“開蓋”革命引領(lǐng)測試儀器新時代

一直以來，與其他電子設(shè)備相比，電子測量儀器看起來像是個封閉的盒子，在儀器公司的要求中一直強(qiáng)調(diào)禁止客戶主動打開儀器的外殼去改動內(nèi)部的任何設(shè)置。于是，測試儀器看起來更像是一個一次性的消費品，沒有任何擴(kuò)展的可能。在絕對硬件為主的儀器時代，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。您的儀器如果想實現(xiàn)其他的功能，抱歉，請您再買個新的。正是因為儀器的這個特點，讓許多繁忙的工程師的桌案上被大量不同類型的儀器占據(jù)了絕大多數(shù)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(yīng)運(yùn)而生的輕便儀器雖然能有限地節(jié)省操作臺的空間，但卻不能從根本上改變儀器與生俱來的弊端。

軟件帶來的沖擊

 隨著軟件的興起，儀器在軟件的支持下似乎有了很好地改善，但這個時候測試儀器中的軟件更多的是用來控制功能的應(yīng)用限制而非如在PC中那般叱詫風(fēng)云。說起來本該賦予儀器自由化的軟件確如緊箍咒般束縛著眾多先進(jìn)儀器的發(fā)揮，儀器推出之時經(jīng)常只開放其70%左右的性能，而更多的后續(xù)擴(kuò)展功能其實早已集成在儀器中卻必須由用戶支付額外費用才能被儀器廠商解開軟件枷鎖。
 虛擬儀器的出現(xiàn)應(yīng)該說是軟件對儀器行業(yè)最大的沖擊，無論是NI的Labview還是HP的VEE都帶給儀器行業(yè)巨大的沖擊，伴隨著PC的普及和性能的發(fā)展，利用PC與軟件的結(jié)合輔以便宜許多的采集設(shè)備，虛擬儀器迎來了自己的繁榮時代。比如NI的Labview軟件結(jié)合各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備和高速測試總線，以其出色的性能、簡單的操作方式和低廉的成本以及便捷的數(shù)據(jù)存儲和分析能力，搶占了許多傳統(tǒng)儀器的市場，第一次讓傳統(tǒng)儀器感受到了軟件帶來的威脅。NI的Labview已經(jīng)大獲成功，而HP的VEE則一直深受Agilent公司的開發(fā)人員歡迎，內(nèi)部儀器開發(fā)經(jīng)常采用這種軟件平臺。

 但是虛擬儀器畢竟是一種開放性的系統(tǒng)，而對于精密測試來說虛擬儀器的精度和準(zhǔn)確性還有待獲得廣大測試人員的認(rèn)可，因此在對精密度要求比較高的領(lǐng)域傳統(tǒng)儀器還是占據(jù)著絕對優(yōu)勢。不過，最重要的是虛擬儀器帶給測試行業(yè)的觀念革命將徹底改變傳統(tǒng)儀器的設(shè)計理念，將測試儀器帶進(jìn)新的時代。

 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不菲，往往應(yīng)用著性能最先進(jìn)的設(shè)備。隨著測試儀器設(shè)計觀念的改變，人們已經(jīng)不再滿足一臺儀器特別是高端儀器只能針對一個具體的測試應(yīng)用，這將造成使用者成本的極大浪費。因此，在虛擬儀器帶來的測試觀念改變下，人們開始要求高端測試儀器能同時支持多種相近的測試應(yīng)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)建多部測量設(shè)備的功能。這種構(gòu)件方法可以通過簡單地更換一個模塊，如數(shù)字化器或向下變頻器，來更新或升級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(fù)擔(dān)。在20世紀(jì)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(tǒng)開發(fā)新型的基于臺式儀器的自動測試系統(tǒng)（ATS）。根據(jù)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(tǒng)，它通過標(biāo)準(zhǔn)化接口把一系列硬件和軟件構(gòu)成組件鏈接起來，使用數(shù)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，可以通過軟件命令排列和重新排列構(gòu)成組件，信號通過交換進(jìn)行重新路由，仿真一種或多種傳統(tǒng)測試設(shè)備。
 
