使用數位萬用電錶量測 進行更快速的資料分析

2023/9/23

使用數位萬用電錶量測  進行更快速的資料分析
在儀器的顯示器上進行資料分析

有了現代的數位萬用電錶(DMM),您只需要使用前面板即可分析您的設定和資料。Keysight Truevolt 系列 DMM - 34460A、34461A、34465A 和 34470A - 提供另類方法來分析量測資料,無需傳輸到電腦上即可解析量測資料內藏的資訊。Truevolt 系列 DMM 採用了大螢幕的圖形顯示器,且內建數學函數,可在這個輕巧的設備上顯示量測走勢、統計數據和直方圖。34465A 和 34470A 採用先進的分析和資料收集方法,只用 DMM 來完成全套分析不再是不可能的事。現在就來看看 Truevolt 系列 DMM 如何幫助您快速分析資料。

圖形化顯示和進階觸發功能

Truevolt 系列 DMM 以圖形方式在儀器的顯示器上分析資料,並提供進階觸發功能。有了這些功能,產品設計人員無需進行複雜的設定即可快速地克服特定的技術挑戰。這裡有兩個典型的例子:
1. 您需要分析您的設計中一個精密電阻器的漂移特性。您決定不要設定程式或使用PC,而是使用您的 Truevolt DMM 趨勢圖功能來蒐集資料數據。等待設計暖機 20分鐘後,您開始看見電阻器所展現的非線性行為。使用新款 34465A/34470A DMM的平移、縮放和游標功能,您找到了量測呈現出非線性的準確時間點。最後您判定電阻器的性能不符合規格,並決定評估可替代的其他零件。

2. 您正在對一個切換式直流電源供應器進行故障排除,而這個電源供應器看似功能正常,但是它的某些特性使電壓下降並超出容差範圍。您使用 Truevolt DMM 分析了電源供應器的輸出特性。透過在趨勢圖和直方圖模式之間切換,您發現電源供應器的雜訊為非常態分布,且朝向調節的下方偏斜。以上分析只耗費您 10 分鐘,且無需使用到電腦。

趨勢圖指引方向

若您指望量測值會維持恆定,那是不可能的,除非您只量測一次。這是因為在真實的世界中,在許多外力的影響下,數值會隨著時間改變,或是會追隨其他的參數,或以複雜的方式發生改變。在 34461A、34465A 和 34470A DMM 上,您可以設定趨勢圖顯示,呈現1分鐘內的最新資料,或是從上次清除讀值開始所收集到的全部資料(參見圖 1)。


直方圖說資料

當一個讀值的最低位數字持續改變,或有時因為變化太快而難以用視覺化方式追蹤時,了解該變化的性質是很重要的。直方圖顯示了量測數值的分布(參見圖 2),提供更多深入的分析。平均值、分布形狀和標準差都是十分關鍵的資訊,可用來了解變化現象。


次要量測

有了 Truevolt DMM,您可同時進行主要量測和次要量測。此功能可讓您蒐集並一覽兩個種類的資訊,例如在熱敏電阻器上同時進行溫度量測(主要量測)和電阻量測(參見圖 3)。
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進階 DMM 觸發功能

如果傳統的 DMM 觸發模型無法滿足您的測試需求,那麼新推出的 Truevolt DMM 可能是您的解答。傳統 DMM 會在配置後立即執行量測(立即式觸發),只能對外部源執行單一量測或觸發。高階 DMM 如 34465A 和 34470A,提供了額外的模式;在這些模式中,觸發設定、延遲時間、每次觸發的取樣數和預觸設定等可以互相組合,提供清楚明瞭的資料(參見圖 4)。


有了 DMM 的進階觸發模式,您可以設定位準觸發,在到達指定位準時開始進行量測(參見圖 5)。您也可以設定觸發延遲,在觸發事件發生後等待您所設定的時間量,再開始量測。另一個有用的功能是設定在收到觸發後所要執行的取樣數,有助確保在觸發事件後執行的量測數量固定,而不是每個觸發只有一個讀值。


全新擷取模式

除了傳統的連續量測模式,34465A 和 34470A 也在前面板提供了資料記錄和數位轉換模式。您可以從前面板的 Acquire 選單中叫出這些模式。欲開始擷取,請按下 Run/Stop 按鈕。

資料記錄

34465A 和 34470A DMM 搭載前面板用的全新資料紀錄模式(data logging),可在Acquire 選單找到。此模式可讓您以恆定的取樣間隔取得讀值,有效地隨時間記錄資料。您可以輕鬆設定取樣間隔(例如,您希望的量測執行頻率)和總持續時間(例如,您希望量測進行多久的時間或取得多少筆讀值)。您也可以設定開始時間,用時/分/秒為單位,定義在您按下啟動後等待的延遲時間。資料記錄功能可讓您將所記錄的資料以 .csv 檔直接儲存在 DMM 的內部記憶體,或存入插在前面板的 USB 隨身碟之中。您可記錄高達 100小時或 3 億 6 千萬筆的讀值,不超過兩者任一(參見圖 6)。在資料記錄模式中,您可用每秒 1000 筆取樣的速度取樣。為了實現精準的讀值時序,資料記錄功能經過最佳化,因此某些功能無法使用,例如位準觸發和外部觸發。


