應(yīng)用于教學(xué)方案的USB模塊化儀器
加入技術(shù)交流群
圖 3，您能從 Agilent USB 模塊化儀器“庫”容易地選擇符合項(xiàng)目要求的儀器
適合商業(yè)化的 USB 模塊化儀器
高校教師也強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的商業(yè)化價(jià)值。由于可擴(kuò)展性和靈活性帶來的各種好處，PC基儀器的重要性為商界所公認(rèn)。它的可持續(xù)性成為行將就業(yè)大學(xué)生獲得工業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H經(jīng)驗(yàn)的很好平臺(tái)。例如在替代能源和減少對(duì)化石燃料依賴這些人們關(guān)注的領(lǐng)域，許多研究實(shí)驗(yàn)室正在尋找更高能效的引擎和使用替代能源的引擎。電動(dòng)汽車就是這類研究成果的例子。在引擎和燃油技術(shù)開發(fā)中，引擎性能測(cè)試是非常重要的。有許多影響引擎性能的因素：基本引擎設(shè)計(jì)、燃油、潤滑、壓縮比、閥門定時(shí)、點(diǎn)火定時(shí)和溫度。其中最關(guān)鍵的因素是引擎功率控制、油耗和排放，這是相對(duì)消耗空氣量的攝入燃油量。它以空氣∕燃油比表示，也就是使用的空氣量除以燃燒的燃油量。通常較大的引擎由計(jì)算機(jī)控制的燃油噴射調(diào)節(jié)空氣∕燃油比，而較小引擎仍使用化油器控制空氣∕燃油比。精調(diào)引擎化油器需要仔細(xì)測(cè)量作為油門位置函數(shù)的扭矩、速度、溫度和油耗。安捷倫的USB數(shù)據(jù)采集（DAQ）模塊為引擎測(cè)試提供低價(jià)和靈活的解決方案。
為了在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試引擎性能，通常把引擎耦合到拉力計(jì)，這可以是引擎拉力計(jì)（直接接到引擎輸出軸）或底盤拉力計(jì)（接到驅(qū)動(dòng)輪）。拉力計(jì)提供引擎負(fù)荷，能通過容易的控制測(cè)試寬范圍的扭矩和速度。這對(duì)于表征給定負(fù)荷下的馬達(dá)扭矩是非常重要的。常見的工業(yè)方法是測(cè)量作為輸入電壓函數(shù)的馬達(dá)轉(zhuǎn)速。馬達(dá)帶動(dòng)“分度盤”旋轉(zhuǎn)，并由反射型紅外發(fā)射器 － 探測(cè)器檢測(cè)。通過調(diào)整紅外傳感器位置得到與馬達(dá)速度相關(guān)的方波輸出。馬達(dá)的電壓和速度信號(hào)被讀入數(shù)據(jù)采集裝置。通過實(shí)踐這一采集技術(shù)，使授課內(nèi)容覆蓋各種類型的測(cè)量、信號(hào)和測(cè)量技術(shù)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也使學(xué)生獲得豐富的測(cè)量經(jīng)驗(yàn)。這樣保證了測(cè)量理論和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，是所學(xué)知識(shí)和技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的完美結(jié)合。帶 VEE 軟件的Agilent U2350系列USB數(shù)據(jù)采集單元就是很好的例子，它使人們把注意力集中到基本電路與測(cè)量系統(tǒng)的連接，而由熟悉的程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，通過容易的分析了解馬達(dá)最大額定值，加速和減速曲線及其它相關(guān)測(cè)量。U2350系列USB數(shù)據(jù)采集裝置提供每通道高達(dá)16bit 和500K的采樣率，使其成為測(cè)量，甚至產(chǎn)生預(yù)定義波形的理想解決方案。 VEE 軟件是功能強(qiáng)大的補(bǔ)充工具，它可以讀取整個(gè)跡線或波形，而不限于單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并能通過編程執(zhí)行實(shí)例分析。學(xué)生們可通過最少的學(xué)時(shí)，用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的最新技術(shù)完成精確的測(cè)量。Agilent 已經(jīng)開發(fā)了為高校教師提供幫助的大學(xué)機(jī)械實(shí)驗(yàn)室教學(xué)大綱，大綱強(qiáng)調(diào)商業(yè)實(shí)踐和為研究增加更多價(jià)值。