 合成儀器可以說開創(chuàng)了軟件與傳統(tǒng)儀器進(jìn)行深度結(jié)合的先河，也邁出了軟件擴(kuò)展儀器應(yīng)用的第一步，而參與這一計劃的測試儀器廠商則針對市場的需求開始了更大范圍的革命。
 

“開蓋”革命重新定義儀器新時代

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

 雖然電子儀器市場的競爭并不足夠充分，但幾家行業(yè)巨頭還是在各個領(lǐng)域覬覦著對方手中的市場份額，而這種競爭的直接結(jié)果就是要以滿足用戶盡可能多的需求為設(shè)計儀器的核心思想。于是，成本問題被逐漸考慮到高端測試儀器領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)的快速增長，高端儀器越來越難以憑借出廠時的單一能力適應(yīng)更加嚴(yán)格的測試需求，因此升級軟件從而延續(xù)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就成為客戶最迫切也是最經(jīng)濟(jì)合理的要求，這也是儀器公司所能接受的一個方案，與其給其他廠商趁虛而入的機(jī)會，不如自己主動以軟件升級儀器從而繼續(xù)保持自己的市場占有率并形成一定的穩(wěn)定銷售收入。

 在這樣的指導(dǎo)思想帶領(lǐng)下，“開蓋”革命就逐漸形成，并被各大廠商紛紛演繹。“開蓋”革命其實并不是真的打開儀器的包裝，而是意味著破除儀器原有的封閉壁壘，把測試儀器看作一個PC主機(jī)，將更多的軟件可以輕松地與儀器相結(jié)合，從而賦予儀器多種功能的測試應(yīng)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)過專門針對某些型號儀器進(jìn)行系統(tǒng)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(shù)據(jù)測試的新挑戰(zhàn)時，并沒有推出新的儀器，而是推出了一種端到端的高速串行數(shù)據(jù)鏈路分析軟件包，將這種軟件包運(yùn)行在去年推出的DSA8200數(shù)字串行分析儀上，就可以進(jìn)行各種從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的完整串行數(shù)據(jù)鏈路分析應(yīng)用測試，由于軟件就是基于舊有平臺開發(fā)的，其實際效果并不輸于全新的儀器。據(jù)介紹，軟件的成本只是相當(dāng)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說，軟件更新儀器計劃實施得更為徹底。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，通過授權(quán)許可的方式將一個個儀器終端看作是一個軟件平臺，根據(jù)不同測試需求下載相應(yīng)軟件進(jìn)行不同測試應(yīng)用。也許用不了多久，對于測試需求旺盛的大公司來說，需要的可能將只是上百臺測試儀器終端，通過服務(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，通過購買每個軟件若干個授權(quán)許可，可以讓所有儀器終端享受到全部的軟件服務(wù)，這樣整個公司等于同時購買了上百臺所有的儀器，成本上的節(jié)約不言而喻。當(dāng)然，這里的軟件可以下載到儀器上，根據(jù)目前即時使用該軟件數(shù)量與許可數(shù)判斷下一個用戶是否可以有權(quán)使用軟件。鑒于一個公司對某個軟件的同時使用可以進(jìn)行有效的調(diào)度，因此，一般對于百臺左右的儀器網(wǎng)絡(luò)來說，一個軟件只需要購買10個以下授權(quán)許可足以滿足整個公司的使用要求，這無疑節(jié)省了大量的軟件成本。此外，單臺儀器還可以設(shè)定許可時間將軟件下載到本地后斷開網(wǎng)絡(luò)獨立使用，這個限制以許可時間為準(zhǔn)，而服務(wù)器上的這個許可就在許可限制時間內(nèi)不再有效，待時間結(jié)束許可重新有效。

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