一、什么是虛擬儀器？為什么選擇虛擬儀器技術(shù)?

  虛擬儀器技術(shù)就是用戶自定義的基于PC技術(shù)的測試和測量解決方案，其4大優(yōu)勢在于：性能高、擴展性強、開發(fā)時間少，以及出色的集成功能。

   1．1 性能高

   虛擬儀器是在PC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全“繼承”了以現(xiàn)成即用的PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件I/O，使您在數(shù)據(jù)導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進行復(fù)雜的分析。隨著數(shù)據(jù)傳輸?shù)接豺?qū)功能的不斷加強，以及與PC總線的結(jié)合，高速數(shù)據(jù)記錄已經(jīng)較少依賴大容量的本地內(nèi)存。以一臺60G的示波器為例，在采用虛擬儀器技術(shù)的情況下，構(gòu)建這樣一臺示波器是相當簡單的，只要將一臺基于PC的數(shù)字轉(zhuǎn)換器放置在PC機中，就能以高達每秒100MB的速度將數(shù)據(jù)導(dǎo)入磁盤。

   虛擬儀器技術(shù)的另一突出優(yōu)勢就是不斷提高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。因特網(wǎng)和越來越快的計算機網(wǎng)絡(luò)時的數(shù)據(jù)分享進入了一個全新的階段，將因特網(wǎng)和NI的軟硬件產(chǎn)品相結(jié)合，您就能夠輕松地與地球另一端的同事共享測量結(jié)果，分享“天涯若比鄰”的便捷。

圖1 虛擬儀器技術(shù)基礎(chǔ)的發(fā)展歷程

   1．2 擴展性強
   NI的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再局限于當前的技術(shù)中。得益于NI軟件的靈活性，只需更新您的計算機或測量硬件，就能以最少的硬件投資和極少的、甚至無需軟件上的升級即可改進您的整個系統(tǒng)。在利用最新科技的時候，您可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品上市的時間。

   1．3 開發(fā)時間少
   在驅(qū)動和應(yīng)用兩個層面上，NI高效的軟件構(gòu)架能與計算機、儀器儀表和通訊方面的最新技術(shù)結(jié)合在一起。NI設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提供了靈活性和強大的功能，使您輕松地配置、創(chuàng)建、部署、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。

   1．4 完美的集成
   虛擬儀器技術(shù)從本質(zhì)上說是一個集成的軟硬件概念。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，但是這些不同設(shè)備間的連接和集成總是耗費大量時間，不是輕易可以完成的。NI的虛擬儀器軟件平臺為所有的I/O設(shè)備提供了標準的接口，例如數(shù)據(jù)采集、視覺、運動和分布式I/O等等，幫助用戶輕松地將多個測量設(shè)備集成到單個系統(tǒng)，減少了任務(wù)的復(fù)雜性。為了獲得最高的性能、簡單的開發(fā)過程和系統(tǒng)層面上的協(xié)調(diào)，這些不同的設(shè)備必須保持其獨立性，同時還要緊密地集成在一起。NI的結(jié)構(gòu)可以使開發(fā)者們快速創(chuàng)建測試系統(tǒng)，并隨著要求的改變輕松地完成對系統(tǒng)的修改。得益于這一集成式的構(gòu)架帶來的好處，您的系統(tǒng)可以更具競爭性，因為您可以更高效地設(shè)計和測試高質(zhì)量的產(chǎn)品，并將它們更快速地投入市場。

圖2 虛擬儀器的應(yīng)用場合

   此外，NI產(chǎn)品的其他獨特之處：

   1、多種產(chǎn)品供選擇：
   面對目前市場上的所有測量軟硬件工具，工程師們要花很多時間去學(xué)習(xí)如何使用它們，所以花時間選擇合適的工具這一點至關(guān)重要。NI為您提供了種類齊全的測試測量硬件產(chǎn)品，從數(shù)據(jù)采集、信號條理、聲音和振動測量、視覺、運動、儀器控制、分布式I/O到CAN接口等工業(yè)通訊應(yīng)有盡有。無論您要進行一個新的項目或進入一個新的領(lǐng)域，簡單易用、界面友好的虛擬儀器軟件都能為您帶來與硬件設(shè)備無縫的集成，結(jié)合NI的測試測量工具，幫助您解決應(yīng)用中的實際需求。因為時間就是金錢，NI的工具能夠維護您的在時間上的投資，幫助您成為一名更高效的工程師。

   2、行業(yè)標準和長期的兼容性
   根據(jù)行業(yè)標準創(chuàng)建的測量和自動化系統(tǒng)能使您在現(xiàn)在甚至是將來都可以節(jié)省開發(fā)和維護的成本。NI深知這一點對用戶來說至關(guān)重要，我們也在積極地參與和推動開放式的行業(yè)標準的開發(fā)。

