虛擬儀器在中國市場的擴(kuò)展

在近20年里，虛擬儀器這種計(jì)算機(jī)操縱的模塊化儀器系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)已得到了廣泛的認(rèn)同和應(yīng)用。近幾年中國對虛擬儀器應(yīng)用的需求開始急劇高漲。虛擬儀器的概念逐漸被中國的工程師所接受，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，并已有很多不同行業(yè)的應(yīng)用案例。但是不少傳統(tǒng)儀器廠商仍然對虛擬儀器持有不同的看法，他們的觀點(diǎn)可大體分為反對派，折衷派，沉默派。安捷倫對虛擬儀器技術(shù)表現(xiàn)得不以為然，稱虛擬儀器只能用于教育用途，在工程界的實(shí)際應(yīng)用前景很有限。而羅德與施瓦茨（R&S）的看法則相對折衷，R&S產(chǎn)品支持經(jīng)理安毅博士認(rèn)為虛擬儀器具有一些優(yōu)點(diǎn)，近幾年的發(fā)展也較快。同時(shí)又指出其存在一定的局限性，如傳統(tǒng)儀器在中高端測試方面的優(yōu)勢仍然非

虛擬儀器概念簡介

虛擬儀器，就是在以通用計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計(jì)定義、具有虛擬前面板、測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)。其基本思想就是在測試系統(tǒng)或儀器設(shè)計(jì)中盡可能地用軟件代替硬件，即“軟件就是儀器”。虛擬儀器的基本構(gòu)成包括計(jì)算機(jī)、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等。用戶可以通過友好的圖形界面（這里稱作虛擬前面板）操作計(jì)算機(jī)，如同操作功能相同的單臺傳統(tǒng)儀器一樣。

在以PC計(jì)算機(jī)為核心組成的硬件平臺支持下，虛擬儀器通過軟件編程設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)儀器的測試功能，而且可以通過不同測試功能的軟件模塊的組合來實(shí)現(xiàn)多種測試功能。虛擬儀器采用的開發(fā)平臺LabVIEW現(xiàn)在已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的測試測量軟件平臺。LabVIEW軟件為不同領(lǐng)域的工程師簡化了各種技術(shù)融合的復(fù)雜性，幫助工程師通過同一個(gè)軟件平臺，在第一時(shí)間內(nèi)運(yùn)用最先進(jìn)的主流商業(yè)技術(shù)，加快工作效率。例如一個(gè)沒有學(xué)習(xí)過FPGA編程的工程師使用LabVIEWFPGA模塊，可以借助LabVIEW這一已經(jīng)掌握的工具開發(fā)FPGA應(yīng)用，使用其自動(dòng)生成的VHDL代碼，而無需花時(shí)間了解FPGA的技術(shù)細(xì)節(jié)。LabVIEW的優(yōu)勢在于其圖形化的編程方式，直觀、便于用戶自定義；LabVIEW可集成多種I/O和硬件平臺；并且可以連接到多種第三方算法和不同的測試儀器。

虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較

虛擬儀器技術(shù)通過計(jì)算機(jī)的軟硬件平臺來實(shí)現(xiàn)測試測量儀器的功能，具有體積小，成本低的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的優(yōu)勢在于用戶自定義儀器功能、結(jié)構(gòu)等，且構(gòu)建容易，轉(zhuǎn)換靈活以及其開放性。決定虛擬儀器具有傳統(tǒng)儀器不可能具備的特點(diǎn)的根本原因在于：虛擬儀器的關(guān)鍵是軟件。

虛擬儀器的特點(diǎn)可歸納為：

1.在通用硬件平臺確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的硬件來完成儀器的功能。
2.儀器的功能是用戶根據(jù)需要由軟件來定義的，而不是事先由廠家定義好的。
3.儀器性能的改進(jìn)和功能擴(kuò)展只需進(jìn)行相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)更新，而不需購買新的儀器。
4.研制周期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。
5.虛擬儀器開放、靈活?？膳c計(jì)算機(jī)技術(shù)同步發(fā)展，可與網(wǎng)絡(luò)及其它周邊設(shè)備互聯(lián)。

虛擬儀器在中國的應(yīng)用

盡管虛擬儀器近幾年在中國發(fā)展得較快，但也遇到了一些問題。首先虛擬儀器的維護(hù)成本較高。據(jù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院博士后和軍平介紹，傳統(tǒng)的儀器出現(xiàn)故障后，常常由公司內(nèi)部的儀器部門通過更換相應(yīng)的故障模塊，得到較快的解決，維護(hù)成本較低。而虛擬儀器采用的插卡式硬件密度很高，維修難度較大，維護(hù)費(fèi)用較為昂貴。

同時(shí)中國用戶的使用習(xí)慣也會(huì)影響虛擬儀器的發(fā)展。據(jù)賽寶計(jì)量檢測中心高級工程師王勇解釋，中國的測試工程師習(xí)慣于直接使用測量設(shè)備。而使用虛擬儀器還要根據(jù)特定需要做二次開發(fā)，設(shè)計(jì)針對自身應(yīng)用的自定義測試系統(tǒng)。因此需要富有經(jīng)驗(yàn)的工程師，較長的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)時(shí)間與一定的開發(fā)周期。同時(shí)他認(rèn)為現(xiàn)在虛擬儀器的實(shí)現(xiàn)成本相比傳統(tǒng)儀器并沒有明顯的優(yōu)勢，因此對中國廠商的吸引力還不夠強(qiáng)。

而且虛擬儀器單個(gè)插卡模塊的性能固然可能做得很高，但是其整體性能會(huì)受到PC/PXI系統(tǒng)的總線帶寬的限制。而總線速度的提升相對于計(jì)算機(jī)性能的提升周期要慢得多。對于某些需要很高帶寬的測量應(yīng)用，虛擬儀器的使用常常受到限制。

虛擬儀器開發(fā)平臺將從測試向設(shè)計(jì)領(lǐng)域拓展

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的性能相比以前有了極大的提高，因此以軟件作為核心的虛擬儀器技術(shù)也得到了快速發(fā)展。NI的中國市場部經(jīng)理朱君女士說，NI始終會(huì)把PC、總線、半導(dǎo)體等現(xiàn)成即用的主流商業(yè)技術(shù)快速集成到NI的軟硬件平臺，提供給用戶可用的、開放的、模塊化和自定義的平臺，為測試測量和自動(dòng)化方面的工程師提供最佳的集成解決方案，幫助他們提高效率，降低成本。

她同時(shí)介紹說，為了提高工程流程的效率，在原來的基礎(chǔ)之上，NI正在將Labview平臺擴(kuò)展到設(shè)計(jì)領(lǐng)域，通過在同一個(gè)平臺上集成從設(shè)計(jì)到測試的全過程，進(jìn)一步提高整個(gè)工程流程的效率。她介紹道，NI將為整個(gè)工業(yè)流程中的工程師——包括從設(shè)計(jì)、原型、測試、生產(chǎn)的全過程——帶來一個(gè)前所未有的、強(qiáng)大高效的平臺，實(shí)現(xiàn)整體的效率提升。對于未來發(fā)展，LabVIEW平臺將繼續(xù)發(fā)揮重要的作用。