Цифровой мультиметр, к нему нужно относиться серьёзно....

Не все режимы регистрации и оцифровывания данных требуют задействования множества каналов или уникальных, всегда находящихся под рукой функций в составе характеристик, специально разработанных под эти задачи измерительных приборов. В тех случаях, когда вам необходимо осуществить целый ряд различного рода измерений при помощи одного-единственного инструмента, то наиболее подходящим для этих целей может стать цифровой мильтиметр (DMM), который всегда доступен, и вы знаете как его применять. Имея чёткое представление о том, как эффективно воспользоваться всеми режимами тестирования, встроенными в DMM, при этом в нужный момент задействовать некоторые из наиболее «продвинутых» из них, что возможно лишь при применении современных, многофункциональных моделей цифровых мультиметров, откроет вам пути реализации именно тех сценариев измерений, которые требуются, при этом гарантированно получать достоверные результаты при меньших временных затратах и суете.

РЕГИСТРАЦИЯ ДАННЫХ. КРАТКИЕ ВЫДЕРЖКИ.

Ситуация:

Определение времени установление рабочих характеристик токового шунта

Предположим, что инженеру-производственнику была поставлена задача по выявлению характеристик работоспособности токового шунта с температурными вариациями. Как только токовый шунт изменяет температуру, то напряжение незначительно меняется.  Такого рода вариации создают условия для суммарного нарастания системных ошибок, соответственно необходимо определить точные характеристики этого явления, чтобы поддерживать высококачественное и надёжное функционирование системы тестирования параметров производства. Инженер помещает токовый шунт в испытательную температурную камеру и задействует цифровой мультиметр Agilent 34410A для измерения падения напряжения по всему шунту. Инженер настраивает DMM посредством клавиши «регистрирование данных», расположенной на передней панели прибора, начинает производить измерения и после того, как индикатор выполнения хода задания на втором дисплее укажет на то, что тесты выполнены, то мультиметр отключается и подстыковывается к компьютеру для считывания результатов измерений из его (DMM) энергонезависимой памяти и формирования отчётности согласно установленным форматам. Таким образом, довольно сложный режим тестирования был завершён, данные проанализированы за меньшее время, чем если бы это делалось посредством написания специализированной программы.          

Память и скорость считывания

При использовании DMM для простой регистрации данных или перевода их в цифровой формат, необходимо принять во внимание два возникающих при этом вопроса:

«Смогу ли я достигнуть требуемой скорости считывания?»

«Сможет ли мультиметр сохранить результаты всех моих измерений?»

Объём требуемой памяти зависит от скорости считывания, а также от количества времени, в течение которого эти считывания осуществляются. В некоторых приложениях, как то испытания на стойкость с большим приращением характеристической скорости (HALT), вам потребуется проводить тестирование до того момента, пока исследуемый объект не поломается (выйдет из строя). В этом случае, если вам необходимо осуществлять измерения, например, каждые 10 секунд в непрерывном режиме в течение 5 дней, то для этих задач требуется инструментарий, способный сохранить в памяти 43200 считываний. Если же под определённый режим тестирования требуется получить данные (к примеру, от аудио сигнала среднего частотного диапазона) при частоте выборки 50000 выборок/секунду, то тогда вам потребуется память, сохраняющая 50000 считываний каждую секунду.

Для определения того, способен ли рассматриваемый вами DMM достигнуть требуемых значений скорости считывания, необходимо учесть параметры, стоящие за значениями максимума считывание/секунда в технических характеристиках прибора. Чем выше скорость считывания, тем чаще приходится идти на компромисс с параметрами разрешения и уровня подавления собственных шумов. Гораздо лучше будет начать с определения допустимых значений разрешения и подавления шумов, после чего убедиться, что DMM реально обладает скоростью считывания эквивалентной или выше того значения, чем это требуется.  Подробности приводятся в таблице:    

Время интегрирования	Разрешение (ppm диапазона) – (1)	Подавление нормального режима (dB) –(2)	Считывание в секунду – (4)
0.0015	30	0	50.000
0.0025	15	0	25.000
0.006	6	0	10.000
0.02	3	0	3.000
0.2	0.7	0	300
1	0.3	55	60 (50)
2	0.2	1103	30 (25)
10	0.1	1103	6 (5)
100	0.03	1103	0.6 (0.5)

Примечание:

*(1) - Для обозначения разрешающей способности различных процессов преобразования изображений (сканирование, печать, растеризация и т. п.) используют следующие термины:

dpi (англ. dots per inch) — количество точек на дюйм;

ppi (англ. pixels per inch) — количество пикселей на дюйм;

lpi (англ. lines per inch) — количество линий на дюйм;

spi (англ. samples per inch) — количество сэмплов на дюйм;

ppm (parts per million)  - частей на миллион;

*(2) - Подавление нормального режима при промышленной частоте сети +/-0,1%;

