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用得怎么樣，發展前景又如何，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，發現上述觀念可能需要更新！ 　　日前，NI公司在中國電子業比較繁榮的十個城市舉行了聲音振動測量和分析專業巡回研討會。會上，該公司負責深圳和福建地區的工程師周林介紹說：“目前NI的虛擬儀器已經覆蓋到了幾乎所有的測試領域”。從納斯達克的年報分析來看，NI的虛擬儀器的銷售也確實取得了不俗的業績。這幾年，年度復合增長率都超過了15%，而在亞太區則超過了20%，中國區的增長甚至更高。 　　周林介紹說，NI的振動分析已經應用于許多大型項目。在剛剛通車的深圳西部通道橋身上，就安裝了由NI公司設計提供的監控系統。通過橋身和橋墩上安裝的數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控系統。在系統中，采用了由NI公司提出的IEEE1451.4混合模式通信協議和TEDS格式智能傳感器接口標準。“由于采用了該標準，無需傳感器校準，所有傳感設備的位置都可以自動建立，具有易安裝、配置、維護和擴展的潛力，即插即用，更重要的是，在一般的系統中需要逐個校準，而該系統中任何傳感器都可以隨時互換，”周林說。“另外，NI的動態信號采集平臺中的另一個特點是含有信號調理功能，這樣，所有的傳感源都可以直接送入平臺進行處理，而無需在通過放大器等對信號進行進一步的調理”，周林補充說。 　　系統信息采集平臺利用NI的CompactRIO。比較適合于惡劣的環境，可以實現50g的振動等級，動態范圍大于110dB。“NI這種大型系統的通道數量目前可以實現多達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，系統的數據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。”通過現場試驗，發現利用自回歸模型檢測時，一般用4到5次回歸即可得到穩定的結果。 　　類似這樣的大型動態實時監控系統很多，比如大亞灣核電站反應堆的檢測等。另外，研究發現，電網系統業可以利用NI的設備來構建預測系統，現在已有大型電網成功預測的經驗，即對整個電網的穩態過程進行建模，而當系統崩潰前，都會有一些非穩態的預兆，利用該系統可以成功的提前發現預兆，并采取預防措施，防止系統的全部崩潰。 　　NI公司的虛擬儀器在音頻聲學應用方面也得到了許多應用。“目前音頻測試方面遇到許多挑戰，主要包括需要更多的通道數，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為。為了應對這些挑戰，NI公司具備了完整的解決方案。首先是NI具有高質量的激勵源，包括單音、白噪聲、Chirp、多音正弦、步進頻率正弦等。“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，可以方便地實現激勵與相應的精確比較。另外，多通道中的任意一路都可以作為觸發源，能夠實現穩定的模擬和數字同步”，楊誠介紹說。 　　目前很多大型的專業級音響設計公司都采用了NI的聲學測試解決方案。包括著名的Bose，Philips和Sony等。楊誠介紹說，過去Sony采用傳統的臺式儀器解決方案，單套成本達到23000美元以上。而利用NI公司的PXI4461和開關矩陣模塊PXI2593進行升級后，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領域，似乎NI的模塊化測試系統應用更加廣泛，比如一些產品的出廠篩選應用。NI公司的技術主任張南雄介紹說，在某工廠的小型風扇檢測中，采用了NI的模塊化測試系統，在大大提高測試速度并節省人力成本的同時，使測試結果的置信度獲得了數量級的提升。而在之前，生產質量檢測只能依靠人工的方法，即通過聽風扇的噪音來判斷。由于生產車間的噪音高，還必須建造專門的試音室。測試結果則依賴于測試人員的經驗，通常還會產生較大的誤差。他還介紹了一個硬盤檢測的案例。傳統上，都是依靠人工聽取磁頭讀取數據的噪聲來判斷硬盤的質量。而利用NI的測試解決方案，加上AR分析模型以及誤差預測法，實現了對非平穩事件的準確篩選檢測。 　　出了直接用戶之外，許多從事專業測試的電子公司都也將虛擬儀器作為一個重要的業務分支。來自深圳捷測電子公司工程部的萬平經理認為，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擴展功能等，因而在嵌入式系統設計中頗具吸引力。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。“捷測電子作為為用戶提供測試解決方案的專業測試公司，在為用戶設計的方案中，已經大量地采用了虛擬儀器，基本都獲得了較好的應用”，萬平說。