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虛擬儀器的發展歷程及未來發展方向

OFweek儀器儀錶網訊 隨著科學技術的發展,傳統的儀器已經不適應快速、複雜的多參數的測試與測量,迫切要求測試、測量技術不斷改進與完善。由於微型電腦技術、超大型積體電路的飛速發展,儀器的功能和組成也發生了質的變化。電腦處於核心地位,電腦軟體技術和測試儀器更緊密結合成了一個有機整體,儀器的結構概念和設計觀點等都發生了突破性的變化。
20世紀80年代中期,美國NI公司提出了全新概念的儀器———虛擬儀器。這種概念引發了傳統儀器領域的一場重大變革,使得電腦和網路技術得以長驅直入儀器領域,和儀器技術結合起來,從而開創了“軟體即是儀器”的先河。
虛擬儀器技術就是利用高性能的模組化硬體,結合高效靈活的軟體來完成各種測試、測量和自動化的應用。自1986年問世以來,世界各國的工程師和科學家們都已將NI LabVIEW圖形化開發工具用於產品設計週期的各個環節,從而改善了產品品質、縮短了產品投放市場的時間,並提高了產品開發和生產效率。使用集成化的虛擬儀器環境與現實世界的信號相連,分析資料以獲取實用資訊,共用資訊成果,有助於在較大範圍內提高生產效率。虛擬儀器提供的各種工具能滿足我們任何專案需要。

20年來,無論是初學乍用的新手還是經驗豐富的程式開發人員,虛擬儀器在各種不同的工程應用和行業的測量及控制的用戶中廣受歡迎,這都歸功於其直觀化的圖形程式設計語言。虛擬儀器的圖形化資料流程語言和程式框圖能自然地顯示您的資料流程,同時地圖化的使用者介面直觀地顯示資料,使我們能夠輕鬆地查看、修改資料或控制輸入。
“軟體即是儀器”這是NI公司提出的虛擬儀器理念的核心思想。從這一思想出發,基於電腦或工作站、軟體和I/O部件來構建虛擬儀器。I/O部件可以是獨立儀器、模組化儀器、資料獲取板(DAQ)或感測器。NI所擁有的虛擬儀器產品包括軟體產品(如LabVIEW)、GPIB產品、資料獲取產品、信號處理產品、圖像採集產品、DSP產品和VXI控制產品等。
隨著科學技術的不斷進步,虛擬儀器將向以下幾個方向發展:
新的匯流排技術的應用
從虛擬儀器構成看,匯流排是連接電腦與儀器的紐帶。匯流排的能力直接影響測試系統的總體水準。虛擬儀器的發展很大程度上是由於匯流排技術的不斷升級換代的結果。
模組化、集成化是硬體發展的主要潮流
硬體標準化、模組化使測試系統組建方便靈活。模組式結構使測試系統體積減少、速度提高,從而使測試系統實現小型化和微型化真正成為可能。ASIC技術將被普遍應用於儀器與自動測試系統 中。將儀器儀錶的感測器及其處理、控制和後續電路等都集成於晶片上已成為可能。
IVI技術的發展
目前,遵循IVI規範的驅動程式還是有一些局限性。到現在為止,類驅動器規範只能統一每一類中80%儀器的功能,而其他20%儀器功能的統一要比前80%艱難得多。而且,9類儀器的類規範並沒有包含所有的儀器類。儀器供應商和驅動程式的提供者都不能保證具有IVI驅動程式的可互換儀器對同一個應用程式或同一個測量要求會給出同樣的結果,互換的可靠性沒有保障。
網路化虛擬儀器
電腦技術與網路技術的飛速發展,可將分散在不同地理位置不同功能的測試設備聯繫在一起,使昂貴的硬體設備、軟體在網路上得以共用,減少了設備重複投資。人們可從任何地點、在任意時間獲取到測量資訊(或資料),並控制儀器進行測量操作。因此,它與傳統的儀器相比是一個質的飛躍。