虛擬儀器在中國市場(chǎng)的擴展

在近20年里，虛擬儀器這種計算機操縱的模塊化儀器系統在世界范圍內已得到了廣泛的認同和應用。近幾年中國對虛擬儀器應用的需求開(kāi)始急劇高漲。虛擬儀器的概念逐漸被中國的工程師所接受，其應用范圍也在不斷擴大，并已有很多不同行業(yè)的應用案例。但是不少傳統儀器廠(chǎng)商仍然對虛擬儀器持有不同的看法，他們的觀(guān)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)表現得不以為然，稱(chēng)虛擬儀器只能用于教育用途，在工程界的實(shí)際應用前景很有限。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，如傳統儀器在中高端測試方面的優(yōu)勢仍然非

虛擬儀器概念簡(jiǎn)介

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

在以PC計算機為核心組成的硬件平臺支持下，虛擬儀器通過(guò)軟件編程設計來(lái)實(shí)現儀器的測試功能，而且可以通過(guò)不同測試功能的軟件模塊的組合來(lái)實(shí)現多種測試功能。虛擬儀器采用的開(kāi)發(fā)平臺LabVIEW現在已經(jīng)成為行業(yè)標準的測試測量軟件平臺。LabVIEW軟件為不同領(lǐng)域的工程師簡(jiǎn)化了各種技術(shù)融合的復雜性，幫助工程師通過(guò)同一個(gè)軟件平臺，在第一時(shí)間內運用最先進(jìn)的主流商業(yè)技術(shù)，加快工作效率。例如一個(gè)沒(méi)有學(xué)習過(guò)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(kāi)發(fā)FPGA應用，使用其自動(dòng)生成的VHDL代碼，而無(wú)需花時(shí)間了解FPGA的技術(shù)細節。LabVIEW的優(yōu)勢在于其圖形化的編程方式，直觀(guān)、便于用戶(hù)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。

虛擬儀器與傳統儀器的比較

虛擬儀器技術(shù)通過(guò)計算機的軟硬件平臺來(lái)實(shí)現測試測量?jì)x器的功能，具有體積小，成本低的特點(diǎn)。與傳統儀器相比，虛擬儀器的優(yōu)勢在于用戶(hù)自定義儀器功能、結構等，且構建容易，轉換靈活以及其開(kāi)放性。決定虛擬儀器具有傳統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，由軟件取代傳統儀器中的硬件來(lái)完成儀器的功能。
2.儀器的功能是用戶(hù)根據需要由軟件來(lái)定義的，而不是事先由廠(chǎng)家定義好的。
3.儀器性能的改進(jìn)和功能擴展只需進(jìn)行相關(guān)軟件的設計更新，而不需購買(mǎi)新的儀器。
4.研制周期較傳統儀器大為縮短。
5.虛擬儀器開(kāi)放、靈活?？膳c計算機技術(shù)同步發(fā)展，可與網(wǎng)絡(luò )及其它周邊設備互聯(lián)。

虛擬儀器在中國的應用

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(wèn)題。首先虛擬儀器的維護成本較高。據哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院博士后和軍平介紹，傳統的儀器出現故障后，常常由公司內部的儀器部門(mén)通過(guò)更換相應的故障模塊，得到較快的解決，維護成本較低。而虛擬儀器采用的插卡式硬件密度很高，維修難度較大，維護費用較為昂貴。

同時(shí)中國用戶(hù)的使用習慣也會(huì )影響虛擬儀器的發(fā)展。據賽寶計量檢測中心高級工程師王勇解釋?zhuān)袊臏y試工程師習慣于直接使用測量設備。而使用虛擬儀器還要根據特定需要做二次開(kāi)發(fā)，設計針對自身應用的自定義測試系統。因此需要富有經(jīng)驗的工程師，較長(cháng)的學(xué)習和培訓時(shí)間與一定的開(kāi)發(fā)周期。同時(shí)他認為現在虛擬儀器的實(shí)現成本相比傳統儀器并沒(méi)有明顯的優(yōu)勢，因此對中國廠(chǎng)商的吸引力還不夠強。

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系統的總線(xiàn)帶寬的限制。而總線(xiàn)速度的提升相對于計算機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用，虛擬儀器的使用常常受到限制。

虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺將從測試向設計領(lǐng)域拓展

伴隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機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(chǎng)部經(jīng)理朱君女士說(shuō)，NI始終會(huì )把PC、總線(xiàn)、半導體等現成即用的主流商業(yè)技術(shù)快速集成到NI的軟硬件平臺，提供給用戶(hù)可用的、開(kāi)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(shuō)，為了提高工程流程的效率，在原來(lái)的基礎之上，NI正在將Labview平臺擴展到設計領(lǐng)域，通過(guò)在同一個(gè)平臺上集成從設計到測試的全過(guò)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——包括從設計、原型、測試、生產(chǎn)的全過(guò)程——帶來(lái)一個(gè)前所未有的、強大高效的平臺，實(shí)現整體的效率提升。對于未來(lái)發(fā)展，LabVIEW平臺將繼續發(fā)揮重要的作用。