虛擬儀器技術趨于成熟和完善

nattonａl lnstruments（美國國家儀器有限公司）在業界率先提出“虛擬儀器”（virtual instrumentation）概念至今已有１５年了。在這１５年里，ＮＩ逐步改變了全世界工程師和科學家們對于測量和自動化的方法。今天，全世界的工程師和科學家們正在成千上萬個應用系統中使用“虛擬儀器技術”，從而達到縮短開發時間、提高產品品質并降低生產成本的共同目的。同時，虛擬儀器技術也正逐漸趨于成熟和完善的境界。

　　
　　虛擬儀器系統的基本構架包括功能強大的軟件、模塊化的測量硬件及標準商業科技（如個人計算機和網際網絡）。虛擬儀器技術包含了專為控制應用設計的軟件及針對不同頻率與精確度范圍的通用測量硬件，因此，工程師可以在測試或控制應用中自行定義測量功能。這些軟硬件工程工具能緊密地與開放式的商業計算機平臺整合使用，充分利用不斷進步的計算機科技以獲取高效率、高性能及低成本的利益。同時，其應用范圍極其廣泛，從汽車到消費電子，從石油到燃料能源，橫跨數百個工業領域。
　　
　　隨著莫爾定律的持續發展及個人計算機技術的日新月異，虛擬儀器系統的功能也越來越強大。個人計算機的內存、影像處理、輸入輸出及中央處理單元的性能每年都在提高，而這些技術都有利于“虛擬”的測量和自動化系統的發展。從２５年前個人計算機的出現至今，其性能已提高了１００００倍，而其價格卻不斷地下降，因此，這些功能強大、性能可靠、成本低廉的計算機系統被廣泛應用到實驗室的產品研發及生產線上產品的制程中。個人計算機的不斷發展進步不僅使得虛擬儀器系統成為一種低成本、高彈性的解決方案，更大大提升了企業生產率，而這是傳統獨立的儀器設備所無法比擬的優勢。

　　簡化開發過程
　　
　　托馬斯·愛迪生（Ｔｈｏｍａｓ Ｅｄｉｓｏｎ）以其留聲機和電燈的創新發明而聞名于世，當時和他一起工作并取得這些成功的人數并不多。反觀今日，Ｒ＆Ｄ（研發）團隊已然成為大型企業、項目研究的主要棟梁，涉及的工程師和科學家不計其數，如此龐大的團隊卻沒有人能夠完全了解所致力于研究和開發的項目。最近，虛擬儀器系統提高了工程師們的工作效率，為公司創造突破性革新技術的小組格局，同時大大提高了整個企業的生產率。個人計算機的強大處理功能、模塊化硬設備的多功能性以及專為工程師們設計的現成即用的軟件使小組成員有機會充分發揮他們的創造力，從而為各種應用建置完善、先進的系統。
　　
　　虛擬儀器技術幫助工程師們更容易了解并掌握測量系統。例如，以往工程師們總是使用幾臺單獨的儀器設備分別進行各種物理量的測量，然后以手動方式進行初步的運算和分析；而現在，利用分析軟件與簡單的測量硬設備，就可以毫不費力地建置一套成本低廉且具有各種儀器功能的系統。
　　
　　功能強大、現成即用的軟件使整個過程自動進行。工程師們使用個人計算機輕易就能完成整個資料擷取、分析和顯示的工作，同時卻不影響到測量系統的性能或功能。例如，ＮＩ ＬａｂＶＩＥＷ簡易的流程圖編輯程序風格使得工程師們可以快速建置符合自己特定要求的應用程序，不管他是否有過編輯程序的經驗。ＮＩ ＬａｂＶＩＥＷ正是一個革命性的軟件工具，它為工程師們提供的幫助就好像電子制表軟件簡化財務會計們繁重的工作量一樣。而且，與硬設備的緊密整合使它更簡單地實現測量和控制自動化，同時能充分利用個人計算機的分析、顯示和網絡連接功能。
　　
　　隨著測量和控制應用領域對系統性能和靈活性要求的不斷提高，軟件的設計功能也日漸重要。購置工程應用開發平臺并擁有其最佳性能，可以使企業大大縮短開發時間并提高每個工程師的工作效率。配備了這樣強有力的工具，企業才能在劇烈的競爭中贏得最終勝利。這一方法使得工程師們可以專注于應用系統的開發而非花大量的時間去迎合操作系統的升級或網絡的轉移等變化，從而實現工程資源的有效利用。

