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測試測量儀器技術進入2.0時代

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 14:09:28 來源:中國化工儀器網

    測試測量儀器市場最近發生的一些事情似乎暗示著該行業已經進入一個新的階段。首先要提到的是安捷倫科技,盡管該公司一度認為PXI並非測試測量技術的未來趨勢,但卻在去年底發起了針對該項技術方案供應商的兩起收購(Acqiris和PXIT),並於2007年3月底宣布加入PXI聯盟。值得注意的還有泰克公司,在NI公司的協助下,這家示波器領導廠商在其TDS1000B、TDS2000B和DPO4000係列數字存儲示波器中采用了由NI提供的交互式測量軟件,幫助工程師可以輕鬆地在PC上連接並控製泰克儀器。此外,測試儀器供應商吉時力也順應潮流,在2006年12月推出了符合PXI標準的產品線。 
  上述案例表明,以軟件為中心並配合模塊化I/O硬件的方式已經漸漸成為測試測量儀器行業的一個趨勢,而這正是NI一直以來就在大力推廣的虛擬儀器技術(VI)。“這彰顯了30年來NI所堅持的道路的正確性。”NI中國市場經理朱君女士不久前在上海與業界媒體見麵時表示,“在NI提出‘虛擬儀器技術’這一概念的時候,許多人都認為它不可能成為主流技術。而今天我們看到的卻是,VI不但成為了測試測量行業的發展方向,而且很顯然,測試測量行業已經進入儀器技術2.0(Instrumentation 2.0)的時代。”Instrumenation 2.0 借用了最近非常紅火的web 2.0的概念,都突出了用戶對數據的掌控和對自定義的強烈需求。 
以軟件為中心,模塊化硬件相結合  
  在zai最zui短duan時shi間jian內nei為wei產chan品pin增zeng加jia盡jin可ke能neng多duo的de新xin功gong能neng,這zhe似si乎hu已yi經jing成cheng為wei電dian子zi係xi統tong設she計ji工gong程cheng師shi們men目mu前qian所suo麵mian臨lin的de最zui大da挑tiao戰zhan。測ce試shi係xi統tong必bi須xu緊jin跟gen待dai測ce產chan品pin技ji術shu的de發fa展zhan,但dan是shi待dai測ce係xi統tong複fu雜za度du的de提ti高gao和he對dui測ce試shi時shi間jian的de要yao求qiu使shi得de傳chuan統tong測ce試shi技ji術shu在zai滿man足zu“過分的”測試需求方麵越來越顯得力不從心。在傳統測量儀器技術下,工程師們隻有兩個選擇:要麼為該產品開發專用的測試解決方案,要麼使用通用的測試儀器。但是,專用係統的價格昂貴,而通用儀器卻很難達到測試要求。 
  “兼容以上兩種方案的優勢,以軟件為中心的係統開啟了一個新的時代。這種方式能為設計和測試工程師提供效率最快、性價比最高的途徑來創建他們自定義的儀器係統。”朱君表示,“它就是儀器技術2.0。” 
  簡單來說,儀器技術2.0是相對於完全依靠硬件來實現測試測量的1.0時代而言的:在後一種方式下,硬件本身和其具備的分析功能都是由儀器供應商來定義,用戶要實現自定義隻能是天方夜譚——即使將儀器連接到PC,傳輸的信息也是廠商定義後的測試結果,用戶無法獲得測量的原始數據來進行自定義分析。而2.0方式卻完全不同,在獲得實時的原始數據後,工程師可以利用軟件來設計自己的用戶界麵並自定義測量任務,獲得所需的分析結果。 
  以yi軟ruan件jian為wei核he心xin並bing不bu代dai表biao硬ying件jian已yi經jing無wu足zu輕qing重zhong,隻zhi有you對dui數shu據ju進jin行xing高gao質zhi量liang的de數shu字zi化hua和he快kuai速su傳chuan輸shu才cai能neng在zai軟ruan件jian平ping台tai上shang真zhen正zheng實shi現xian精jing確que分fen析xi的de能neng力li。模mo塊kuai化hua的deI/O硬件技術的飛速發展為數據采集提供了可靠保證,工程師們可以采用通用的模塊化硬件來構建測試係統。“相比傳統儀器技術,儀器技術2.0賦予了他們更大的自主權和靈活性——在一個強大的應用軟件平台上,選擇符合需求的硬件,即可實現更多可擴展的測試功能。”朱君說。 
  朱君表示,儀器技術2.0的包括以下幾項必備要素:自定義測試、實時數據傳輸、自定義界麵、模塊化硬件以及儀器同PC之間的連接性。“這些要素已經非常普遍。”她指出,這也是本文開頭中所述的其他廠商之所以開始涉足軟件和PXI等技術的原因。 
組成部分與必備要素 
