多種原本由單個(gè)儀器提供的測(cè)試功能集成在一起,為工程師們提供更多可選的功能和更大的靈活性。例如,傳統(tǒng)的多功能DMM(數(shù)字萬(wàn)用表)可以測(cè)量電壓、電流和電阻,而RIGOL新推出的DM3000系列萬(wàn)用表,還可以作為頻率計(jì)、多路切換器和數(shù)據(jù)采集器使用。
目前,安捷倫、FLUKE、RIGOL、吉時(shí)利等業(yè)界重要廠商的DMM產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)豐富的測(cè)量功能。Fluke最新在國(guó)內(nèi)推出的數(shù)字多用表具有14種測(cè)量功能,吉時(shí)利的2000型數(shù)字多用表有13種測(cè)試功能,RIGOL(普源精電)推出的DM3000系列萬(wàn)用表更具有26種測(cè)量功能,它除了傳統(tǒng)的電壓、電流、電阻測(cè)量外,首次實(shí)現(xiàn)上下限測(cè)量和數(shù)學(xué)運(yùn)算等測(cè)量功能。
豐富的測(cè)試功能有賴(lài)于其(RIGOLDM3000數(shù)字萬(wàn)用表)內(nèi)置的任意傳感器(如圖1所示),利用這一功能可以方便地對(duì)壓力、流量、溫度等各種類(lèi)型的傳感器進(jìn)行配接。其原理是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電壓、電阻、電流等易測(cè)物理量,用戶(hù)可以預(yù)先輸入響應(yīng)曲線,或者后期進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn),再通過(guò)數(shù)字萬(wàn)用表內(nèi)部算法進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和插值修正,用戶(hù)可以直接在萬(wàn)用表的屏幕上得到傳感器的被測(cè)物理量的顯示,并可以隨意編輯和修改物理量的顯示單位。
創(chuàng)新性的自動(dòng)巡檢功能也是新一代數(shù)字萬(wàn)用表的特點(diǎn),而且在生產(chǎn)制造企業(yè)有廣泛的應(yīng)用。例如:RIGOLDM3000系列可是實(shí)現(xiàn)16路自動(dòng)尋檢過(guò)程。用戶(hù)通過(guò)對(duì)該產(chǎn)品內(nèi)置的巡檢模塊進(jìn)行編程,可以控制實(shí)現(xiàn)尋檢過(guò)程,并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集。利用這種功能,可以開(kāi)發(fā)出多種測(cè)試測(cè)量系統(tǒng),例如蓄電池電壓巡檢裝置、實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫系統(tǒng)、實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢報(bào)警系統(tǒng),等等,以提升用戶(hù)的工作效率,而之前這一功能是通過(guò)多路巡檢儀實(shí)現(xiàn)的。目前除RIGOLDM3000系列外,吉時(shí)利的2000型數(shù)字多用表也集成了這一功能。
另一種與DMM集成在一起的功能部件就是信號(hào)源。過(guò)去,研發(fā)工程師們?cè)谑褂脺y(cè)量?jī)x器(如DMM)時(shí),必須結(jié)合電源、信號(hào)發(fā)生器等一起或某一個(gè)使用。現(xiàn)在,使用一臺(tái)儀器不但可以提供源信號(hào),而且可以同時(shí)測(cè)量并記錄結(jié)果。其中某些儀器還具有兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)通道,具有更多的功能和更大的靈活性。正是測(cè)試測(cè)量?jī)x器廠商的不斷創(chuàng)新,使得DMM的功能朝著更為豐富的趨勢(shì)演進(jìn)。
與此同時(shí),隨著集成度的增大,人們也開(kāi)始需要一些專(zhuān)用的儀器。例如,借鑒某些示波器的功能設(shè)計(jì)更加專(zhuān)業(yè)的界面,用于測(cè)試新型的串行總線。另外,某些尖端的應(yīng)用也需要全新的工具和測(cè)試功能。納米技術(shù)領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)所需的測(cè)試儀器要求能夠在納伏以下的精度范圍內(nèi)精確地和反復(fù)地測(cè)量極小的量。
通信功能強(qiáng)
