NI:面向測試儀器的革新
所謂革新是革除舊的,創造新的技術或事物的行為。NI公司的歷史已為很多人所熟知,作為一個從三個人團隊成長起來的美國式高科技企業,從三十多年前的誕生日起,致力于以圖形化系統設計和測試開發工具來推動工業的革新。在2012年11月舉辦的第十四屆NIDays全球圖形化系統設計盛會中國站期間,NI再次向業界傳達了其最新前沿技術信息以及在測試測量、控制和設計領域的應用革新,直指“儀器變革進行時”的主題。
在IT產業快速發展的今天,人們感受到的是信息發展給制造業帶來的巨大影響,在競爭激烈的信息化時代,如何使企業降低成本,加速產品上市時間成為了一門新課題。NI立足于幫助工程師加速創新,延續摩爾定律在測試測量領域的長期發展,將通用技術及應用通過模塊化設計進行簡化,幫助工程師解決了這一難題。其長期以來的創新成果為測試測量、設計和控制系統領域的發展帶來了革命性的改變。
不是傳統儀器
早在1986年,NI就發明了LabVIEW,在儀器領域第一次引入了“虛擬儀器”的概念。虛擬儀器的問世,立足于工程師創新的思想,實現了讓使用者自己構建測試系統的終極目標。它的測試模塊不僅具有同傳統儀器一樣的功能,而且工程師可以通過LabVIEW把模塊組合成他們想要的儀器。
這種超前的工程創新理念至今依然領先。隨著用戶需求逐漸向著多樣化、個性化的方向發展,傳統儀器設備商在箱式測量儀中集成了太多的功能,所以使產品變得非常復雜。而虛擬儀器,通過模塊化的方式以軟件定義為手段,將儀器的功能完全交給了最終用戶來進行定義,實現了簡化應用。同時,其成本極大地低于傳統儀器,這也成為了有別于傳統儀器的重要優勢。
圖形化系統設計是一個集成的軟硬件平臺,它構建了強大的生態系統,幫助工程師克服了從開發到實現的挑戰,提供了面向設計、原型、發布應用的統一平臺。它能夠使工程師更快的集成實際信息以便更早檢測出錯誤,重復利用代碼,實現效率的最大化;從計算技術中迅速獲益;通過超越傳統設計的方法,優化系統性能。LabVIEW作為圖形化系統設計方法的核心,為用戶提供了一個由高效軟件和可重構硬件組成的開放式平臺,幫助客戶輕松實現實際的系統功能,加快系統的開發進程。
LabVIEW經過26年的不斷發展,幫助了工程師和科研人員提高了開發效率并加速應用創新。今年NI推出了LabVIEW2012新版本,其最大特點就是更加強調用戶使用體驗。新版LabVIEW在用戶體驗方面做出了明顯的改進,擁有更多的設計模塊與范例庫。隨著平板電腦的普及應用,LabVIEW已經實現了工程師使用平板電腦對現實應用中的測試測量應用的數據進行監控。據了解,作為以技術為導向的公司,NI每年都將超過16%的盈利投入到市場研發活動中,持續在R&D部門投資,不斷推出新產品,其新產品推出的速度大概是對手的五到十倍。
重新定義射頻測試
傳統的射頻測試需要矢量信號發生器、矢量信號分析儀和測試設備通信模塊三大硬件測試產品配合使用。隨著技術發展的日新月異,NI射頻和微波測試經理Erik先生認為傳統射頻測試已經不能滿足用戶的需求,而是需要一種新的解決方案替代。新的解決方案需要在RF指標方面有所提升,產品體積更加小巧,速度更加快捷并且成本更低,同時要能夠將多功能儀器進行集成,能夠快速支持不斷演進的無線標準,滿足用戶的所有自定義需求。