*(3) – для промышленной частоты сети +/-1% 75dB и для +/-3% 55dB;

*(4) – максимальная скорость при отключении автоматической установки на ноль при 60 Hz и (50Hz)

*(6) – имеет место только у модели 34411A

Рис. 1 Характеристики мильтиметров Agilent 34410A/34411A содержат параметры разрешения и затухания нормального режима помимо считываний в секунду

Запуск на событие

Далее, вам необходимо определиться, каким образом приступить к процедурам измерений. Можно нажать соответствующую кнопку на передней панели мультиметра, тем самым направив управляющую команду DMM с чётким указанием, что именно делать. Если же вы желаете соотнести планируемые измерения с каким-то определённым событием, то можно задействовать внешнее синхронизирующее устройство (триггер), что является обычной практикой начала эксплуатации DMM.  Большинство цифровых мультиметров позволяют выставлять определённую задержку между срабатыванием триггера и получением первой выборки, что используется для определения времени установления сигнала.

Некоторые DMM обладают более сложными и многогранными методиками запусков на событие. Захват по уровню позволяет специфицировать крутизну характеристик исследуемого сигнала и уровень входного импульса, используемого для начала процесса измерений. При этом режиме вы получите возможность отследить параметры сигнала и приступить к непосредственным измерениям в тот момент, когда этот сигнал пересечёт определённый порог, что устраняет необходимость в отдельном внешнем триггере.

Рис. 2   Пример функционирования DMM, регистрирующим параметры выборок до момента срабатывания триггера, что делает возможным исследовать поведение тестируемого объекта непосредственно до и после прохождения интересующего события.

Интервалы выборок

При использовании DMM в режиме регистрации данных или оцифровывании, вам потребуется максимальное сокращение разбросов между выборками. Одним из способов решения этой задачи может явиться задействование внешнего триггера для проведения измерений в рамках установленного запуска на событие. При этом необходимо помнить, что применение внешнего триггера не всегда практично, поскольку это может замедлить скорость осуществляемых измерений. В таких случаях, устранение источников дополнительных задержек, может существенно повысить слаженность при получении результатов считываний. Время, требуемое на автоматическое переключение пределов измерений, внесение изменений в тестируемые диапазоны, выполнение математических функций и обновление/перезагрузка дисплея – всё это может добавить элементы колебаний и непостоянства в ходе измерений. Подробности по этой тематике можно найти в публикации «Повышение пропускной способности цифрового мультиметра», том 5, №1. Издатель: Agilent Technologies, www.agilent.com

Выставление отсчётов и задержек – модель запуска на событие на примере цифрового мультиметра Agilent 34401A

Запуск, Задержка запуска, Выборка №1, 2, 3     

Синхронность прецизионных запусков на событие – Agilent 34410A/11A

Запуск, Задержка запуска, Выборка №1, 2, 3, интервал    

Рис. 3 Выставление интервала выборки больше определяет синхронность этапов измерений, а не задержку между периодами выборки 

Некоторые DMM обладают дополнительными функциями, помогающими устанавливать прецизионную выборку. Вместо того, чтобы каждый раз «вставлять» величину задержки триггера между одной выборкой и следующей за ней, интервал выборки автоматически определяет время ожидания после свершения события захвата перед тем как проводить следующее измерение.  Схематическое описание этого режима представлено на рис. 3

Извлечение данных

После того, как процедуры измерений завершились, вам потребуется извлечь из прибора результаты считываний для их последующего анализа и документирования. Большинство современных DMM обладают возможностями связи с периферийными устройствами через интерфейсы GPIB, USB и/или LAN. Интерфейс LAN предоставляет возможности для задействования новых функций, таких как:

• Использование протокола LAN VXI-11, обеспечивающего имитационное моделирование GPIB на локальных сетях;
• Разъёмы LAN для установки быстрых связей;
• Дистанционный доступ до цифрового мультиметра через обычный Итернет броузер, при этом нет необходимости в применении специализированного программного обеспечения или же драйверов. Некоторые DMM, такие как Agilent 34410A, 34411A, L4411A позволяют «вырезать» и вставлять определённые параметры считываний в нужное место форматов отчётов

 

Выводы

Простые операции регистрации данных или перевод их в цифровой формат всегда могут быть выполнены посредством DMM. Применение оборудования, которое вы уже имеете и хорошо знаете его возможности, способно повысить эффективность измерительных процедур. В настоящей статье мы рассмотрели самые заурядные вопросы, связанные с памятью прибора, скоростью считывания, захватом на событие и интервалами выборки, а также каким образом цифровые мультиметры от Agilent моделей 34410A, 34411A, L4411A, обладающие набором всех этих функций, способны упростить реализацию самых сложных задач тестирования.

Магазин Gtest® - авторизованный поставщик мультиметров в Украину: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/multimetry