  虛xu擬ni儀yi器qi技ji術shu的de概gai念nian已yi經jing在zai市shi場chang上shang獲huo得de了le廣guang泛fan認ren同tong和he采cai用yong,同tong時shi驅qu動dong其qi進jin步bu的de因yin素su仍reng在zai不bu斷duan發fa展zhan中zhong。因yin此ci,理li所suo當dang然ran的de,虛xu擬ni儀yi器qi技ji術shu仍reng將jiang不bu斷duan獲huo得de新xin的de飛fei躍yue:硬件方麵,數據轉換器(ADC)、數據總線/總線架構以及處理器技術功不可沒;軟件方麵,LabVIEW圖形化編程環境已經日益成為最普遍的應用工具。 
  首先來看ADC。過去工程師需要自己設計專用ASIC或者現成的高性能ADC。但是很顯然,對於出貨量相對較少的測試測量行業而言,ASIC方案的成本較高。隨著ADC不斷進入更多的應用領域,半導體供應商們在該項技術獲得了極大的發展。今天,ADC不僅能夠提供足夠的性能,還由於大規模量產獲得了低成本優勢。 
  其次是總線技術。事實上,許多總線技術都存在著“雙高問題”——在(zai)提(ti)供(gong)高(gao)帶(dai)寬(kuan)的(de)同(tong)時(shi),延(yan)遲(chi)時(shi)間(jian)也(ye)居(ju)高(gao)不(bu)下(xia)。但(dan)不(bu)幸(xing)的(de)是(shi),大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)常(chang)常(chang)被(bei)忽(hu)略(lve)的(de)延(yan)遲(chi)會(hui)對(dui)某(mou)些(xie)測(ce)試(shi)應(ying)用(yong)產(chan)生(sheng)直(zhi)接(jie)作(zuo)用(yong),影(ying)響(xiang)指(zhi)令(ling)在(zai)總(zong)線(xian)節(jie)點(dian)之(zhi)間(jian)的(de)傳(chuan)輸(shu)速(su)度(du)。另(ling)外(wai),各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)總(zong)線(xian)還(hai)存(cun)在(zai)著(zhe)五(wu)花(hua)八(ba)門(men)的(de)要(yao)求(qiu)。例(li)如(ru),千(qian)兆(zhao)級(ji)以(yi)太(tai)網(wang)傳(chuan)輸(shu)速(su)度(du)很(hen)高(gao),但(dan)是(shi)每(mei)次(ci)改(gai)變(bian)都(dou)需(xu)要(yao)重(zhong)新(xin)編(bian)寫(xie)軟(ruan)件(jian);GPIB沒有這種麻煩,但卻需要購買控製器……諸如此類不一而足。“這使得在帶寬和延遲兩方麵性能都出色的PCI/PXI總線能夠輕鬆勝出——被PC行業的廣泛采用已經說明了該項技術的優越性。”朱君說。 
  多核處理器技術也是儀器技術發展的助推劑。作為應用軟件的運算載體,處理器已經成為下一代儀器技術的核心器件。AMD和Intel兩大處理器供應商的競爭使得處理器性能依然沿著摩爾定律的步伐穩步前進。Intel公司更宣布將在2011年推出80核處理器的計劃,屆時將能夠提供萬億8進製的計算性能。很顯然,處理器的未來就是多核。 
  朱君指出,與1.0方式相比,儀器技術2.0方式對於軟件具有非常高的要求。為了充分融合以上硬件技術,一個強大的應用軟件必須要滿足以下要求:提供強大的分析能力——包括內置分析庫核與第三方軟件工具之間的開發連接性;讓用戶可以自由選擇最適合需求的總線——支持各種總線技術;為了能夠充分利用多核處理器的優勢——支持工程師對多核處理器進行高效編程,需要開發全新的編譯器來解決並行架構的開發挑戰。 
  LabVIEW已經具有上述能力。與PLC組態軟件、C文本語言的特性不同,這是一款圖形化的編程軟件平台。自1986年推出以來,LabVIEW不斷增加即拖即用的分析函數,現已包含500多個內置的數學、信號處理和分析函數,並為階次分析、調製、頻譜分析、高級信號處理等要求提供附加的工具包。此外,通過MathScript提供的m-file文本語法功能,工程師們可以選擇更高效的句法。該軟件不僅支持所有總線技術和各種操作係統,還已經在今年4月推出的8.2.1版本中支持Vista操作係統(LabVIEW可在底層進行係統配置)。此外,在去年的NI Days上,NI還就將並行的兩個程序自動配置到雙核處理器中進行了相關演示。朱君指出,幾乎所有的編程軟件都是串行架構,而LabVIEW一開始就是一款並行架構的編程軟件。“如果程序裏有多個並行循環,LabVIEW會自動在多核間分配任務。”她說,“從單核升級到多核,用戶無需改變代碼即可享受到多核技術帶來的好處。” 
  “盡管不同的行業有不同的發展道路,但共同的一點卻是用戶對自定義的要求愈加普遍。”朱君總結道,“儀器技術2.0已經成為測試測量行業勢在必行的趨勢,以軟件為核心、結合模塊化硬件的解決方案將為工程師實現他們所需的自定義和最優化結果。” 
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