如何高效利用五大工具輕松地實現數字萬用表的編程測量

概覽

盡管數字萬用表（DMM）已成為當前眾多自動化測試系統中常見的儀器，但并不是所有DMM都是為了程序化處理和自動化測試測量而設計的。NI DMM專為自動化測試特別量身定制，提供各種工具幫助用戶更輕松地實現編程測量，使得開關切換變得更簡單也更可靠。本技術白皮書介紹了NI DMM提供的五大工具以及如何高效利用這些工具的技巧。

1. 基礎配置和校準

在開發一個自動化測試系統時，用戶須先確保系統中的硬件可被正常識別、功能性完好且經專業校準后，才能開始系統開發。

正如其他NI硬件一樣，NI DMM包括了Measurement & Automation Explorer （MAX）來幫助您完成這些基本的配置任務。如此，用戶即可在同一窗口中識別所有的萬用表、開關、以及其他各種測量儀器；亦可在必要時對設備進行測試和重置；還可查看設備相關的幫助文檔和接線文檔。

如何高效利用五大工具輕松地實現數字萬用表的編程測量

圖1. Measurement & Automation Explorer （MAX）中NI DMM的快捷菜單選項

技巧 - NI 407x設備的自校準

為保持數字萬用表設備的測量精度，所有DMM須周期性地進行校準。大多數設備的校準周期是一年，而NI 407x DMM獨有兩年的校準周期可有效延長用戶的使用時間。同時又為用戶提供了“自校準”功能，用以補償因溫漂所導致的直流參考電壓漂移和電阻模式中阻值變化引起的誤差。在兩年的外部校準周期內，用戶可使用自校準功能以維持不同環境溫度下設備的最佳性能。

圖2. MAX中NI DMM設備自校準信息的顯示

如需在MAX中使用此功能，請右鍵點擊所需校準的DMM設備，然后選擇自校準。該流程需要一分鐘左右的時間來完成。同樣，用戶可通過NI-DMM驅動使用程序化的方式對設備進行自校準。

2. 交互式控制和調試

在開發自動化測試系統時，另一個重要的步驟是對于信號連接的初始測試和調試。在此期間，用戶可進行簡單的測量以確保所有儀器已連接正確，能夠正常運行、且測量結果準確。對此NI提供一款獨立的應用軟件 – 軟件前面板（Soft Front Panel，簡稱SFP），可幫助用戶更簡單地進行交互式的硬件監測和控制。圖3中展示了NI-SWITCH和NI-DMM的軟件前面板。

圖3. NI-SWITCH（上方）和NI-DMM（下方）軟件前面板

如圖3所示，用戶可使用NI-DMM前面板對當前DMM設備進行測量類型、測量范圍、分辨率和其他各種參數的設定。與之類似，用戶也可通過NI-SWITCH前面板來識別開關模塊、配置拓撲結構以及進行獨立繼電器的連接等操作。

技巧 - 查看獨立繼電器的狀態和計數

由于機械繼電器通常具有有限的開關壽命（通常在十萬次的數量級甚至更多），所以為確保測試系統的功能完好，對于繼電器開關次數進行精確的統計顯得十分重要。許多NI開關模塊自帶繼電器計數的統計功能，用戶可通過NI-SWITCH前面板對此進行查看。圖4所示的是NI-SWITCH前面板上顯示的矩陣開關的繼電器計數。

圖4. NI-SWITCH軟面板中的繼電器狀態和計數

除此之外，您也可使用NI LabVIEW軟件或其它支持編程語言中的NI-SWITCH API函數通過編程方式查詢繼電器使用情況。在進行程序化查詢時，您可以設定一個閾值，當繼電器的開關次數達到該值后會對用戶發出報警，提示用戶需要檢查開關觸點的健康狀況。

3. 自動化測量和開關切換

當用戶完成自動化測試系統的各部件連接且經過必需的測量驗證后，下一步就是通過編程實現自動化測量。在使用傳統的開發方式時，測試開發者可能需要幾天甚至幾周的時間完成這項任務；但如使用LabVIEW中的NI-DMM/Switch Express VI，可讓用戶在幾分鐘內即完成自動化測量和開關切換的任務。圖5展示了NI-DMM/Switch Express VI的配置主窗口，用戶可在此選擇對應的DMM設備且對所有標準測量參數進行設定。

圖5.LabVIEW中NI-DMM/Switch Express VI的配置窗口

當用戶正確配置DMM后，即可進入Switching選項卡通過為每一個開關設備選取各自對應的通道，來實現為NI多路復用器添加開關通道的操作。

圖6.在NI-DMM/Switch快速VI中添加開關通道

一旦完成了DMM測量和開關通道的配置后，用戶即可在Express VI窗口中測試數據，然后單擊OK按鈕保存配置信息，稍后便可在LabVIEW程序框圖中使用測試數據。

技巧 - 高級觸發配置

為了最優化開關切換和測量的速度，基于PXI總線的NI DMM和多路復用器可以自動在PXI機箱背板上傳輸觸發信號。如此一來避免了掃描多路復用器的多個通道時與上位機軟件的交互，從而提升測試速度。用戶也可在NI-DMM/Switch Express VI中修改觸發握手方式并直接選擇需要使用的觸發線，從而更為直接地控制這種內部觸發機制。

圖7.在NI-DMM/Switch Express VI中設置DMM/Switch同步的高級觸發選項

4. 完全的硬件控制

雖然NI-DMM/Switch Express VI能滿足大部分自動化測試系統的需求，但是有時用戶可能需要更底層地去控制測試硬件的配置和執行。使用諸如NI-DMM或NI-SWITCH等各儀器各自的應用程序接口（API）即可實現。為了幫助用戶更簡單地熟悉并使用這些API函數的功能，所有的NI硬件都會隨附預先編寫好的范例程序，用于演示相關API函數的特性及功能實現。圖8中僅顯示了LabVIEW范例查找器中NI-DMM API的一小部分范例。

圖8. LabVIEW范例查找器中的NI-DMM LabVIEW范例程序

您可在LabVIEW菜單欄中選擇幫助》》查找范例。..來獲取這些范例程序。NI-DMM和NI-SWITCH API同樣也提供NI LabWindows?/CVI、Microsoft Visual C++以及Microsoft Visual Basic編程語言下支持的范例程序。Windows系統的用戶可在以下路徑中找到范例Start》》Program Files》》National Instruments》》NI-DMM》》Examples。

技巧 - NI開發者社區范例庫

如需更多范例程序和產品文檔，請訪問NI開發者社區。在社區中，用戶可根據儀器類型和應用領域來搜索以所有支持編程語言編寫的特定范例。

5. 測試系統管理

最后，隨著自動化測試系統的尺寸和復雜度不斷提升，更高級別的測試配置和管理工具對于系統來說顯得至關重要。使用多開關模塊的高通道數系統尤其難于編程、維護和調試。為了讓此變得更為簡單且更具可重復性，推薦用戶使用NI Switch Executive來進行開關系統的配置和管理。圖9中展示了多開關模塊連接至多個儀器和多個待測設備（DUT）的配置范例。

圖9. NI Switch Executive主窗口中的配置示意圖

技巧 - NI TestStand與NI Switch Executive結合使用

復雜的自動化測試系統通常需要NI TestStand或其他測試管理軟件來控制序列、執行測試和報告測試。由于在大型系統中，開關切換是測試序列中十分重要的部分，用戶可在NI TestStand軟件環境中的每項測試之間調用NI Switch Executive來控制開關硬件的切換。這意味著用戶在編寫每一個測試代碼時可忽略開關配置的問題，從而使得測試更加便于修改。