測試測量儀器行業技術發展趨勢

      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（jiē）段。 
　　首先要提到的是安捷倫科技,盡管（guǎn）該公司一度認為（wéi）PXI並非測試測量技術的未來趨勢,但卻在去（qù）年底發起了針對該（gāi）項技術方案供應商的兩起收購（gòu）(Acqiris和PXIT),並於2007年3月底宣布加（jiā）入PXI聯盟。值（zhí）得注意的還有泰克公司,在NI公司的協助（zhù）下,這家示（shì）波器領導廠商在其TDS1000B、TDS2000B和DPO4000係列數（shù）字存儲（chǔ）示（shì）波器（qì）中（zhōng）采用了由NI提供的交互式測量軟件（jiàn）,幫助工程師可以（yǐ）輕鬆地在PC上（shàng）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（cháo）流,在2006年12月推出了符合PXI標準的產品線。 
　　上（shàng）述案例表明,以軟件（jiàn）為中心並配（pèi）合模塊化I/O硬件的方式已經漸漸成為測試測（cè）量儀器行業的一個趨勢,而（ér）這正是NI一直（zhí）以來（lái）就在大力推（tuī）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（yǔ）業界（jiè）媒體（tǐ）見麵時表示,"在NI提出‘虛擬儀器（qì）技術’這一概念（niàn）的時候,許多人（rén）都認為它（tā）不可能成為主流技術。而今天菠萝蜜视频在线观看看到的卻是,VI不但成（chéng）為了測試測量行業的發展方向,而且（qiě）很顯然,測試測量行業已經進入儀器（qì）技術（shù）2.0(Instrumentation2.0)的時代。"Instrumenation2.0借用了最近非常紅火的web2.0的概念,都（dōu）突出了用戶對數（shù）據的掌控和對自（zì）定義的強烈需求。 
　　以軟件為中（zhōng）心,模塊化硬件相（xiàng）結合 
　　在最短時間內為產品增加盡可能多的新功（gōng）能,這似乎（hū）已經成為電子係統設計工程師們目（mù）前所麵臨的最（zuì）大挑戰。測試係統（tǒng）必須緊跟待測產品技術的發展,但是待測係統複雜度的提高和對（duì）測試時間（jiān）的要（yào）求使得傳統測試技術在滿足"過分的"測試需（xū）求方麵越來越顯得力不從心（xīn）。在傳統測量儀器技術下,工程師們隻有兩個選（xuǎn）擇（zé）:要麽為（wéi）該產品開發專用的測試解決方案,要麽使用（yòng）通用的（de）測試儀器。但是,專用（yòng）係統的價格昂貴,而通用儀器卻很難達到測試要（yào）求。 
　　"兼容以上兩種方案的優勢,以軟件為中心的係統（tǒng）開啟了一個新的時代。這種方式（shì）能為設計和測試工程師提供效率最快（kuài）、性價比最高的途（tú）徑來創建他們自定義（yì）的儀器係統。"朱君表示,"它就是儀器技術2.0。" 
　　簡單來（lái）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（dài）而言的:在後（hòu）一（yī）種方式下,硬件本身和其具備的分（fèn）析功能都是由儀器（qì）供應（yīng）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（lián）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（shī）可以利（lì）用軟件來設計自己的用（yòng）戶界麵並自定義測量任務,獲得所需的分析結果。 
　　以軟件為核心並不代表（biǎo）硬件已經無足輕（qīng）重,隻有對數據進行（háng）高（gāo）質量（liàng）的數（shù）字化和快速傳輸才能在軟件平台上真（zhēn）正實現（xiàn）精（jīng）確分析的能力。模塊化的I/O硬件技術的飛速發展為數據采集提供了可（kě）靠保證,工程師們可以采用通用的模（mó）塊化硬件來構建測試係統。"相比傳統儀器技術,儀器（qì）技（jì）術2.0賦（fù）予了他們更大（dà）的自主權和靈活性---在一個強大的應用軟件平台上（shàng）,選擇（zé）符合需求的硬（yìng）件,即可實現更多可擴展的測試功能。"朱君說。 
　　朱（zhū）君表示,儀器技術2.0的包括以下幾項必備（bèi）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（qì）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（jiàn）和PXI等技術的原因。 
