中國虛擬儀器DASP與INV移動試驗室獲八項重大技術(shù)突破

   　為慶祝2008年8月8日北京奧運會勝利召開，同時慶祝中國虛擬儀器之父——北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所（簡稱東方所）籌建25周年，東方所市場部于2008年10月10日召開新聞發(fā)布會，對東方所前身中國科協(xié)咨詢中心振動技術(shù)咨詢部從1983年1月開始籌建及研發(fā)PC卡泰虛擬儀器25年來東方所應懷樵教授課題組經(jīng)過軟硬件自主創(chuàng)新所取得的100余項創(chuàng)新技術(shù)進行回顧，特別是近期取得的有關(guān)中國虛擬儀器DASP與INV移動試驗室的八項國內(nèi)首創(chuàng)、國際領(lǐng)先的重大創(chuàng)新成果進行發(fā)布和演示。公開發(fā)布的具有民族自主知識產(chǎn)權(quán)的八項科技創(chuàng)新成果新聞如下：

　　1.振動全息AVD實時測試分析創(chuàng)新技術(shù) 

　　我所獨創(chuàng)的新算法和虛擬儀器技術(shù)，僅使用一個傳感器、一路采集通道，即可同步連續(xù)獲取振動信號的加速度（A）、速度（V）和位移（D）三路信號，同時實時顯示頻譜和阻尼比值，實現(xiàn)振動信號的“全息測量”。經(jīng)仿真與實際振動校準對比的嚴格考驗，效果良好，其意義是振動測試界的“嫦娥奔月”。

　　2.四通道24位“雙核”A/D高精度超量程160dB數(shù)采儀專門技術(shù)  

　　在許多工程動態(tài)測試領(lǐng)域，被測信號的強弱大小是無法預知的，過大或過小的信號往往超出儀器的量程和測量范圍或降低測量的準確性，甚至錯過測量的機會。我所在數(shù)采和信號測試方面，首創(chuàng)了24位“雙核”數(shù)采儀，每通道采用獨立的雙24位Δ-Σ方式AD轉(zhuǎn)換，結(jié)合最新的FPGA技術(shù)，實現(xiàn)了160dB的超寬量程范圍高精度測試分析，不再需要考慮量程切換問題，也不用為信號過載或欠載而擔心，從根本上解決了由于精度和量程帶來的諸多問題。其意義是測試技術(shù)界的“神舟飛船”。

　　3.虛擬儀器VI和信號分析儀（SPI）的高精度軟件頻率分析技術(shù) 

　　自1965年FFT問世、1983年虛擬儀器VI問世以來，虛擬儀器VI和數(shù)采DAQ及信號分析儀SPI的卡脖子問題就是軟件精度。我所研制的INV高精度頻率計、高性能的數(shù)采與信號分析軟件，其軟件頻率（單頻）精度達12～14位，比國內(nèi)外同類儀器軟件精度3～4位提高1億倍以上。頻率測量精度達到了千億分之一，比國家JJG834-2006動態(tài)信號分析儀檢定規(guī)程規(guī)定的A級10-4指標提高109～1010倍。

　　4.虛擬儀器VI和信號分析儀（SPI）高精度軟件幅值分析技術(shù)

　　國內(nèi)外信號分析儀器受泄漏的影響，幅值誤差最大為－36.3％（矩形窗）。國家動態(tài)信號分析儀檢定規(guī)程JJG834-2006中規(guī)定的幅值精度，A級為2％，B級為5％，東方所自主創(chuàng)新的YLS方法，使軟件幅值（單頻）精度達到12～14位，比國外同類軟件幅值精度3～4位提高9～10個量級，提高1萬倍以上，達到千億分之一的測量精度，遠遠高于國內(nèi)外同類最好儀器的指標。 

　　5.提高SPI和VI硬件頻率精度的DASP數(shù)字處理專門技術(shù)

　　受軟硬件技術(shù)的限制，國內(nèi)外信號處理儀SPI和虛擬儀器VI的硬件頻率精度均不超過6位字長（十進制，下同）。經(jīng)過軟硬件自主創(chuàng)新，使INV3018C和NI4472B數(shù)據(jù)采集DAQ硬件技術(shù)獲得重大突破，其頻率精度從5～6位字長達到7～8位字長，提高了2～3個數(shù)量級，從而使INV系統(tǒng)的高精度頻率計軟硬件聯(lián)合精度真正達到7～8位字長的顯示精度，比國內(nèi)外同類儀器精度提高了2～3個數(shù)量級（100～1000 倍）。通過軟件取代硬件，降低了硬件成本，有利于普及推廣，具有重大科學及經(jīng)濟意義。該技術(shù)可用于國內(nèi)外各種數(shù)采卡和虛擬儀器。

　　6.改進SPI和VI系統(tǒng)幅值精度的INV頻響函數(shù)陣列反演恢復處理專門技術(shù)

　　通過獨創(chuàng)的INV頻響函數(shù)陣列處理技術(shù)創(chuàng)新，使信號處理儀SPI和虛擬儀器VI的幅值精度,如INV3018C和NI4472B系統(tǒng)的幅值精度，從1～2%提高到0.1～0.2%，提高了1個數(shù)量級（10倍），把現(xiàn)有SPI和VI儀器檢定規(guī)程中的等級從5～2%提高到0.2～0.1%，共提高5～6擋，使儀器從低端提高到中端準精密級，標志著SPI和VI儀器長期存在的技術(shù)難題取得顯著的突破。用軟件取代硬件，極大地降低了硬件成本，有利于普及推廣。由于虛擬儀器VI應用非常廣泛，因此具有巨大經(jīng)濟意義。該技術(shù)同樣適用于國內(nèi)外各種數(shù)采卡和虛擬儀器，意義非常重大。

　　7. 超低頻信號快速高精度測試分析技術(shù) 

　　對于超低頻信號（10－3 HZ ～10－6 HZ，周期T=1000～1000000秒），以往的測試分析所需時間很長，本技術(shù)能實現(xiàn)頻率、幅值、失真度、相位差的快速高精度測量，提高測試速度幾十倍至幾百倍。分析一周天（86400秒）1024點邊采邊分析5分鐘就能得到滿意的結(jié)果。經(jīng)國家地震局有關(guān)單位應用和鑒定認為，用于地震甚低頻測試已達到國際領(lǐng)先水平。

　　8.一鍵多功能自動測試頻率、幅值、相位、失真度、阻尼比技術(shù)

　　采用一鍵高度自動化測試的“自動SF裝置”，實現(xiàn)了對超高帶寬頻率范圍為1×10－6 HZ ～2×1013 HZ的信號進行自動跟蹤尋的快速測定。該軟件技術(shù)包括“一鍵高精度頻率技術(shù)”，“一鍵高精度幅值技術(shù)”，“一鍵高精度相位技術(shù)”，“一鍵高精度失真度技術(shù)”，“一鍵高精度阻尼比技術(shù)”，“一鍵同時高精度頻率、幅值、相位、失真度、幅值比綜合測量”等創(chuàng)新技術(shù)，居國內(nèi)外領(lǐng)先水平。