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软件即仪器,虚拟仪器会取代传统仪器吗?

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interview|  楼主 | 2012-11-19 22:16 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
多年来,虚拟仪器的概念已经被更多的科学家和工程师及院校的师生所熟知。虚拟仪器已经广泛的应用在数据采集、仪器控制、工业过程监控和实验室自动化测量领域。虚拟仪器是充分利用计算机技术,并可由用户自己设计、自己定义的仪器。软件技术是虚拟仪器的核心技术。虚拟仪器由用户定义,而传统仪器则功能固定且由厂商定义,而传统仪器提供了特定的测量。这就引出了一个问题,“虚拟仪器会取代传统仪器吗?”
你同意以下哪种观点?
它们之间存在着各自不同的特点和特性。未来,它们之间的关系仍旧是良好的一种互补关系。OR
数字化是仪器仪表的发展趋势,如民用电度表、照相机等一样,传统仪器终将被虚拟仪器取代。

相关资料1
虚拟仪器和传统仪器的比较   
作为全球虚拟仪器技术的领导者,NI仅在2004年就为客户提供了超过6,000,000套虚拟仪器测量设备。25年来,工程师使用虚拟仪器技术将灵活的软件以及PC技术的强大功能引入测试、控制和设计应用,从而使得在直流(DC)至2.7GHz的范围内可以进行精确的模拟和数字测量。本文阐述了虚拟仪器技术和传统仪器之间的兼容性和区别。


什么是虚拟仪器?它与传统仪器有何不同?


虚拟仪器由用户定义,而传统仪器则功能固定且由厂商定义。
每一个虚拟仪器系统都由两部分组成——软件和硬件。对于当前的测量任务,虚拟仪器系统的价格与具有相似功能的传统仪器相差无几,甚至比它少很多倍。而且,由于虚拟仪器在测量任务需要改变时具有更大的灵活性,因而随着时间的流逝,节省的成本也不断累计。


不使用厂商定义的、预封装好的软件和硬件,工程师和科学家获得了最大的用户定义的灵活性。传统仪器把所有软件和测量电路封装在一起利用仪器前面板为用户提供一组有限的功能。而虚拟仪器系统提供的则是完成测量或控制任务所需的所有软件和硬件设备,功能完全由用户自定义。此外,利用虚拟仪器技术,工程师和科学家们还可以使用高效且功能强大的软件来自定义采集、分析、存储、共享和显示功能。


这里有一些体现虚拟仪器灵活性的例子:


1.一个应用,不同的设备


在这个例子中, 一位工程师正在实验室的台式计算机PCI总线上使用NILabVIEWM系列DAQ设备开发一个应用程序,以创建一个直流(DC)电压和温度测量应用。在完成了系统构建之后,他需要在一个生产层PXI系统上配置应用程序以完成新产品的测试。或者,他可能需要应用程序具有便携性,所以他选择了NI USB DAQ产品来完成任务。在这个例子中,无论是何种选择,在这三种情况下,他都可以仅在同一个程序中使用虚拟仪器而无需改变代码……(参与投票,赢取奖励!阅读全文及参与有奖投票(即奖励30元)请访问电子电气工程人脉社交网站
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2.许多应用程序,一个设备


假设有另外一个工程师,刚刚完成了一个利用最新的M系列DAQ设备和积分编码器测量电机位置的项目。他的下一个项目是监视和记录这个电机的功率。即使任务完全不同他也可以重用同样的M系列DAQ设备。他所需要做的就是使用虚拟仪器软件开发出新的应用程序。此外,如果需要的话,项目既可以与一个单一的应用程序结合也可以运行在一个单一的M系列DAQ设备。


与传统仪器相比,虚拟仪器硬件性能如何?


