記得美國(guó)國(guó)家儀器公司（NI）剛剛推出虛擬儀器時(shí)，很多競(jìng)爭(zhēng)公司乃至許多青睞于臺(tái)式儀器的用戶都不屑一顧，直到去年，我在采訪過(guò)程中，還聽(tīng)到有專(zhuān)家聲稱(chēng)虛擬儀器派不上大用場(chǎng)！可就在不久前，NI虛擬儀器卻又捧得了《電子工程專(zhuān)輯》舉辦的ACE大獎(jiǎng)，也就是說(shuō)，還是得到了眾多中國(guó)工程師的積極肯定。那么，虛擬儀器在中國(guó)究竟應(yīng)用得怎么樣，發(fā)展前景又如何，帶著這一連串的問(wèn)題，我接連參加了兩次NI公司舉辦的研討會(huì)，也接觸了不少用戶，通過(guò)了解，發(fā)現(xiàn)上述觀念可能需要更新！ 　　日前，NI公司在中國(guó)電子業(yè)比較繁榮的十個(gè)城市舉行了聲音振動(dòng)測(cè)量和分析專(zhuān)業(yè)巡回研討會(huì)。會(huì)上，該公司負(fù)責(zé)深圳和福建地區(qū)的工程師周林介紹說(shuō)：“目前NI的虛擬儀器已經(jīng)覆蓋到了幾乎所有的測(cè)試領(lǐng)域”。從納斯達(dá)克的年報(bào)分析來(lái)看，NI的虛擬儀器的銷(xiāo)售也確實(shí)取得了不俗的業(yè)績(jī)。這幾年，年度復(fù)合增長(zhǎng)率都超過(guò)了15%，而在亞太區(qū)則超過(guò)了20%，中國(guó)區(qū)的增長(zhǎng)甚至更高。 　　周林介紹說(shuō)，NI的振動(dòng)分析已經(jīng)應(yīng)用于許多大型項(xiàng)目。在剛剛通車(chē)的深圳西部通道橋身上，就安裝了由NI公司設(shè)計(jì)提供的監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)橋身和橋墩上安裝的數(shù)百個(gè)不同用途的傳感器，將大橋的各部位的振動(dòng)信息和加速度信息送回測(cè)試監(jiān)控系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，采用了由NI公司提出的IEEE1451.4混合模式通信協(xié)議和TEDS格式智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn)?！坝捎诓捎昧嗽摌?biāo)準(zhǔn)，無(wú)需傳感器校準(zhǔn)，所有傳感設(shè)備的位置都可以自動(dòng)建立，具有易安裝、配置、維護(hù)和擴(kuò)展的潛力，即插即用，更重要的是，在一般的系統(tǒng)中需要逐個(gè)校準(zhǔn)，而該系統(tǒng)中任何傳感器都可以隨時(shí)互換，”周林說(shuō)?！傲硗?，NI的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集平臺(tái)中的另一個(gè)特點(diǎn)是含有信號(hào)調(diào)理功能，這樣，所有的傳感源都可以直接送入平臺(tái)進(jìn)行處理，而無(wú)需在通過(guò)放大器等對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)理”，周林補(bǔ)充說(shuō)。 　　系統(tǒng)信息采集平臺(tái)利用NI的CompactRIO。比較適合于惡劣的環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)50g的振動(dòng)等級(jí)，動(dòng)態(tài)范圍大于110dB?！癗I這種大型系統(tǒng)的通道數(shù)量目前可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)5000個(gè)，并且所有的采集可以同步，1KHz條件下的同步精度小于0.1°”，周林介紹說(shuō)。另外，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析采用了多種方案。包括頻域分析，時(shí)域小波分析，以及特別實(shí)用的自回歸模型檢測(cè)。他還說(shuō)，“對(duì)于許多裂變沖擊信號(hào)來(lái)說(shuō)，因?yàn)闆_擊信號(hào)具有很寬的譜域，幾乎呈均勻分布，用常規(guī)的時(shí)域和頻域分析都無(wú)法奏效，而NI的自回歸模型分析最有效?！蓖ㄟ^(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)利用自回歸模型檢測(cè)時(shí)，一般用4到5次回歸即可得到穩(wěn)定的結(jié)果。 　　類(lèi)似這樣的大型動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)很多，比如大亞灣核電站反應(yīng)堆的檢測(cè)等。