行業(yè)新聞
21世紀(jì)虛擬儀器的發(fā)展趨勢展望
| National Instruments（美國國家儀器有限公司）在業(yè)界率先提出“虛擬儀器”（Virtual Instrumentation）概念至今已有１５年了,。在這１５年里,，ＮＩ逐步改變了全世界工程師和科學(xué)家們對于測量和自動化的方法,。今天,，全世界的工程師和科學(xué)家們正在成千上萬個應(yīng)用系統(tǒng)中使用“虛擬儀器技術(shù)”，從而達到縮短開發(fā)時間,、提高產(chǎn)品品質(zhì)并降低生產(chǎn)成本的共同目的,。同時，虛擬儀器技術(shù)也正逐漸趨于成熟和完善的境界,。 虛擬儀器系統(tǒng)的基本構(gòu)架包括功能強大的軟件,、模塊化的測量硬件及標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)科技（如個人計算機和網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)）。虛擬儀器技術(shù)包含了專為控制應(yīng)用設(shè)計的軟件及針對不同頻率與精確度范圍的通用測量硬件,，因此,，工程師可以在測試或控制應(yīng)用中自行定義測量功能,。這些軟硬件工程工具能緊密地與開放式的商業(yè)計算機平臺整合使用,，充分利用不斷進步的計算機科技以獲取高效率、高性能及低成本的利益,。同時,，其應(yīng)用范圍極其廣泛，從汽車到消費電子,，從石油到燃料能源,，橫跨數(shù)百個工業(yè)領(lǐng)域。 隨著莫爾定律的持續(xù)發(fā)展及個人計算機技術(shù)的日新月異,，虛擬儀器系統(tǒng)的功能也越來越強大,。個人計算機的內(nèi)存、影像處理,、輸入輸出及中央處理單元的性能每年都在提高,，而這些技術(shù)都有利于“虛擬”的測量和自動化系統(tǒng)的發(fā)展。從２５年前個人計算機的出現(xiàn)至今,，其性能已提高了10000倍,，而其價格卻不斷地下降，因此,，這些功能強大,、性能可靠、成本低廉的計算機系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到實驗室的產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)線上產(chǎn)品的制程中,。個人計算機的不斷發(fā)展進步不僅使得虛擬儀器系統(tǒng)成為一種低成本,、高彈性的解決方案，更大大提升了企業(yè)生產(chǎn)率,，而這是傳統(tǒng)獨立的儀器設(shè)備所無法比擬的優(yōu)勢,。 簡化開發(fā)過程 托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）以其留聲機和電燈的創(chuàng)新發(fā)明而聞名于世,，當(dāng)時和他一起工作并取得這些成功的人數(shù)并不多。反觀今日,Ｒ＆Ｄ（研發(fā)）團隊已然成為大型企業(yè),、項目研究的主要棟梁,，涉及的工程師和科學(xué)家不計其數(shù)，如此龐大的團隊卻沒有人能夠完全了解所致力于研究和開發(fā)的項目,。最近,，虛擬儀器系統(tǒng)提高了工程師們的工作效率，為公司創(chuàng)造突破性革新技術(shù)的小組格局,，同時大大提高了整個企業(yè)的生產(chǎn)率,。個人計算機的強大處理功能、模塊化硬設(shè)備的多功能性以及專為工程師們設(shè)計的現(xiàn)成即用的軟件使小組成員有機會充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造力,，從而為各種應(yīng)用建置完善,、先進的系統(tǒng)。 虛擬儀器技術(shù)幫助工程師們更容易了解并掌握測量系統(tǒng),。例如,，以往工程師們總是使用幾臺單獨的儀器設(shè)備分別進行各種物理量的測量，然后以手動方式進行初步的運算和分析,；而現(xiàn)在,，利用分析軟件與簡單的測量硬設(shè)備，就可以毫不費力地建置一套成本低廉且具有各種儀器功能的系統(tǒng),。 功能強大,、現(xiàn)成即用的軟件使整個過程自動進行。工程師們使用個人計算機輕易就能完成整個資料擷取,、分析和顯示的工作,，同時卻不影響到測量系統(tǒng)的性能或功能。例如,，NI LabVIEW簡易的流程圖編輯程序風(fēng)格使得工程師們可以快速建置符合自己特定要求的應(yīng)用程序,，不管他是否有過編輯程序的經(jīng)驗。NI LabVIEW正是一個革命性的軟件工具,，它為工程師們提供的幫助就好像電子制表軟件簡化財務(wù)會計們繁重的工作量一樣,。而且，與硬設(shè)備的緊密整合使它更簡單地實現(xiàn)測量和控制自動化,，同時能充分利用個人計算機的分析,、顯示和網(wǎng)絡(luò)連接功能。 隨著測量和控制應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ο到y(tǒng)性能和靈活性要求的不斷提高,，軟件的設(shè)計功能也日漸重要,。購置工程應(yīng)用開發(fā)平臺并擁有其最佳性能，可以使企業(yè)大大縮短開發(fā)時間并提高每個工程師的工作效率,。配備了這樣強有力的工具,，企業(yè)才能在劇烈的競爭中贏得最終勝利,。這一方法使得工程師們可以專注于應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)而非花大量的時間去迎合操作系統(tǒng)的升級或網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移等變化，從而實現(xiàn)工程資源的有效利用,，確保您的投資,。 測量系統(tǒng)歷來被稱為“自動化的荒島”，因為您必須為每個單一的應(yīng)用專門設(shè)計一套獨立的系統(tǒng),。有了虛擬儀器系統(tǒng),，模塊化的硬件組成及開放式的工程應(yīng)用軟件可以幫助您簡單地使一套系統(tǒng)同時符合各種測量應(yīng)用的要求。 |
