虚拟仪器的前世今生

【编者按】美国国家仪器公司提出的虚拟测量仪器(VI)概念，引发了传统仪器领域的一场重大变革，使得计算机和网络技术得以长驱直入仪器领域，和仪器技术结合起来，从而开创了"软件即是仪器"的先河。

在说虚拟仪器之前，让我们先回顾一下仪器仪表行业的发展历史。在20世纪50年代之前，人们依靠模拟测量仪器和技术帮助开展研究和测量工作，这类仪器属于电磁机械式，依靠指针来反馈测量结果，精准度不高。50年代之后，数字仪器开始登上历史舞台，取代了模拟仪器技术。数字信号和数字测量结果的出现，让测量信息的反馈变得准确而直观，是历史的一大进步。70年代之后，智能仪器开始出现，因为结合了计算机技术，使得测量结果可以同步实现运算、判断、存储及自控，在测量的速度和精度方面更是实现了质的飞跃。至于虚拟仪器的概念，其实最早是与智能仪器一并提出的，只是囿于技术等原因没有能够迅速实现。而在当今，随着PCI总线方式、并行口式、GPIB总线方式、VXI总线方式和PXI总线方式这五种虚拟仪器技术的发展与成熟，对人类在其他科学领域的研究和工业实践起到了积极的促进作用，并改写了仪器仪表产业发展格局。

虚拟仪器的发展，是与虚拟现实技术的发展紧密联系在一起的，并适用于当今越来越复杂的测试需求。虚拟仪器技术突破了传统电子仪器以硬件为主体的模式，将日益普及的计算机技术与传统的仪器仪表技术结合起来，使用户利用计算机、软件和极少的必需硬件，就可在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板，使用者通过鼠标和键盘操纵面板上的虚拟按钮、开关、旋钮来实现传统仪器的各种功能操作，通过面板上的虚拟显示屏、数码显示器和指示灯了解仪器的状态读取或打印测量结果，方便灵活地完成测试测量数据的采集、分析、判断、显示及存储等。它的不同功能模块可以让用户自由地对仪器进行定义，并且可以组合成为多种不同仪器，这让它在具体使用中具有了突破性的功能。因为基于计算机技术，虚拟仪器具有数据共享、使用灵活、携带方便、扩展性强和无缝集成的特点，使用范围日益广泛。

对于全球虚拟仪器产业来说，作为其诞生地，美国同时也是全球最大的虚拟仪器制造国。生产虚拟仪器的主要厂家有NI、HP等公司，目前生产数百个型号的虚拟仪器产品，在国际市场上有较强的竞争力，并且早已进入中国市场。相比较而言，中国国内虚拟仪器研究的起步较晚，最早的研究也是从引进消化NI的产品开始，但经过多年研究，我国已经在虚拟仪器开发方面形成了自己的特色。随着我国国民经济的持续快速发展，加快了企业的技术升级步伐，各行各业对于先进仪器设备的需求更加强劲，为虚拟仪器在我国的普及奠定了良好的基础。

虚拟仪器基于PC的特性，使得它的发展之路始终与计算机技术紧密结合在一起。在接下来一段时间，可以预计，虚拟仪器将向网络化、智能化和标准化的开放式体系结构发展。虚拟仪器的网络化发展，将为其提供更为强大的设备联网能力，克服了一般虚拟仪器将测试仪器的三大功能模块都局限在单一计算机上的缺点，从而完成更加复杂的环节和程序的综合测量计算，并且具备为用户提供更多的数据参考能力。智能化则将赋予虚拟仪器更多的实用功能，结合PC系统，将使得未来的测试测量工作更加准确而高效，并且同步实现在更加复杂情况下的测试测量工作，追求测试测量的更高精确度。而标准化将使得虚拟仪器产业得到整合和规范，使得不同仪器之间的测量参数和结果可以通过多种总线方式得以共享，而这本身就是虚拟仪器基于PC技术的一大优势。此外，随着PC移动终端的技术发展，虚拟仪器技术还将面临着多元化的发展趋势。

在虚拟仪器技术中，软件是关键，而软件在智力资源丰富的条件下可以得到快速发展，这对于我国研究虚拟仪器是一个利好方面，可以帮助我们缩短与国外水平的差距。OFweek工控网认为，可以预见在下一个十年，随着人类科技的不断发展，以及计算机技术的更新换代，基于PC技术的虚拟仪器将对科学技术的发展和国防、工业、农业生产等方面产生不可估量的影响，更将为中国制造2025规划提供强大助力，为此，业界同仁需要共同努力。

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