   NI在致力于提供最先進的技術(shù)的同時保證了系統(tǒng)對之前版本的兼容性，所以工程師和科學(xué)家們可以在相當長的一段時間內(nèi)一直使用同一個解決方案。為了獲得這種長期的解決方案，NI提供了一個軟件構(gòu)架，它包括標準的應(yīng)用程序接口（application programming interfaces，簡稱 API）以便在計算機、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)不斷改進的同時確保兼容性和可擴展性。

   3、全球服務(wù)和技術(shù)支持
   NI在40多個國家設(shè)有分支機構(gòu)，為分布在全球的用戶提供服務(wù)和技術(shù)支持。NI中國和系統(tǒng)聯(lián)盟商所組成的專業(yè)服務(wù)隊伍竭誠與您合作，為您的獨特的應(yīng)用需求設(shè)計出最佳的解決方案。NI的應(yīng)用工程師也可以通過電話、Email和訪問公司的中文網(wǎng)站提供完善的售后技術(shù)支持。

圖3 基于LabVIEW的分布式測量與控制系統(tǒng)

   二、LabVIEW有哪些新的性能？

   在LabVIEW 7 Express的成功基礎(chǔ)上, LabVIEW 7.1使用NI-DAQmx將Express技術(shù)進一步擴展到了Real-Time(實時)、TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)、模塊化儀器、Express VI(快速VI)、用于數(shù)字信號分析儀(DSA)的DAQ Assistant(數(shù)據(jù)采集助手)，以及PDA DMM等方面。同時，LabVIEW 7.1還是LabVIEW RT模塊的最重要的一次升級，它發(fā)布了Execution Trace Toolkit(執(zhí)行跟蹤工具包)和精確的定時循環(huán)，以及臺式PC上的LabVIEW RT模塊。此外，LabVIEW FPGA與PDA模塊的7.1版本為您各種各樣的特性及功能，幫您以前所未有的速度完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。

   使用Express技術(shù)，可以有更多的I/O選擇，更好的運行性能

   1、很容易與各種范圍的I/O信號連接，包括NI模塊化儀器，支持TEDS的傳感器，以及DSA(動態(tài)信號分析儀)

   2、使用比以往快兩倍的數(shù)學(xué)算法及新的開發(fā)工具，快速創(chuàng)建專業(yè)的應(yīng)用程序

   因為有了基于LAPACK/BLAS的數(shù)學(xué)算法以及諸如導(dǎo)航窗口等許多新的工具，您可以發(fā)現(xiàn)開發(fā)快速的顯著變化

   三、什么是PXI?

   PXI是一種專為工業(yè)數(shù)據(jù)采集與自動化應(yīng)用度身定制的模塊化儀器平臺，具備機械、電氣與軟件等多方面的專業(yè)特性。PXI（PCI eXtensions for Instrumentation）充分利用了當前最普及的臺式計算機高速標準結(jié)構(gòu)——PCI。PXI規(guī)范是CompactPCI規(guī)范的擴展。CompactPCI定義了封裝堅固的工業(yè)版PCI總線架構(gòu)，在硬件模塊易于裝卸的前提下提供優(yōu)秀的機械整合性。

   因此，PXI產(chǎn)品具有級別更高、定義更嚴謹?shù)沫h(huán)境一致性指標，符合工業(yè)環(huán)境下振動、撞擊、溫度與濕度的極限條件。PXI在CompactPCI的機械規(guī)范上強制增加了環(huán)境性能測試與主動冷卻裝置，以簡化系統(tǒng)集成并確保不同廠商產(chǎn)品之間的互用性。此外，PXI還在高速PCI總線的基礎(chǔ)上補充了測量與自動化系統(tǒng)專用的定時與觸發(fā)特性。

   總的來說，PXI是一種堅固的模塊化儀器平臺，它提出了基于計算機的高性能標準化測量與自動化方案。以合理的價位提供比原有系統(tǒng)架構(gòu)出色得多的性能。PXI用戶自然地享有很多便利，如廉價、易用、靈活的PC技術(shù)；開放的工業(yè)標準以及與CompactPCI產(chǎn)品的完全互用性。

   四、應(yīng)用實例

   阿爾卡特美國公司是全球領(lǐng)先的世界上電信設(shè)備制造商領(lǐng)導(dǎo)者之一。位于加州佩塔盧馬的接入部，開發(fā)Litespan接入平臺一種光纖數(shù)字環(huán)路載波（DLC）。DLC能夠?qū)㈦娫捁局行臋C房普通銅線上的電話業(yè)務(wù)傳遞到更遠的地方。通過LabVIEW，在相對短的時間內(nèi)開發(fā)了一個全面測試方案。同時測試對每個信道單元的16個ANSI要求的環(huán)路和4條ISDN線路的一個信道單元進行測試時，每項測試所花費的時間為12分鐘。由于一些信道單元需要測試某個溫度范圍內(nèi)的狀況，因而整個測試需要幾天的時間。

   Allen Klein美國阿爾卡特公司Litespan硬件質(zhì)量部的一位工程師，在程序中增加了一項功能，使得測試可以全天進行，甚至在周末也行。這項功能極大地擴展豐富了測試平臺，提高了測試效率。