　　F1:儀器技術1.0與儀器技術2.0比較 
　　組成部分與必備要素 
　　虛擬儀器技術的概念已經在市場（chǎng）上獲得了廣泛認同和采用,同時驅動（dòng）其進步的（de）因（yīn）素（sù）仍在不斷發（fā）展中。因此（cǐ）,理所當然的,虛擬儀器（qì）技術仍將（jiāng）不斷獲（huò）得新的飛躍:硬件方麵,數據轉換器(ADC)、數據總線/總線架構以及處（chù）理器技術功不可沒;軟件方麵,LabVIEW圖形（xíng）化編（biān）程環境已經日益成為最普遍的應（yīng）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（de）高性能ADC。但是很顯（xiǎn）然,對於出貨量相對較（jiào）少的測試測量行業而言,ASIC方案的成本較高。隨（suí）著ADC不斷進入更多的（de）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（gòu）提供足夠的性能,還由於大（dà）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（cún）在著"雙高問題"---在提供高帶寬的同時,延遲時間（jiān）也居高不下。但不幸的是,大多（duō）數情況下常常被忽略的延遲會對某些測試應用產生直接（jiē）作用,影響指令（lìng）在總線節點（diǎn）之間的傳輸速度。另外,各種（zhǒng）各樣的總線還（hái）存在著五花八門的要求。例如,千兆級以太網傳輸速度很（hěn）高,但是每次改變都需要重新編寫軟件;GPIB沒有這種麻煩,但卻需要（yào）購買（mǎi）控製器……諸如此類不一而足（zú）。"這使得在帶（dài）寬（kuān）和延遲兩方麵性能都出色的PCI/PXI總線（xiàn）能夠輕鬆勝出??被PC行業的廣泛（fàn）采用已（yǐ）經說明（míng）了該項（xiàng）技術的優越性。"朱君說。 
　　多核處理器技術（shù）也是儀器技（jì）術發展的助推劑。作（zuò）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（néng）依然沿著摩爾（ěr）定律的步伐穩步前進。Intel公司更（gèng）宣布將在2011年推出80核處理（lǐ）器的計劃,屆時將（jiāng）能夠（gòu）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（zhǐ）出（chū）,與1.0方式相比,儀器技術2.0方式對於軟（ruǎn）件具有非常高的要求。為了充分融合以上（shàng）硬件技術,一（yī）個強大的應用軟件必須要滿足以下（xià）要求:提供強大的分（fèn）析能力---包括內置分析庫核與第三方軟件工具之間的開發（fā）連接性;讓用戶可以自由選擇最適合需求的總線支持各種（zhǒng）總線技（jì）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（xiào）編程,需要開發全（quán）新（xīn）的（de）編譯器來解決並行架構的開發挑（tiāo）戰。 
　 LabVIEW已經具（jù）有上述能力。與PLC組態軟件、C文本語言的特性不同,這（zhè）是一款圖形化的（de）編（biān）程軟件平台（tái）。自（zì）1986年推出（chū）以來,LabVIEW不斷增加即拖即用的分（fèn）析函數（shù）,現已包含500多個內（nèi）置（zhì）的數學、信號處理和分（fèn）析（xī）函數,並（bìng）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（shī）們可以（yǐ）選擇更高效的句法。該軟件（jiàn）不僅支持所有總線技術和各種操作係（xì）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NIDays上,NI還就將並行的兩個程序自動配置到雙核處理器中（zhōng）進行了相關演示。朱君指（zhǐ）出,幾乎所有的編程（chéng）軟件都是串行（háng）架構,而LabVIEW一開始就是一款並行架構的編程（chéng）軟件。"如果程序裏有多個並行循環（huán）,LabVIEW會（huì）自動在多核間分配任務。"她（tā）說,"從單核（hé）升級到多核,用戶無（wú）需（xū）改變（biàn）代碼即可享受（shòu）到（dào）多（duō）核（hé）技術帶來的好處。" 
　　"盡管（guǎn）不同的（de）行業有不同的發展道路,但共同的一點（diǎn）卻是用（yòng）戶對自定義的要求愈加普（pǔ）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（tā）們所（suǒ）需的自定義和最優化結果。"