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虚拟仪器成为测试测量行业的主流

作者:  时间:2008-04-30 11:06  来源:中国仪器仪表网
自二十世纪八十年代中期以来,虚拟仪器技术已结合了模块化硬件、开发软件和PC技术,从而使用户可通过软件来建立自定义的仪器。软件定义比厂商定义台式仪器功能的方式有更大的灵活性,并且由于基于PC技术,所以能以更快的速度实现高级的功能。

  如今在测试应用中使用虚拟仪器技术已成为主流。绝大多数测试行业已接受虚拟仪器技术的概念,或者倾向于采用虚拟仪器技术。例如,具有代表性的美国军方虽然不是技术趋势的领导者,但也在广泛地使用虚拟仪器技术。作为世界上最大的ATE(自动化测试设备)独立用户,美国国防部已在他们所推动的综合性仪器中采用了基于软件的仪器概念。在向国会提交的报告中,国防部指出:“在开发综合性仪器时,采用新近的商业化技术能实时地配置仪器以实现各种测试功能......单个综合性仪器可以代替多个独立仪器的功能,从而减小了后勤装备的体积并解决了设备过时的问题。”[2002年2月,国防部技术改进办公室向国会提交的报告>。综合性仪器和虚拟仪器技术具有商业化硬件和软件处理特性,把这两者结合起来能建立用户自定义的仪器。

  目前,数千家大型的公司已经开始使用虚拟仪器技术。仅在生产检测中,象Lexmark, Motorola, Delphi, ABB和Philips这些行业领导者已在关键性项目、大规模产品检测应用中使用虚拟仪器技术的硬件和软件。而在工业领域,虚拟仪器技术已被用于自动化石油钻探和提炼,生产中的机器控制,甚至是核反应堆的控制。

  传统仪器和革新者的难题

  正如Clayton Christensen在同名的书中所描述的,传统仪器在此同时会遭遇“革新者的难题”。Christensen是这样描述这一现象的:新的具有突破性的技术会改变市场的前景并最终推翻市场领导者的地位。事实上,Christensen认为在市场领导者的地位被新技术推翻后就很难再领导市场了。在测试和测量领域中,传统仪器通过使用已有的架构来提高测量的性能并沿着这样方向不断进行革新。而在虚拟仪器技术出现的早期,由于它的测量性能比较低,因此在这种情况下,这些突破性技术对于传统仪器厂商并没有带来多大威胁,所以他们很大程度上忽视了虚拟仪器技术的存在。然而到了二十世纪八十年代的晚期和九十年代的早期,虚拟仪器技术开始应用于需要灵活性的测量中,而这些应用通过传统的方式是无法实现的。到了九十年代末和二十一世纪,随着PC处理器和商业化半导体的性能和精度的进一步提高,虚拟仪器技术的测量性能已比原来提高了许多。现在,虚拟仪器技术可以和传统仪器的测量性能相当,甚至超过它们,而且还具有更高的数据传输率、灵活性、可扩展性以及更低的系统成本。

  为了证明在消费品市场中“革新者难题”这一原则,我们可以比较一下MP3和传统播放媒介,如CD。开始的时候传统音频设备制造商并没有意识到MP3播放器的威胁——毕竟MP3降低了声音的质量,并且在播放时您还需要PC和专门的软件。而另一方面,CD播放器则容易使用并有专门的操作接口(按钮和旋钮)。然而由于MP3具有易于共享和便于携带的优势,所以尽管它有缺点,在诞生初期仍然被一些用户所推崇。随着时间的推移,MP3的质量已经可以接受并且播放MP3的软件也有了极大的发展。现在MP3已成为了主流,并且对传统的音频记录和播放行业造成了巨大的威胁。尽管许多传统的播放器厂商最终通过开发出具有MP3功能的播放器以转向采用这一突破性技术(近来Sony推出了MP3 Walkman),但是新的市场已被先推出MP3技术的公司所领导。例如,Apple已占据了基于硬盘音乐播放器销售量的82%[NPD,2004年8月>。

  在测试测量市场,行业领导者安捷伦已同样开始采用虚拟仪器技术的概念。例如,安捷伦最近推出的产品包括一套基于以太网的“综合性仪器”以及能兼容PXI的任意波形发生器,而PXI是工业标准的虚拟仪器技术平台。近来安捷伦 的John Stratton也表示支持软件定义的综合性仪器概念:“和目前标准的采用机架解决方案相比,另一种方案是使用综合性仪器。综合性仪器采用软件算法和硬件模块来代替分离的测试单元。”[军事和航空电子,2004年6月>。在最近召开的投资者大会上,安捷伦的首席运营官Bill Sullivan提出,“转向使用基于软件配置的模块化仪器,能让用户轻松地进行重复配置和重复使用,这将是测试和测量未来的发展方向”。

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