应用于教学方案的USB 模块化仪器的研究

　　
　　图 3，您能从 Agilent USB 模块化仪器“库”容易地选择符合项目要求的仪器
　　
　　适合商业化的 USB 模块化仪器
　　
　　高校教师也强调产品的商业化价值。由于可扩展性和灵活性带来的各种好处，PC基仪器的重要性为商界所公认。它的可持续性成为行将就业大学生获得工业领域实际经验的很好平台。例如在替代能源和减少对化石燃料依赖这些人们关注的领域，许多研究实验室正在寻找更高能效的引擎和使用替代能源的引擎。电动汽车就是这类研究成果的例子。在引擎和燃油技术开发中，引擎性能测试是非常重要的。有许多影响引擎性能的因素：基本引擎设计、燃油、润滑、压缩比、阀门定时、点火定时和温度。其中最关键的因素是引擎功率控制、油耗和排放，这是相对消耗空气量的摄入燃油量。它以空气∕燃油比表示，也就是使用的空气量除以燃烧的燃油量。通常较大的引擎由计算机控制的燃油喷射调节空气∕燃油比，而较小引擎仍使用化油器控制空气∕燃油比。精调引擎化油器需要仔细测量作为油门位置函数的扭矩、速度、温度和油耗。安捷伦的USB数据采集（DAQ）模块为引擎测试提供低价和灵活的解决方案。
　　
　　为了在实验室测试引擎性能，通常把引擎耦合到拉力计，这可以是引擎拉力计（直接接到引擎输出轴）或底盘拉力计（接到驱动轮）。拉力计提供引擎负荷，能通过容易的控制测试宽范围的扭矩和速度。这对于表征给定负荷下的马达扭矩是非常重要的。常见的工业方法是测量作为输入电压函数的马达转速。马达带动“分度盘”旋转，并由反射型红外发射器 － 探测器检测。通过调整红外传感器位置得到与马达速度相关的方波输出。马达的电压和速度信号被读入数据采集装置。通过实践这一采集技术，使授课内容覆盖各种类型的测量、信号和测量技术，实验内容也使学生获得丰富的测量经验。这样保证了测量理论和实验经验，是所学知识和技术实际应用的完美结合。带 VEE 软件的Agilent U2350系列USB数据采集单元就是很好的例子，它使人们把注意力集中到基本电路与测量系统的连接，而由熟悉的程序实现自动化测量，通过容易的分析了解马达最大额定值，加速和减速曲线及其它相关测量。U2350系列USB数据采集装置提供每通道高达16bit 和500K的采样率，使其成为测量，甚至产生预定义波形的理想解决方案。 VEE 软件是功能强大的补充工具，它可以读取整个迹线或波形，而不限于单个数据点，并能通过编程执行实例分析。学生们可通过最少的学时，用数据采集系统的最新技术完成精确的测量。Agilent 已经开发了为高校教师提供帮助的大学机械实验室教学大纲，大纲强调商业实践和为研究增加更多价值。
　　
　　让大学生了解工业产品开发过程也很重要。典型产品生命期包括设计和表征，量产，升级，或被更新一代产品替代。无论处于产品生命期哪一阶段，测试方法都保有如图4所示的一致性。随着半导体趋向于更小的集成芯片或具有更多功能和特性的 IC 封装，仪器管理变得至关重要，更低的功耗和敏感的测试要求呼唤更紧凑和能力更强的测试仪器。例如在大学研究实验室的硅纳米线晶体管表征中，测量包括保持两个电压恒定，然后通过扫描第三个电压得到性能特性集。这用于测试和验证晶体管的不同配置和实现。选择测试仪器时必须考虑功耗要求。由于硅纳米线晶体管在低功耗区工作，Agilent U2722A是能够满足电流、电压、测量分辨率和测量速度要求的理想解决方案。也必须注意U2722A的三通道输出能有效地提供表征能力。带有 AMM 的U2722A操作方便，Agilent 模块化仪器推动着开放体系结构，以及支持简化测试自动化的VEE、MATLAB、LabVIEW 和Visual Studio。尤为重要的是通过 AMM 中的命令记录器和代码转换器特性，能容易地记录和转换所使用VEE、VB、C++ 和C＃的代码片段。

　　
　　图 4，参数测试方法 —— 强调仪器管理，选择适合的设备，按被测器件确定要测试的参数，最后通过分析测试数据进行设计验证

　　
　　图 5，Agilent U2722A USB模块化源∕测量单元测试纳米线晶体管。这里示出器件的断面
　　
　　半导体行业包括各种可用器件，包括分立元件（MOSFET，二极管，晶体管），逻辑电路（FPGA），存储器器件（EEPROM存储器，微处理器，DRAM），电源控制器（PWM控制器，直流到直流变换器），信号处理器（ADC，DAC，电压 - 频率变换器），定时处理器（振荡器，定时器，波形发生器）和信号调整器（放大器和比较器）。U2722A及其增强版 U2723A是适用于半导体参数测试的强大高价值工具，U2941A则是为高校教师提供故障分析补充的有效解决方案。测试夹具提供固定元件，从而便于进行分析和验证的模块。它的参数测量管理器（PMM）软件提供MOSFET、二极管、电阻器和 BJT 晶体管分析程序。这样，大学本科生就能开始利用不多的设计资源优化测试覆盖，从而能在未来真正的工业领域缩短产品开发时间和使产品更快进入市场。