軟件標(biāo)準(zhǔn)如OPC（OLE for Process Control）,，IVI（Interchangeable Virtual Instruments）保證了軟硬件緊密的整合及硬設(shè)備的可互換性,。工程師們不用再花上幾個星期實現(xiàn)資料擷取軟件與測量硬設(shè)備之間的通信。ＯPC為應(yīng)用軟件與各種硬件之間的通信問題設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn),，使來自不同供貨商的應(yīng)用軟件都符合這一標(biāo)準(zhǔn),。正如ＯPC提高了設(shè)備互用性，ＩＶＩ也為互換使用不同生產(chǎn)商提供的硬件定義了一套方法——使用同一軟件,。在實驗室自動化中,，當(dāng)整個系統(tǒng)的壽命比一臺儀器長得多時；在生產(chǎn)測試中,，當(dāng)您需要為新的生產(chǎn)線更改測量設(shè)備以符合應(yīng)用要求時,，這一特性尤為重要。 為了滿足您的測試系統(tǒng)不斷變化的需要,，開放式的平臺如PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)可以簡單地將來自不同生產(chǎn)廠商的測量設(shè)備整合到一個共同的系統(tǒng)中，并在新的技術(shù)出現(xiàn)或者應(yīng)用系統(tǒng)需要發(fā)生改變時可以方便地將其進行修改或擴展,。使用ＰＸＩ系統(tǒng),，您可以將一些常用的測量應(yīng)用如機器視覺、運動控制和資料擷取快速整合,，且不需花費過多寶貴的開發(fā)時間即可建置多功能的應(yīng)用系統(tǒng),。開放式的PXI平臺將工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)科技如Compact／PCI、Windows操作系統(tǒng)與嵌入式的觸發(fā)結(jié)合在一起,，提供一個比個人計算機更耐用,、更具有確定性的系統(tǒng)。同時,，因為它是建立在熟悉的PC軟硬件基礎(chǔ)上,，且可以與各種現(xiàn)成即用的開發(fā)軟件整合使用，因而簡化并加速復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程,。 超越了PC的功能 虛擬儀器技術(shù)融合了PC技術(shù)及商業(yè)科技如網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò),，促進測量和自動化技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)在,，虛擬儀器技術(shù)正在利用PC范疇以外的最新的技術(shù)革新,。例如,，實時控制與嵌入式控制器也早已屬于特殊程序開發(fā)的范圍。現(xiàn)在,，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)科技的發(fā)展,，利用更可靠的操作系統(tǒng)、功能更強大的處理器將更高一級的控制和確定性引入到虛擬儀器系統(tǒng)中,。這意味著更多的測試和控制工程師們將有新的機會開發(fā)更加完善的實時的嵌入式系統(tǒng),。如NI LabVIEW RT（實時控制）的軟件即可以進行PC上的開發(fā)，又可以實現(xiàn)實時控制的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā),。工程師們無需苦于學(xué)習(xí)即可將自己的知識面擴展到新的應(yīng)用領(lǐng)域,，因為開發(fā)軟件本身已包容了新興的計算機技術(shù)。 網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的潮流將資料共享帶入了一個新的階段,，加速了虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展,，而這些技術(shù)是傳統(tǒng)獨立儀器不可能實現(xiàn)的。虛擬儀器技術(shù)可利用網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的功能,，將來自測量或控制設(shè)備中的資料直接傳送到web網(wǎng)頁上,，或是用掌上型的數(shù)字工具讀取資料，甚至還可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C上,。使用虛擬儀器技術(shù),，您可以使用網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的強大功能遠(yuǎn)距離控制儀器設(shè)備，或是與遠(yuǎn)在其它辦公地點甚至其它國家的同事合作處理一個項目,。 ２１世紀(jì)的虛擬儀器技術(shù) 未來的這種連通水平將會更高,，屆時將賦予模塊化新的定義。隨著網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)和無線技術(shù)的不斷發(fā)展,，工程師們不僅能夠重新使用模塊化的組成部分,，還可以更方便地在全球范圍內(nèi)共享知識和經(jīng)驗——鞏固開發(fā)過程每個階段工程師們的努力成果。 商業(yè)科技的發(fā)展浪潮將會繼續(xù),，同時也將虛擬儀器技術(shù)推向新的領(lǐng)域,。因此，性能的提高將節(jié)省寶貴的開發(fā)及系統(tǒng)整合時間,，同時又比傳統(tǒng)儀器測量方案成倍降低成本,。沒有人能夠準(zhǔn)確地預(yù)測未來的虛擬儀器將會發(fā)展到怎樣的程度，但可以肯定的是——PC與其相關(guān)的科技將會是虛擬儀器技術(shù)的核心,。 |
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