自二十世紀八十年代中期以來，虛擬儀器技術已結合了模塊化硬件、開發軟件和PC技術
，從而使用戶可通過軟件來建立自定義的儀器。軟件定義比廠商定義台式儀器功能的方式有更大的靈活性
，並且由於基於PC技術，所以能以更快的速度實現高級的功能。 
   rujinzaiceshiyingyongzhongshiyongxuniyiqijishuyichengweizhuliu。juedaduoshuceshixingyeyijieshouxuniyiqijishudegainian，huozheqingxiangyucaiyongxuniyiqijishu。liru，juyoudaibiaoxingdemeiguojunfangsuiranbushijishuqushidelingdaozhe，danyezaiguangfandishiyongxuniyiqijishu。zuoweishijieshangzuidadeATE(自動化測試設備)獨立用戶，美國國防部已在他們所推動的綜合性儀器中采用了基於軟件的儀器概念。在向國會提交的報告中，國防部指出：“在開發綜合性儀器時
，采用新近的商業化技術能實時地配置儀器以實現各種測試功能......單個綜合性儀器可以代替多個獨立儀器的功能
，從而減小了後勤裝備的體積並解決了設備過時的問題。”[2002年2月，國防部技術改進辦公室向國會提交的報告]。綜合性儀器和虛擬儀器技術具有商業化硬件和軟件處理特性
，把這兩者結合起來能建立用戶自定義的儀器。
   目前，數千家大型的公司已經開始使用虛擬儀器技術。僅在生產檢測中，象Lexmark, Motorola, Delphi, ABB和Philips這些行業領導者已在關鍵性項目、大(da)規(gui)模(mo)產(chan)品(pin)檢(jian)測(ce)應(ying)用(yong)中(zhong)使(shi)用(yong)虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)。而(er)在(zai)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)，虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)技(ji)術(shu)已(yi)被(bei)用(yong)於(yu)自(zi)動(dong)化(hua)石(shi)油(you)鑽(zuan)探(tan)和(he)提(ti)煉(lian)
，生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)機(ji)器(qi)控(kong)製(zhi)，甚(shen)至(zhi)是(shi)核(he)反(fan)應(ying)堆(dui)的(de)控(kong)製(zhi)。
   傳統儀器和革新者的難題
   正如Clayton Christensen在同名的書中所描述的，傳統儀器在此同時會遭遇“革新者的難題”。Christensen是這樣描述這一現象的：新的具有突破性的技術會改變市場的前景並最終推翻市場領導者的地位。事實上
，Christensen認ren為wei在zai市shi場chang領ling導dao者zhe的de地di位wei被bei新xin技ji術shu推tui翻fan後hou就jiu很hen難nan再zai領ling導dao市shi場chang了le。在zai測ce試shi和he測ce量liang領ling域yu中zhong
，傳chuan統tong儀yi器qi通tong過guo使shi用yong已yi有you的de架jia構gou來lai提ti高gao測ce量liang的de性xing能neng並bing沿yan著zhe這zhe樣yang方fang向xiang不bu斷duan進jin行xing革ge新xin。而er在zai虛xu擬ni儀yi器qi技ji術shu出chu現xian的de早zao期qi
，由you於yu它ta的de測ce量liang性xing能neng比bi較jiao低di，因yin此ci在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia，這zhe些xie突tu破po性xing技ji術shu對dui於yu傳chuan統tong儀yi器qi廠chang商shang並bing沒mei有you帶dai來lai多duo大da威wei脅xie，所suo以yi他ta們men很hen大da程cheng度du上shang忽hu視shi了le虛xu擬ni儀yi器qi技ji術shu的de存cun在zai。然ran而er到dao了le二er十shi世shi紀ji八ba十shi年nian代dai的de晚wan期qi和he九jiu十shi年nian代dai的de早zao期qi，虛xu擬ni儀yi器qi技ji術shu開kai始shi應ying用yong於yu需xu要yao靈ling活huo性xing的de測ce量liang中zhong，而er這zhe些xie應ying用yong通tong過guo傳chuan統tong的de方fang式shi是shi無wu法fa實shi現xian的de。到dao了le九jiu十shi年nian代dai末mo和he二er十shi一yi世shi紀ji

