記得美國國家儀器公司（NI）剛剛推出虛擬儀器時，很多競爭公司乃至許多青睞于臺式儀器的用戶都不屑一顧，直到去年，我在采訪過程中，還聽到有專家聲稱虛擬儀器派不上大用場！可就在不久前，NI虛擬儀器卻又捧得了《電子工程專輯》舉辦的ACE大獎，也就是說，還是得到了眾多中國工程師的積極肯定。那么，虛擬儀器在中國究竟應(yīng)用得怎么樣，發(fā)展前景又如何，帶著這一連串的問題，我接連參加了兩次NI公司舉辦的研討會，也接觸了不少用戶，通過了解，發(fā)現(xiàn)上述觀念可能需要更新！ 　　日前，NI公司在中國電子業(yè)比較繁榮的十個城市舉行了聲音振動測量和分析專業(yè)巡回研討會。會上，該公司負(fù)責(zé)深圳和福建地區(qū)的工程師周林介紹說：“目前NI的虛擬儀器已經(jīng)覆蓋到了幾乎所有的測試領(lǐng)域”。從納斯達(dá)克的年報分析來看，NI的虛擬儀器的銷售也確實取得了不俗的業(yè)績。這幾年，年度復(fù)合增長率都超過了15%，而在亞太區(qū)則超過了20%，中國區(qū)的增長甚至更高。 　　周林介紹說，NI的振動分析已經(jīng)應(yīng)用于許多大型項目。在剛剛通車的深圳西部通道橋身上，就安裝了由NI公司設(shè)計提供的監(jiān)控系統(tǒng)。通過橋身和橋墩上安裝的數(shù)百個不同用途的傳感器，將大橋的各部位的振動信息和加速度信息送回測試監(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)。“由于采用了該標(biāo)準(zhǔn)，無需傳感器校準(zhǔn)，所有傳感設(shè)備的位置都可以自動建立，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)中需要逐個校準(zhǔn)，而該系統(tǒng)中任何傳感器都可以隨時互換，”周林說?！傲硗猓琋I的動態(tài)信號采集平臺中的另一個特點是含有信號調(diào)理功能，這樣，所有的傳感源都可以直接送入平臺進(jìn)行處理，而無需在通過放大器等對信號進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)理”，周林補充說。 　　系統(tǒng)信息采集平臺利用NI的CompactRIO。比較適合于惡劣的環(huán)境，可以實現(xiàn)50g的振動等級，動態(tài)范圍大于110dB?！癗I這種大型系統(tǒng)的通道數(shù)量目前可以實現(xiàn)多達(dá)5000個，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。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，時域小波分析，以及特別實用的自回歸模型檢測。他還說，“對于許多裂變沖擊信號來說，因為沖擊信號具有很寬的譜域，幾乎呈均勻分布，用常規(guī)的時域和頻域分析都無法奏效，而NI的自回歸模型分析最有效。”通過現(xiàn)場試驗，發(fā)現(xiàn)利用自回歸模型檢測時，一般用4到5次回歸即可得到穩(wěn)定的結(jié)果。 　　類似這樣的大型動態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)很多，比如大亞灣核電站反應(yīng)堆的檢測等。另外，研究發(fā)現(xiàn)，電網(wǎng)系統(tǒng)業(yè)可以利用NI的設(shè)備來構(gòu)建預(yù)測系統(tǒng)，現(xiàn)在已有大型電網(wǎng)成功預(yù)測的經(jīng)驗，即對整個電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行建模，而當(dāng)系統(tǒng)崩潰前，都會有一些非穩(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。“目前音頻測試方面遇到許多挑戰(zhàn)，主要包括需要更多的通道數(shù)，更快的測試速度，更高的測試精度，以及更廣泛的易用性”，NI公司的工程師楊誠認(rèn)為。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，NI公司具備了完整的解決方案。首先是NI具有高質(zhì)量的激勵源，包括單音、白噪聲、Chirp、多音正弦、步進(jìn)頻率正弦等。“NI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試能力，可以方便地實現(xiàn)激勵與相應(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”，楊誠介紹說。 　　目前很多大型的專業(yè)級音響設(shè)計公司都采用了NI的聲學(xué)測試解決方案。包括著名的Bose，Philips和Sony等。楊誠介紹說，過去Sony采用傳統(tǒng)的臺式儀器解決方案，單套成本達(dá)到23000美元以上。而利用NI公司的PXI4461和開關(guān)矩陣模塊PXI2593進(jìn)行升級后，成本降低到9000美元左右。同時測試速度還提高了5倍左右。 　　在普通的消費品生產(chǎn)領(lǐng)域，似乎NI的模塊化測試系統(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，在某工廠的小型風(fēng)扇檢測中，采用了NI的模塊化測試系統(tǒng)，在大大提高測試速度并節(jié)省人力成本的同時，使測試結(jié)果的置信度獲得了數(shù)量級的提升。而在之前，生產(chǎn)質(zhì)量檢測只能依靠人工的方法，即通過聽風(fēng)扇的噪音來判斷。由于生產(chǎn)車間的噪音高，還必須建造專門的試音室。測試結(jié)果則依賴于測試人員的經(jīng)驗，通常還會產(chǎn)生較大的誤差。他還介紹了一個硬盤檢測的案例。傳統(tǒng)上，都是依靠人工聽取磁頭讀取數(shù)據(jù)的噪聲來判斷硬盤的質(zhì)量。而利用NI的測試解決方案，加上AR分析模型以及誤差預(yù)測法，實現(xiàn)了對非平穩(wěn)事件的準(zhǔn)確篩選檢測。 　　出了直接用戶之外，許多從事專業(yè)測試的電子公司都也將虛擬儀器作為一個重要的業(yè)務(wù)分支。來自深圳捷測電子公司工程部的萬平經(jīng)理認(rèn)為，NI的虛擬儀器具有不少特點。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電子作為為用戶提供測試解決方案的專業(yè)測試公司，在為用戶設(shè)計的方案中，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”，萬平說。