“開(kāi)蓋”革命引領(lǐng)測試儀器新時(shí)代

　　一直以來(lái)，與其他電子設備相比，電子測量儀器看起來(lái)像是個(gè)封閉的盒子，在儀器公司的要求中一直強調禁止客戶(hù)主動(dòng)打開(kāi)儀器的外殼去改動(dòng)內部的任何設置。于是，測試儀器看起來(lái)更像是一個(gè)一次性的消費品，沒(méi)有任何擴展的可能。在絕對硬件為主的儀器時(shí)代，許多工程師經(jīng)常是一臺儀器用上10年一直只能提供一種測試，然后被淘汰。您的儀器如果想實(shí)現其他的功能，抱歉，請您再買(mǎi)個(gè)新的。正是因為儀器的這個(gè)特點(diǎn)，讓許多繁忙工程師的桌案上被大量不同類(lèi)型的儀器占據了絕大多數空間。這不僅浪費了大量資金，更主要的是讓工作空間變得狹小混亂，進(jìn)而極大影響工作效率。應運而生的輕便儀器雖然能有限地節省操作臺的空間，但卻不能從根本上改變儀器與生俱來(lái)的弊端。

　　軟件帶來(lái)的沖擊

　　隨著(zhù)軟件的興起，儀器在軟件的支持下似乎有了很好的改善，但這個(gè)時(shí)候測試儀器中的軟件更多的是具有控制功能，而非如在PC中那般叱詫風(fēng)云。說(shuō)起來(lái)本該賦予儀器自由化的軟件卻如緊箍咒般束縛著(zhù)眾多先進(jìn)儀器的發(fā)揮，儀器推出之時(shí)經(jīng)常只開(kāi)放其70%左右的性能，而更多的后續擴展功能其實(shí)早已集成在儀器中，卻必須由用戶(hù)支付額外費用才能被儀器廠(chǎng)商解開(kāi)軟件枷鎖。

　　虛擬儀器的出現應該說(shuō)是軟件對儀器行業(yè)最大的沖擊，無(wú)論是NI的LabVIEW還是HP的VEE都帶給儀器行業(yè)巨大的沖擊，伴隨著(zhù)PC的普及和性能的發(fā)展，利用PC與軟件的結合輔以便宜許多的采集設備，虛擬儀器迎來(lái)了自己的繁榮時(shí)代。比如NI的LabVIEW軟件結合各種數據采集設備和高速測試總線(xiàn)，以其出色的性能、簡(jiǎn)單的操作方式和低廉的成本以及便捷的數據存儲和分析能力，搶占了許多傳統儀器的市場(chǎng)，第一次讓傳統儀器感受到了軟件帶來(lái)的威脅。NI的LabVIEW已經(jīng)大獲成功，而HP的VEE則一直深受Agilent(安捷倫)的開(kāi)發(fā)人員歡迎，內部?jì)x器開(kāi)發(fā)經(jīng)常采用這種軟件平臺。

　　但是虛擬儀器畢竟是一種開(kāi)放性的系統，而對于精密測試來(lái)說(shuō)虛擬儀器的精度和準確性還有待獲得廣大測試人員的認可，因此在對精密度要求比較高的領(lǐng)域，傳統儀器還是占據著(zhù)絕對優(yōu)勢。不過(guò)，最重要的是虛擬儀器帶給測試行業(yè)的觀(guān)念革命將徹底改變傳統儀器的設計理念，將測試儀器帶進(jìn)新的時(shí)代。

圖1  RF/微波合成儀器的基本結構

　　革命的前沿

　　一般儀器的最短生命期限是10年，故而高端儀器的硬件造價(jià)不菲，往往應用于性能最先進(jìn)的設備。隨著(zhù)測試儀器設計觀(guān)念的改變，人們已經(jīng)不再滿(mǎn)足一臺儀器特別是高端儀器只能針對一個(gè)具體的測試應用，這將造成使用者成本的極大浪費。因此，在虛擬儀器帶來(lái)的測試觀(guān)念改變下，人們開(kāi)始要求高端測試儀器能同時(shí)支持多種相近的測試應用。

　　軍方再次成為儀器變革的前沿，美國軍方率先提出了合成儀器(SI)概念，即允許配置和重新配置模塊化硬件和軟件單元，創(chuàng )建多種測量設備的功能。這種構件方法可以通過(guò)簡(jiǎn)單地更換一個(gè)模塊，如數字化器或向下變頻器，來(lái)更新或升級ATS 或測試程序集(TPS)。它還可以降低ATS 使用期間的軟件升級負擔。在20世紀90年代中期，美國國防部(DoD)為美國海軍分配了一項任務(wù)，為測試航空電子和武器系統開(kāi)發(fā)新型的基于臺式儀器的自動(dòng)測試系統(ATS)。根據合成儀器工作小組(SIWG)1提供的定義，合成儀器是一種可以重新配置的系統，它通過(guò)標準化接口把一系列硬件和軟件構成組件鏈接起來(lái)，使用數字處理技術(shù)生成信號或進(jìn)行測量。關(guān)鍵是可以重新配置，可以通過(guò)軟件命令排列和重新排列構成組件，信號通過(guò)交換進(jìn)行重新路由，仿真一種或多種傳統測試設備。

圖2  基于SI的系統可以在更少的機架空間內提供同等的(或更大的)功能

　　合成儀器可以說(shuō)開(kāi)創(chuàng )了軟件與傳統儀器進(jìn)行深度結合的先河，也邁出了軟件擴展儀器應用的第一步，而參與這一計劃的測試儀器廠(chǎng)商則針對市場(chǎng)的需求開(kāi)始了更大范圍的革命。