，隨sui著zhePC處(chu)理(li)器(qi)和(he)商(shang)業(ye)化(hua)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)性(xing)能(neng)和(he)精(jing)度(du)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)，虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)測(ce)量(liang)性(xing)能(neng)已(yi)比(bi)原(yuan)來(lai)提(ti)高(gao)了(le)許(xu)多(duo)。現(xian)在(zai)，虛(xu)擬(ni)儀(yi)器(qi)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)和(he)傳(chuan)統(tong)儀(yi)器(qi)的(de)測(ce)量(liang)性(xing)能(neng)相(xiang)當(dang)，甚(shen)至(zhi)超(chao)過(guo)它(ta)們(men)

，而(er)且(qie)還(hai)具(ju)有(you)更(geng)高(gao)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)率(lv)、靈活性、可擴展性以及更低的係統成本。
   為了證明在消費品市場中“革新者難題”這一原則
，我們可以比較一下MP3和傳統播放媒介，如CD。開始的時候傳統音頻設備製造商並沒有意識到MP3播放器的威脅——畢竟MP3降低了聲音的質量，並且在播放時您還需要PC和專門的軟件。而另一方麵，CD播放器則容易使用並有專門的操作接口(按鈕和旋鈕)。然而由於MP3具有易於共享和便於攜帶的優勢
，所以盡管它有缺點，在誕生初期仍然被一些用戶所推崇。隨著時間的推移，MP3的質量已經可以接受並且播放MP3的軟件也有了極大的發展。現在MP3已成為了主流，並且對傳統的音頻記錄和播放行業造成了巨大的威脅。盡管許多傳統的播放器廠商最終通過開發出具有MP3功能的播放器以轉向采用這一突破性技術(近來Sony推出了MP3 Walkman)
，但是新的市場已被先推出MP3技術的公司所領導。例如，Apple已占據了基於硬盤音樂播放器銷售量的82%[NPD，2004年8月]。
   在測試測量市場，行業領導者安捷倫已同樣開始采用虛擬儀器技術的概念。例如

，安捷倫最近推出的產品包括一套基於以太網的“綜合性儀器”以及能兼容PXI的任意波形發生器，而PXI是工業標準的虛擬儀器技術平台。近來安捷倫 的John Stratton也表示支持軟件定義的綜合性儀器概念：“和目前標準的采用機架解決方案相比，另一種方案是使用綜合性儀器。綜合性儀器采用軟件算法和硬件模塊來代替分離的測試單元。”[軍事和航空電子
，2004年6月]。在最近召開的投資者大會上
，安捷倫的首席運營官Bill Sullivan提出，“轉向使用基於軟件配置的模塊化儀器
，能讓用戶輕鬆地進行重複配置和重複使用，這將是測試和測量未來的發展方向”。
  PC性能不斷革新並降低了成本
   在過去二十年裏，PC的性能已提高了10,000倍，其它任何商業化技術都不曾有過這樣高的性能增長。由於虛擬儀器技術采用PC處理器來進行測量分析，每次隨著新一代PC處理器的出現
，使用虛擬儀器技術就可以實現新的應用。例如，目前的3 GHz PC可用來進行複雜的頻域和調製分析以用於通信測試應用。使用1990年的PC(Intel 386/16)，65,000個點的FFT(快速傅立葉變換，用於頻譜分析的基本測量)需要1100秒。而現在使用3.4GHz的P4計算機實現相同的FFT隻需要約0.8秒[Ffbench, John Walker]。
   與此同時
，硬盤、顯示和總線帶寬也有類似的性能提高。新一代的高速PC總線PCI Express能提供的帶寬高達3.2 GBytes/s，從而可以利用PC架構來實現超高帶寬的測量。某些廠商聲稱高速內部總線將會讓位給如以太網和USB這樣的外部總線。盡管毋庸置疑這些外部總線適合某些特定的應用需求(如以太網適用於分布係統而USB易於進行桌麵連接)，但是同樣也有高速的數據傳輸速率需求。例如
，一個100 MS/s的14位IF數字化儀能生成200MB/s的數據
，這將高於千兆以太網的80MB/s帶寬。基於這樣的原因，您不會在市場看到有任何以太網的視頻卡；甚至是千兆的網絡也比PCI Express慢30倍。實際上千兆以太網接口和其它外設是通過PCI Express和CPU相連。虛擬儀器技術的基於軟件的方式可以在應用軟件中對總線進行抽象，從而利用所有這些總線——PCI，PCI Express，USB和以太網。