互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也極大地影響了測(cè)試工具。目前具備Web功能的儀器已經(jīng)相當(dāng)普遍。大部分這樣的儀器都具有以太網(wǎng)接口,從而可以與PC通信,或者與其他儀器連接構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
測(cè)試界面的另外一個(gè)進(jìn)步之處在于由LXI聯(lián)盟推出的儀器用LAN擴(kuò)展(LANextensionsforinstrumentation,LXI)技術(shù)的廣泛使用。
目前,LAN接口已經(jīng)成為多數(shù)國(guó)內(nèi)外一線廠商推出測(cè)試工具的標(biāo)準(zhǔn)配置。對(duì)于其他通信接口而言,GPIB即IEEE488仍然處于主導(dǎo)地位,這在很大程度上是因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)已經(jīng)問(wèn)世近30年了。作為第一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)可編程儀器互聯(lián)和控制的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,這一并行接口已經(jīng)被嵌入到市場(chǎng)上許多測(cè)試儀器上。它的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)速率是1Mb/s,在突發(fā)傳輸模式下最大為8Mb/s。
測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用中廣為使用的另外一種接口就是USB。對(duì)于測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用而言,USB具有一些得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)PC插件板的優(yōu)勢(shì),USB接口可以使用戶(hù)方便地開(kāi)發(fā)測(cè)試和測(cè)量應(yīng)用。由于USB具有即插即用功能,對(duì)于快速測(cè)量應(yīng)用來(lái)說(shuō)相當(dāng)方便,而且不需要額外的模擬電路。基于USB的儀器具有非常強(qiáng)高的靈活性,只要在每臺(tái)筆記本或臺(tái)式機(jī)安裝上驅(qū)動(dòng)程序和上位機(jī)控制程序,就可以使USB儀器應(yīng)用在每臺(tái)計(jì)算機(jī)上。因此,近來(lái)基于USB的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品已逐步確立了主流地位,數(shù)字萬(wàn)用表也正在向USB接口轉(zhuǎn)移。DM3000正是一種整合了USBHost接口的數(shù)字萬(wàn)用表,而其他產(chǎn)品則是采用USBDevice接口。
智能化、人性化設(shè)計(jì)
最近幾年,人們開(kāi)始在產(chǎn)品應(yīng)用中使用軟件控制各種測(cè)試系統(tǒng)。漸漸的,測(cè)試臺(tái)上所用的儀器開(kāi)始配置軟件,用戶(hù)能夠開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的測(cè)試程序,并在測(cè)試儀器本身或PC上運(yùn)行這些程序。有一些軟件與測(cè)試儀器配套在一起使用,例如,RIGOL公司為DM3000系列配置的Ultralogger、Agilent公司為34xxx系列儀器配置的Benchlink等。這些軟件的應(yīng)用,對(duì)于提高DMM產(chǎn)品的智能化均大有助益。
如今,從工業(yè)設(shè)計(jì)的角度充分考慮用戶(hù)使用習(xí)慣,使產(chǎn)品真正具備了易用性,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的人性化是所有產(chǎn)品都面臨的重要挑戰(zhàn),DMM產(chǎn)品也不例外。目前,屏幕和鍵盤(pán)等產(chǎn)品細(xì)節(jié)上的改善成為最近推出的DMM產(chǎn)品的亮點(diǎn)。
RIGOL推出的DM3000的屏幕采用256×64高分辨率87mm×21mm單色點(diǎn)陣液晶顯示屏,支持簡(jiǎn)單波形顯示和數(shù)據(jù)記錄波形顯示,甚至可以顯示出數(shù)據(jù)采集點(diǎn)信息。其特別設(shè)置的清晰透明按鍵背光(LED照明)和操作提示,使儀器運(yùn)行狀態(tài)一目了然,使產(chǎn)品具備靈活和易于操作的特點(diǎn)。