另外，研究發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)系統(tǒng)業(yè)可以利用NI的設(shè)備來(lái)構(gòu)建預(yù)測(cè)系統(tǒng)，現(xiàn)在已有大型電網(wǎng)成功預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，即對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程進(jìn)行建模，而當(dāng)系統(tǒng)崩潰前，都會(huì)有一些非穩(wěn)態(tài)的預(yù)兆，利用該系統(tǒng)可以成功的提前發(fā)現(xiàn)預(yù)兆，并采取預(yù)防措施，防止系統(tǒng)的全部崩潰。 　　NI公司的虛擬儀器在音頻聲學(xué)應(yīng)用方面也得到了許多應(yīng)用?！澳壳耙纛l測(cè)試方面遇到許多挑戰(zhàn)，主要包括需要更多的通道數(shù)，更快的測(cè)試速度，更高的測(cè)試精度，以及更廣泛的易用性”，NI公司的工程師楊誠(chéng)認(rèn)為。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，NI公司具備了完整的解決方案。首先是NI具有高質(zhì)量的激勵(lì)源，包括單音、白噪聲、Chirp、多音正弦、步進(jìn)頻率正弦等?！癗I公司的音頻采集模塊具有雙路輸入和輸出，基于其多通道的同步測(cè)試能力，可以方便地實(shí)現(xiàn)激勵(lì)與相應(yīng)的精確比較。另外，多通道中的任意一路都可以作為觸發(fā)源，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的模擬和數(shù)字同步”，楊誠(chéng)介紹說(shuō)。 　　目前很多大型的專(zhuān)業(yè)級(jí)音響設(shè)計(jì)公司都采用了NI的聲學(xué)測(cè)試解決方案。包括著名的Bose，Philips和Sony等。楊誠(chéng)介紹說(shuō)，過(guò)去Sony采用傳統(tǒng)的臺(tái)式儀器解決方案，單套成本達(dá)到23000美元以上。而利用NI公司的PXI4461和開(kāi)關(guān)矩陣模塊PXI2593進(jìn)行升級(jí)后，成本降低到9000美元左右。同時(shí)測(cè)試速度還提高了5倍左右。 　　在普通的消費(fèi)品生產(chǎn)領(lǐng)域，似乎NI的模塊化測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用更加廣泛，比如一些產(chǎn)品的出廠篩選應(yīng)用。NI公司的技術(shù)主任張南雄介紹說(shuō)，在某工廠的小型風(fēng)扇檢測(cè)中，采用了NI的模塊化測(cè)試系統(tǒng)，在大大提高測(cè)試速度并節(jié)省人力成本的同時(shí)，使測(cè)試結(jié)果的置信度獲得了數(shù)量級(jí)的提升。而在之前，生產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)只能依靠人工的方法，即通過(guò)聽(tīng)風(fēng)扇的噪音來(lái)判斷。由于生產(chǎn)車(chē)間的噪音高，還必須建造專(zhuān)門(mén)的試音室。測(cè)試結(jié)果則依賴(lài)于測(cè)試人員的經(jīng)驗(yàn)，通常還會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。他還介紹了一個(gè)硬盤(pán)檢測(cè)的案例。傳統(tǒng)上，都是依靠人工聽(tīng)取磁頭讀取數(shù)據(jù)的噪聲來(lái)判斷硬盤(pán)的質(zhì)量。而利用NI的測(cè)試解決方案，加上AR分析模型以及誤差預(yù)測(cè)法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)非平穩(wěn)事件的準(zhǔn)確篩選檢測(cè)。 　　出了直接用戶之外，許多從事專(zhuān)業(yè)測(cè)試的電子公司都也將虛擬儀器作為一個(gè)重要的業(yè)務(wù)分支。來(lái)自深圳捷測(cè)電子公司工程部的萬(wàn)平經(jīng)理認(rèn)為，NI的虛擬儀器具有不少特點(diǎn)。其中最引人注目的并不是成本，而是使用的方便性、插即用功能、PCI擴(kuò)展功能等，因而在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中頗具吸引力。另外，LabVIEW軟件的兼容性能的快速改善也為用戶提供了不少方便?！敖轀y(cè)電子作為為用戶提供測(cè)試解決方案的專(zhuān)業(yè)測(cè)試公司，在為用戶設(shè)計(jì)的方案中，已經(jīng)大量地采用了虛擬儀器，基本都獲得了較好的應(yīng)用”，萬(wàn)平說(shuō)。