虛擬儀器在中國市場的擴展

在近20年里，虛擬儀器這種計算機操縱的模塊化儀器系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)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(tǒng)儀器廠商仍然對虛擬儀器持有不同的看法，他們的觀點可大體分為反對派，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，近幾年的發(fā)展也較快。同時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，就是在以通用計算機為核心的硬件平臺上，由用戶設計定義、具有虛擬前面板、測試功能由測試軟件實現(xiàn)的一種計算機儀器系統(tǒng)。其基本思想就是在測試系統(tǒng)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(gòu)成包括計算機、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）操作計算機，如同操作功能相同的單臺傳統(tǒng)儀器一樣。

在以PC計算機為核心組成的硬件平臺支持下，虛擬儀器通過軟件編程設計來實現(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)標準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)融合的復雜性，幫助工程師通過同一個軟件平臺，在第一時間內(nèi)運用最先進的主流商業(yè)技術(shù)，加快工作效率。例如一個沒有學習過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應用，使用其自動生成的VHDL代碼，而無需花時間了解FPGA的技術(shù)細節(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)通過計算機的軟硬件平臺來實現(xiàn)測試測量儀器的功能，具有體積小，成本低的特點。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.儀器性能的改進和功能擴展只需進行相關(guān)軟件的設計更新，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計算機技術(shù)同步發(fā)展，可與網(wǎng)絡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，但也遇到了一些問題。首先虛擬儀器的維護成本較高。據(jù)哈爾濱工業(yè)大學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。

同時中國用戶的使用習慣也會影響虛擬儀器的發(fā)展。據(jù)賽寶計量檢測中心高級工程師王勇解釋，中國的測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(jù)特定需要做二次開發(fā)，設計針對自身應用的自定義測試系統(tǒng)。因此需要富有經(jīng)驗的工程師，較長的學習和培訓時間與一定的開發(fā)周期。同時他認為現(xiàn)在虛擬儀器的實現(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。

而且虛擬儀器單個插卡模塊的性能固然可能做得很高，但是其整體性能會受到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。

虛擬儀器開發(fā)平臺將從測試向設計領(lǐng)域拓展

伴隨著計算機技術(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的中國市場部經(jīng)理朱君女士說，NI始終會把PC、總線、半導體等現(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平臺擴展到設計領(lǐng)域，通過在同一個平臺上集成從設計到測試的全過程，進一步提高整個工程流程的效率。她介紹道，NI將為整個工業(yè)流程中的工程師——包括從設計、原型、測試、生產(chǎn)的全過程——帶來一個前所未有的、強大高效的平臺，實現(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。