基于對用戶需求的把握,在本屆NIDays上,NI重新定義射頻測試,發布了全球首臺矢量信號收發儀(簡稱VST)。Erik先生介紹,VST中集成了射頻發生器、分析儀以及一個高速數字化I/O端口,內嵌向用戶開放的FPGA設計芯片。用戶通過軟件化設計,在一臺測試設備中就實現了RF信號發射、接收和實時信號處理與控制功能,大幅提升了測試效率,進一步體現了NI軟件設計儀器的創新理念。
VST的核心在于它是基于LabVIEW FPGA架構。NI亞太區市場總監朱君女士介紹,VST在研發過程中克服的最大困難是將軟硬件技術相結合,其中軟件代碼都是從零編寫,使軟件應用達到更好的效果是研發人員專注的重要課題。在商用現成的射頻測試儀器中,FPGA可以滿足用戶對于速度和靈活性的需求;在高層中,FPGA是可編程的硅芯片,可以通過軟件開發環境的配置實現自定義硬件環境。
對于不熟悉FPGA編程的射頻測試工程師而言,在初次使用中不需要有后顧之憂。由于LabVIEW在2003年起實現了對FPGA實時系統進行圖形化編程,它能夠清楚地表現并行架構和數據流,非常適用于FPGA程序的辨析,不論有沒有傳統FPGA設計經驗都能高效運用可重新配置硬件功能。作為系統設計軟件,LabVIEW能夠混合處理FPGA和微處理器上的數據,用戶無需擁有淵博的計算架構和數據處理知識即可實現,這點對于現代通信測試系統的裝配尤其重要。
由于VST具備了快速的測量速度和小巧的生產測試儀器組成結構,同時還擁有研發級箱型儀器的靈活性和高性能。它可以用來測試各種標準,包括最新WIFI標準802.11ac。用戶通過使用NI PXI架構的矢量信號收發儀與NI LabVIEW FPGA模塊,構建靈活的自定義WLAN測試系統,相比堆疊式儀器,可縮短200倍的測試時間。減少了用戶的成本,同時也提升了設備特性。據朱君女士透露,NI未來還將更好的利用摩爾定律,在該款VST的基礎上,繼續創新,帶寬、頻譜范圍等性能也會實現進一步的擴展。
服務于行業的解決方案
NI在測試測量領域擁有多項針對最終用戶和行業應用的技術和產品創新,近幾年主要涉及到的行業有能源電力、軌道交通、國防與航空航天、工業控制、機器人等行業。
在數據采集方面,通過NI模塊化硬件和軟件平臺,綜合實現了建筑結構監測中的各項技術,如各種模擬、數字及光纖光柵傳感器采集、振動與模態分析、數據管理等。該平臺在東海大橋、長江隧橋、青馬大橋、青島海灣大橋等結構監控監測系統中得到了成功應用。其平臺的穩定性,保證了在橋梁、基礎設施建設、樓宇等領域長期可靠的結構健康監測。
在NIDays的行業應用展區,針對能源行業的解決方案由NI合作伙伴上海遠寬能源科技有限公司推出的基于StarSim控制與仿真軟件平臺。它是一款與LabVIEW無縫結合的電力電子仿真軟件。它與傳統的離線型仿真軟件最大的不同是,它利用專門的仿真算法解決了電力電子系統實時仿真的難題,幫助客戶利用NI的實時運算平臺及PXI實現了電力電子系統硬件的在環仿真。
除此之外,還有采用LabVIEW軟件利用語音識別進行智能電話撥號以及判斷歸屬地的應用演示;飛機操縱桿控制升降舵的硬件在環測試;LabVIEW讓IPad或平板電腦變身移動HMI進行便攜式測量;產線上智能手機快速多指標測試;汽車發動機控制開發和燃燒分析系統等。有趣的是,NI通過LabVIEW軟件及硬件產品,在展示區域設置了微博互動及NI拍照機的活動區,讓參會者身臨其境的感受NI技術和產品的應用無處不在。

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