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　　“開(kāi)蓋”革命重新定義儀器新時(shí)代

　　SI的出現帶動(dòng)了測試儀器與軟件的結合，許多廠(chǎng)商開(kāi)始探討軟件在民用儀器上更深層次的應用。操作系統與眾多高性能的存儲和處理器在高端儀器上的廣泛應用為這種變革提供了強有力的技術(shù)支撐，而市場(chǎng)對儀器低成本的永恒呼聲則成為變革的主要推動(dòng)力。

　　雖然電子儀器市場(chǎng)的競爭并不足夠充分，但幾家行業(yè)巨頭還是在各個(gè)領(lǐng)域覬覦著(zhù)對方手中的市場(chǎng)份額，而這種競爭的直接結果就是要以滿(mǎn)足用戶(hù)盡可能多的需求為設計儀器的核心思想。于是，成本問(wèn)題被逐漸考慮到高端測試儀器領(lǐng)域。隨著(zhù)電子技術(shù)的快速增長(cháng)，高端儀器越來(lái)越難以憑借出廠(chǎng)時(shí)的單一能力適應更加嚴格的測試需求，因此升級軟件從而延續高端儀器的正常生存周期,并利用軟件進(jìn)一步挖掘儀器的硬件潛能，這些已成為客戶(hù)最迫切也是最經(jīng)濟合理的要求，這也是儀器公司所能接受的一個(gè)方案，與其給其他廠(chǎng)商趁虛而入的機會(huì )，不如自己主動(dòng)以軟件升級儀器，從而繼續保持自己的市場(chǎng)占有率，并形成一定的穩定銷(xiāo)售收入。

　　在這樣的指導思想帶領(lǐng)下，“開(kāi)蓋”革命就逐漸形成，并被各大廠(chǎng)商紛紛演繹?！伴_(kāi)蓋”革命其實(shí)并不是真的打開(kāi)儀器的包裝，而是意味著(zhù)破除儀器原有的封閉壁壘，把測試儀器看作一個(gè)PC主機，將更多的軟件可以輕松地與儀器相結合，從而賦予儀器多種功能的測試應用領(lǐng)域，進(jìn)而徹底改變儀器行業(yè)的舊有商業(yè)模式。這里的一個(gè)前提是，為了保證儀器的精密程度不受影響，儀器公司必須對所提供的各種軟件平臺經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)針對某些型號儀器進(jìn)行系統優(yōu)化。

　　比如最近剛剛被收購的泰克公司在面對高速串行數據測試的新挑戰時(shí)，并沒(méi)有推出新的儀器，而是推出了一種端到端的高速串行數據鏈路分析軟件包，將這種軟件包運行在去年推出的DSA8200數字串行分析儀上，就可以進(jìn)行各種從發(fā)射機到接收機的完整串行數據鏈路分析應用測試，由于軟件就是基于舊有平臺開(kāi)發(fā)的，其實(shí)際效果并不輸于全新的儀器。據介紹，軟件的成本只是相當于一臺新儀器的10%，而且還能大大降低儀器企業(yè)研發(fā)新儀器硬件組合的成本，并且能有效地利用舊有產(chǎn)品的硬件能力，可以說(shuō)是消費者最能接受的一種模式。

　　而對于曾經(jīng)在SI計劃中扮演重要角色的安捷倫來(lái)說(shuō)，軟件更新儀器計劃實(shí)施得更為徹底。安捷倫利用LXI在儀器聯(lián)網(wǎng)方面的優(yōu)勢，推出多種附加軟件的服務(wù)器版本，通過(guò)授權許可的方式將一臺臺儀器終端看作是一個(gè)軟件平臺，根據不同測試需求下載相應軟件進(jìn)行不同測試應用。也許用不了多久，對于測試需求旺盛的大公司來(lái)說(shuō)，需要的可能將只是上百臺測試儀器終端，通過(guò)服務(wù)器的方式將所有可能用到的測試軟件集中到一臺服務(wù)器上，通過(guò)購買(mǎi)每個(gè)軟件若干個(gè)授權許可，可以讓所有儀器終端享受到全部的軟件服務(wù)。這樣整個(gè)公司等于同時(shí)購買(mǎi)了上百臺所有的儀器，成本上的節約不言而喻。當然，這里的軟件可以下載到儀器上，根據即時(shí)使用該軟件數量與許可數來(lái)判斷下一個(gè)用戶(hù)是否可以有權使用軟件。鑒于一個(gè)公司對某個(gè)軟件的同時(shí)使用可以進(jìn)行有效的調度，因此，一般對于百臺左右的儀器網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，一個(gè)軟件只需要購買(mǎi)10個(gè)以下授權許可就足以滿(mǎn)足整個(gè)公司的使用要求，這無(wú)疑節省了大量的軟件成本。此外，單臺儀器還可以設定許可時(shí)間，將軟件下載到本地后斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò )獨立使用，這個(gè)限制以許可時(shí)間為準，而服務(wù)器上的這個(gè)許可就在許可限制時(shí)間內不再有效，待時(shí)間結束許可重新有效。

　　目前，后植入軟件在儀器中的應用還處在一個(gè)初級的階段，并沒(méi)有徹底改變儀器現有的生產(chǎn)格局，但已經(jīng)有越來(lái)越多的儀器廠(chǎng)商開(kāi)始頻繁地用軟件更新來(lái)代替硬件新儀器的發(fā)布，這種趨勢將會(huì )越來(lái)越多地影響測試工程師的消費觀(guān)念和測試儀器行業(yè)的格局。正如安捷倫科技的一位高層談到，安捷倫可以不介意也很希望未來(lái)的一天變成一家以提供測試軟件為主的公司。