NI致力于使用诸如MicrosoftIntelAnalogDevicesXilinx以及其他公司的商业可用技术:NI使用Microsoft在操作系统(OS)和开发工具方面的诸多技术;在硬件方面,NI则基于Analog DevicesA/D转换器方面的研究成果……(参与投票,赢取奖励!阅读全文及参与有奖投票(即奖励30元)请访问电子电气工程人脉社交网站
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相关资料2       Vishay       LabVIEW系统设计软件对数字开发的影响  
概览


长期以来的预测趋势揭示了整个系统设计流程中的设计和测试趋于统一,这两个先前独立的功能将被集成在一起。集成功能的明显优势在于缩短了投入市场的时间并获得更好的整体质量,而这些优势都归功于在创建设计的同时集成了测试定义和实现。在系统设计过程中,从仿真到实现以及最终系统部署,都可以对这些早期测试平台进行重用。


为了真正实现设计和测试统一,尤其对于类似RF通信等复杂功能,需要在测试和实现的设计生命周期的所有阶段都能够有效执行所选的系统设计软件和语言。在这之前,用于系统仿真或设计与用于系统实现的工具及技术存在很大不同。此外用于设计和实现的工具和语言通常不同于测试中使用的工具。这将导致不同功能团队使用不同的工具,将增加交流的复杂程度并降低设计和测试中可重用代码的流动性。这些因素都是实现设计和测试统一的主要障碍,因此理想的系统设计软件需要提供单一语言用于仿真、实现和测试,并在所有设计阶段和功能间最大化代码重用。


减少限制的传统方法


通常能够跨越设计过程各个阶段和功能的工具都尝试着减少每个阶段和功能之间的限制,而不是创建可跨越所有阶段和功能的单一环境和语言。例如,在新兴的RF通信标准开发中,通信系统设计专家可能会使用纯数学算法对通信流进行建模和仿真。为了测试模型,设计人员可能会创建自定义的测试平台或者重用合规套件对工业标准协议进行测试。


当设计功能达到要求时,从设计到实现的传统转换方**将算法交给其它组,并通过手动方式将数学算法转换为程序实现,通常将根据实现的执行要求使用ANSI CHDL语言……(参与投票,赢取奖励!阅读全文及参与有奖投票(即奖励30元)请访问电子电气工程人脉社交网站
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此外需要转换测试平台本身,该转换步骤需要具有不同技能的其他组实现,并且任何转换中丢失的部分都可能导致新缺陷或测试覆盖度降低。即使初始转换阶段可能不够复杂,但该问题会随着重新定义设计或发现程序实现缺陷等变得更加复杂。设计算法和程序实现的分离将导致“查找并修复”开发周期变慢。


为了缓解部分问题,一些工具可提供自动代码生成步骤以便帮助仿真至ANSI CHDL的转换。虽然该过程有利于将算法设计迁移至处理器或现场可编程门阵列(FPGA),但仍需要由熟悉ANSI CHDL的开发人员进行部署和调试设计。可能不会存在完美的原始设计,而自动代码生成也会存在缺陷。


LabVIEW所提供的单工具方法


替代方法将利用到NILabVIEW系统设计软件,通信设计人员可以使用LabVIEW对通信流进行建模,然后实现测试平台。当满足设计和测试要求后,系统设计人员仅需将设计算法的终端直接重新设定为处理器或FPGA以用于具体程序实现。从最初的实验性设计到最终程序实现,系统设计人员可以使用相同的环境、算法以及调试和测试方法。该方式可以最大化技能和算法重用,同时最小化转换错误和查找修正周期数。


既然在设计、实现和测试中重用相同算法而无需独立的代码生成步骤可提供各种优势,那么为什么其他系统设计软件不直接使用重用的方法?这主要是由于一些历史原因导致了该情况的出现。大多数系统设计软件最初用于仿真空间,并且该仿真已为系统行为的时域验证进行优化,然后向程序实现方向发展。LabVIEW核心为系统实现,并朝设计和仿真方向发展。其编程语言、环境以及更重要的IP/算法模块是为了在处理器和FPGA上以实时速率进行编译和执行而设计的。


除了实现算法重用,LabVIEW的程序实现传统很大程度上对部分仿真-时间活动进行了加速。例如,LabVIEW可将台式机算法完整编译为专用处理器的机器代码。对于纯功能DSP类型算法,系统设计人员将以相对于连续时域仿真方法的更快速度对算法进行实现和调试。与用于终端FPGA的设计仿真相比,该优势尤其明显。LabVIEW可支持位及周期精度仿真的预期形式。在特定情况下功能测试通常能满足需求,但LabVIEW可将速度提高多个数量级,主要原因为功能代码已为本地功能执行进行了完全编译和优化,而不再仅仅是“仿真”。相对于较慢的仿真算法,在仿真中重用快速的实现算法更具实际用途.……(参与投票,赢取奖励!阅读全文及参与有奖投票(即奖励30元)请访问电子电气工程人脉社交网站
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