   許多傳統儀器廠商采用在儀器中嵌入PC的方式來解決這一問題。這些儀器通常有一個嵌入式儀器處理器和一個通過內部總線和儀器盒相連的標準PC主板。然而，這種方式就損失了PC技術的兩個關鍵優勢——一是像Dell這種桌麵PC廠商的規模經濟優勢，二是能輕鬆地升級PC從而對測量性能進行大幅度的提高。大多數示波器的使用壽命為5到20年，而一台用了20年的PC早已沒有了使用價值。此外，如圖1所示，這些設備的功能還基本上是由廠商定義的——用戶無法利用設備中的固件來自定義測量的功能。
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   不斷提高的商業化A/D和D/A轉換器
   虛擬儀器技術發展的另一個動力是出現了高性能、低成本的A/D和D/A轉zhuan換huan器qi。移yi動dong電dian話hua和he數shu字zi音yin頻pin等deng應ying用yong不bu斷duan地di推tui動dong這zhe些xie技ji術shu的de發fa展zhan。虛xu擬ni儀yi器qi技ji術shu硬ying件jian可ke以yi利li用yong大da量liang生sheng產chan的de芯xin片pian作zuo為wei測ce量liang的de前qian端duan組zu件jian。這zhe些xie商shang業ye化hua技ji術shu按an照zhao摩mo爾er定ding律lv發fa展zhan——每18個月性能提高兩倍——而專用的轉換器技術則發展得非常慢。它們的性能提高如圖2所示。
   最後
，由於能提供直觀的界麵來設計定製的儀器係統，係統設計軟件也推動了虛擬儀器技術的發展。Christensen在他的書中指出
，新的突破性革新可以使開發設備的過程不再需要“專家”。在傳統的構架中，需要專家來開發封閉的儀器功能和算法
；而對於虛擬儀器技術，算法對於用戶是公開的，用戶可以自己定義他們的儀器。
   LabVIEW 就是這樣的軟件。LabVIEW 采用圖形化的數據流語言，它能為工程師和科研人員提供非常熟悉的界麵——程序框圖。LabVIEW 的工作就像用電子數據表進行財務分析一樣——它能讓每個計算機用戶建立強大的財務模型。LabVIEW 提供的環境可以讓所有工程師和科研人員成為測量係統設計專家。
  用虛擬儀器技術進行係統設計的前景
   虛擬儀器技術不斷地擴展其功能及應用範圍。現在LabVIEW 不僅能在PC上開發測試程序，而且可以在嵌入式處理器和FPGA(現場可編程門陣列)上設計硬件。這一技術也將最終提供這樣的一個獨立環境，使用戶可以從設計測試係統到定義硬件的功能

，如圖3所示。測試工程師將能使用合適的功能來進行係統級的設計。當他們需要定義專門的測量功能時
，他們也將可以用同樣的軟件工具來“細化”到合適的級別以定義測量的功能。例如，工程師可以開發LabVIEW 程序來使用模塊化儀器進行某些測量，如DC電壓和上升時間。當工程師需要開發專門的測量時，他們也可以使用LabVIEW 對(dui)原(yuan)始(shi)的(de)測(ce)量(liang)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，從(cong)而(er)開(kai)發(fa)出(chu)專(zhuan)門(men)的(de)測(ce)量(liang)，比(bi)如(ru)峰(feng)值(zhi)檢(jian)測(ce)。如(ru)果(guo)在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)他(ta)們(men)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)一(yi)些(xie)新(xin)的(de)硬(ying)件(jian)功(gong)能(neng)來(lai)實(shi)現(xian)測(ce)量(liang)，如(ru)定(ding)製(zhi)的(de)觸(chu)發(fa)，那(na)麼(me)他(ta)們(men)可(ke)以(yi)用(yong)LabVIEW定義一個觸發和濾波方案
，並嵌入到儀器卡上的FPGA中。
  虛擬儀器技術已成為主流
   虛擬儀器技術的功能和性能已被不斷地提高
，如今在許多應用中它已成為傳統儀器的主要替代方式。隨著PC
、半ban導dao體ti和he軟ruan件jian功gong能neng的de進jin一yi步bu更geng新xin，未wei來lai虛xu擬ni儀yi器qi技ji術shu的de發fa展zhan將jiang為wei測ce試shi係xi統tong的de設she計ji提ti供gong一yi個ge極ji佳jia的de模mo式shi，並bing且qie使shi工gong程cheng師shi們men在zai測ce量liang和he控kong製zhi方fang麵mian得de到dao無wu以yi倫lun比bi的de強qiang大da功gong能neng和he靈ling活huo性xing。