讓大學(xué)生了解工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程也很重要。典型產(chǎn)品生命期包括設(shè)計(jì)和表征，量產(chǎn)，升級(jí)，或被更新一代產(chǎn)品替代。無論處于產(chǎn)品生命期哪一階段，測(cè)試方法都保有如圖4所示的一致性。隨著半導(dǎo)體趨向于更小的集成芯片或具有更多功能和特性的 IC 封裝，儀器管理變得至關(guān)重要，更低的功耗和敏感的測(cè)試要求呼喚更緊湊和能力更強(qiáng)的測(cè)試儀器。例如在大學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室的硅納米線晶體管表征中，測(cè)量包括保持兩個(gè)電壓恒定，然后通過掃描第三個(gè)電壓得到性能特性集。這用于測(cè)試和驗(yàn)證晶體管的不同配置和實(shí)現(xiàn)。選擇測(cè)試儀器時(shí)必須考慮功耗要求。由于硅納米線晶體管在低功耗區(qū)工作，Agilent U2722A是能夠滿足電流、電壓、測(cè)量分辨率和測(cè)量速度要求的理想解決方案。也必須注意U2722A的三通道輸出能有效地提供表征能力。帶有 AMM 的U2722A操作方便，Agilent 模塊化儀器推動(dòng)著開放體系結(jié)構(gòu)，以及支持簡(jiǎn)化測(cè)試自動(dòng)化的VEE、MATLAB、LabVIEW和Visual Studio。尤為重要的是通過 AMM 中的命令記錄器和代碼轉(zhuǎn)換器特性，能容易地記錄和轉(zhuǎn)換所使用VEE、VB、C++ 和C＃的代碼片段。
圖 4，參數(shù)測(cè)試方法 —— 強(qiáng)調(diào)儀器管理，選擇適合的設(shè)備，按被測(cè)器件確定要測(cè)試的參數(shù)，最后通過分析測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證
圖 5，Agilent U2722A USB模塊化源∕測(cè)量單元測(cè)試納米線晶體管。這里示出器件的斷面
半導(dǎo)體行業(yè)保括各種可用器件，包括分立元件（MOSFET，二極管，晶體管），邏輯電路（FPGA），存儲(chǔ)器器件（EEPROM存儲(chǔ)器，微處理器，DRAM），電源控制器（PWM控制器，直流到直流變換器），信號(hào)處理器（ADC，DAC，電壓 - 頻率變換器），定時(shí)處理器（振蕩器，定時(shí)器，波形發(fā)生器）和信號(hào)調(diào)整器（放大器和比較器）。U2722A及其增強(qiáng)版 U2723A是適用于半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試的強(qiáng)大高價(jià)值工具，U2941A則是為高校教師提供故障分析補(bǔ)充的有效解決方案。測(cè)試夾具提供固定元件，從而便于進(jìn)行分析和驗(yàn)證的模塊。它的參數(shù)測(cè)量管理器（PMM）軟件提供MOSFET、二極管、電阻器和 BJT 晶體管分析程序。這樣，大學(xué)本科生就能開始利用不多的設(shè)計(jì)資源優(yōu)化測(cè)試覆蓋，從而能在未來真正的工業(yè)領(lǐng)域縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間和使產(chǎn)品更快進(jìn)入市場(chǎng)。
結(jié)論
隨著 Agilent 符合靈活配置、快速設(shè)置、物美價(jià)廉要求的 USB 基模塊化儀器的推出，這些儀器迅速引起電子工業(yè)和高校師生的濃厚興趣，他們要在富有挑戰(zhàn)性的世界中通過具有附加價(jià)值的儀器贏得成本優(yōu)勢(shì)。USB 基模塊化儀器家族能按變化的測(cè)量需要進(jìn)行靈活的配置 —— 容易、快速、經(jīng)濟(jì)。它可配備基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和研究實(shí)驗(yàn)室，承擔(dān)從一般性應(yīng)用到先進(jìn)和深入的材料分析和物理分析的各種項(xiàng)目。Agilent USB模塊化儀器家族包括示波器，函數(shù)發(fā)生器，數(shù)字萬用表 （DMM），源∕測(cè)量單元，開關(guān)矩陣和數(shù)據(jù)采集器，它們有便于攜帶的外形結(jié)構(gòu)，又有臺(tái)式精密儀器般的測(cè)量能力。在研究實(shí)驗(yàn)室中，USB模塊化儀器可自動(dòng)執(zhí)行各種表征。
評(píng)論