　　確保您的投資
　　
　　測量系統歷來被稱為“自動化的荒島”，因為您必須為每個單一的應用專門設計一套獨立的系統。有了虛擬儀器系統，模塊化的硬件組成及開放式的工程應用軟件可以幫助您簡單地使一套系統同時符合各種測量應用的要求。
　　
　　軟件標準如ＯＰＣ（ＯＬＥ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ），ＩＶＩ（Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）保證了軟硬件緊密的整合及硬設備的可互換性。工程師們不用再花上幾個星期實現資料擷取軟件與測量硬設備之間的通信。ＯＰＣ為應用軟件與各種硬件之間的通信問題設定了標準，使來自不同供貨商的應用軟件都符合這一標準。正如ＯＰＣ提高了設備互用性，ＩＶＩ也為互換使用不同生產商提供的硬件定義了一套方法——使用同一軟件。在實驗室自動化中，當整個系統的壽命比一臺儀器長得多時；在生產測試中，當您需要為新的生產線更改測量設備以符合應用要求時，這一特性尤為重要。
　　
　　為了滿足您的測試系統不斷變化的需要，開放式的平臺如ＰＸＩ（ＰＣＩ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）可以簡單地將來自不同生產廠商的測量設備整合到一個共同的系統中，并在新的技術出現或者應用系統需要發生改變時可以方便地將其進行修改或擴展。使用ＰＸＩ系統，您可以將一些常用的測量應用如機器視覺、運動控制和資料擷取快速整合，且不需花費過多寶貴的開發時間即可建置多功能的應用系統。開放式的ＰＸＩ平臺將工業標準科技如Ｃｏｍｐａｃｔ／ＰＣＩ、Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系統與嵌入式的觸發結合在一起，提供一個比個人計算機更耐用、更具有確定性的系統。同時，因為它是建立在熟悉的ＰＣ軟硬件基礎上，且可以與各種現成即用的開發軟件整合使用，因而簡化并加速復雜應用系統的開發過程。

　　超越了ＰＣ的功能
　　
　　虛擬儀器技術融合了ＰＣ技術及商業科技如網際網絡，促進測量和自動化技術的發展。現在，虛擬儀器技術正在利用ＰＣ范疇以外的最新的技術革新。例如，實時控制與嵌入式控制器也早已屬于特殊程序開發的范圍。現在，工業標準科技的發展，利用更可靠的操作系統、功能更強大的處理器將更高一級的控制和確定性引入到虛擬儀器系統中。這意味著更多的測試和控制工程師們將有新的機會開發更加完善的實時的嵌入式系統。如ＮＩ ＬａｂＶＩＥＷ ＲＴ（實時控制）的軟件即可以進行ＰＣ上的開發，又可以實現實時控制的嵌入式應用系統的開發 。工程師們無需苦于學習即可將自己的知識面擴展到新的應用領域，因為開發軟件本身已包容了新興的計算機技術。
　　
　　網際網絡的潮流將資料共享帶入了一個新的階段，加速了虛擬儀器的網絡技術及遠程監控技術的發展，而這些技術是傳統獨立儀器不可能實現的。虛擬儀器技術可利用網際網絡的功能，將來自測量或控制設備中的資料直接傳送到Ｗｅｂ網頁上，或是用掌上型的數字工具讀取資料，甚至還可以將數據傳輸到手機上。使用虛擬儀器技術，您可以使用網際網絡的強大功能遠距離控制儀器設備，或是與遠在其它辦公地點甚至其它國家的同事合作處理一個項目。

　　２１世紀的虛擬儀器技術
　　
　　未來的這種連通水平將會更高，屆時將賦予模塊化新的定義。隨著網際網絡和無線技術的不斷發展，工程師們不僅能夠重新使用模塊化的組成部分，還可以更方便地在全球范圍內共享知識和經驗——鞏固開發過程每個階段工程師們的努力成果。
　　
　　商業科技的發展浪潮將會繼續，同時也將虛擬儀器技術推向新的領域。因此，性能的提高將節省寶貴的開發及系統整合時間，同時又比傳統儀器測量方案成倍降低成本。沒有人能夠準確地預測未來的虛擬儀器將會發展到怎樣的程度，但可以肯定的是——ＰＣ與其相關的科技將會是虛擬儀器技術的核心。