輸出 .csv 檔案可讓您在電腦上分析資料(參見圖 7)。.csv 檔案內有開始時間和量測間隔(單位為秒),可讓您萃取執行每個量測的時間戳記。


在進行資料記錄時,量測的時間戳記準確是很重要的一點,我們建議您將您的 DMM 時間設為您的當地時間。Truevolt DMM 出廠時,已預設為格林威治標準時間(GMT)。將時鐘設定成您的當地時間可讓開始時間更直覺好懂,方便您進行分析。

當透過 USB 連接至您的電腦時,Truevolt DMM 會在您的電腦上被識別並顯示為一個磁碟(參見圖 8)。使用「簡易檔案存取」(Easy File Access)功能,且無需額外的軟體,即可在您的 DMM 與電腦之間拖放檔案,是一個將 DMM 中的讀值轉移到電腦以進行分析的簡易方法。


數位轉換模式

有了 Truevolt 的數位轉換模式,您可以最快的速率進行取樣,並從前面板分析資料。當取樣速率為 50 kHz 時,您可以每 20 μs 進行一次量測(參見圖 9)。數位轉換的最慢速率是100 ms。數位轉換模式會將資料傳送到 DMM 的量測記憶體,選配的記憶體選項則可儲存高達 2 百萬筆讀值(標配是 50,000 筆讀值)。當擷取完成,您可以將資料以 .csv 格式儲存。



除了取樣快速,數位轉換模式還可以讓您設定位準觸發來開始擷取,您可以依照您想觸發量測的方式來設定位準和極性。您也可以選擇欲進行數位轉換之預觸讀值的數目,來保留達到觸發位準之前的量測。

平移、縮放和游標

當您正在使用直方圖或趨勢圖顯示模式時,您可使用一些進一步的功能來進行分析。對量測記憶體內的讀值,您可以對您的資料進行平移或放大。利用縮放功能,您可以放大某些部位的資料以方便觀看:平移功能讓您可將螢幕移到您想觀看的特定量測取樣上。您可以在圖 10 中看見一個長得像是德科技商標的數位轉換讀值。圖 11 中,DMM 已經將若干讀值放大,以顯示個別的正弦波是如何實際建構出整個標誌的。




趨勢圖中的全新游標功能可讓您將兩個 X 和 Y 游標放在您的資料上(參見圖 12),每個游標都會顯示其位置的時間值(距離 0 秒之開始時間)以及量測值。雖然示波器使用這項功能已有數年之久,但對 DMM 來說卻是一項創舉,而且為 Truevolt DMM 的獨家功能。


直方圖亦包含了游標功能(參見圖 13)。直方圖的游標可讓您框選所要觀看的區間,並顯示落在這些區間的讀值數量及其佔累積總讀值的百分比。頻距功能包含了讀值範圍、讀值數量,以及游標間讀值佔累積總讀值之百分比的有關資訊。


結語

配置一台電腦來連接並收集和分析資料可能會耗費過多時間,尤其是當您所量測的僅僅是一個參數的時候。很明顯地,單一數值無法提供您在待測設備之性能隨時間變化,或面對外界干擾時的足夠資訊。圖表則不一樣,它能提供只要看一眼就明白的、更豐富的資訊。現在,有了 Truevolt 系列 DMM 的新式圖形化顯示、先進的分析模式和內建的數學函數,您可將龐大的資料變成能夠近一步進行快速分析的結果,而這一切只需要用手指輕按前面板的選單,即可達成。使用 Truevolt DMM,您可以更快達成您的測試目標。


【※ Keysight 桌上型精密電錶之規格】:

Model EDU34450A 34450A 34460A 34461A 34465A 34470A
Resolution  五位半 六位半 七位半
Voltage 100mV to 1000V 100mV to 1000V
DCV Acc.(ppm) 300 150 75 35 30 16
Current 10mA to 3A 100μA to 10A 100μA to 3A 100μA to 3A, 10A 1μA to 10A
2/4 wire Resis. 100Ω to 100MΩ 100Ω to 100MΩ 100Ω to 1GΩ
Max. reading/s 110 190 300 1,000 50,000
Memory 5,000 50,000(Opt) 1k rdgs 10k rdgs 50k rdgs (2M
I/O Interface USB, LAN USB, RS232, GPIB USB, LAN(Opt), GPIB(Opt) USB, LAN GPIB(Opt)

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