不断提高的商业化A/D和D/A转换器
虚拟仪器技术发展的另一个动力是出现了高性能、低成本的A/D和D/A转换器。移动电话和数字音频等应用不断地推动这些技术的发展。虚拟仪器技术硬件可以利用大量生产的芯片作为测量的前端组件。这些商业化技术按照摩尔定律发展——每18个月性能提高两倍——而专用的转换器技术则发展得非常慢。它们的性能提高如图2所示。
最后,由于能提供直观的界面来设计定制的仪器系统,系统设计软件也推动了虚拟仪器技术的发展。Christensen在他的书中指出,新的突破性革新可以使开发设备的过程不再需要“专家”。在传统的构架中,需要专家来开发封闭的仪器功能和算法;而对于虚拟仪器技术,算法对于用户是公开的,用户可以自己定义他们的仪器。
LabVIEW 就是这样的软件。LabVIEW 采用图形化的数据流语言,它能为工程师和科研人员提供非常熟悉的界面——程序框图。LabVIEW 的工作就像用电子数据表进行财务分析一样——它能让每个计算机用户建立强大的财务模型。LabVIEW 提供的环境可以让所有工程师和科研人员成为测量系统设计专家。
用虚拟仪器技术进行系统设计的前景
虚拟仪器技术不断地扩展其功能及应用范围。现在LabVIEW 不仅能在PC上开发测试程序,而且可以在嵌入式处理器和FPGA(现场可编程门阵列)上设计硬件。这一技术也将最终提供这样的一个独立环境,使用户可以从设计测试系统到定义硬件的功能,如图3所示。测试工程师将能使用合适的功能来进行系统级的设计。当他们需要定义专门的测量功能时,他们也将可以用同样的软件工具来“细化”到合适的级别以定义测量的功能。例如,工程师可以开发LabVIEW 程序来使用模块化仪器进行某些测量,如DC电压和上升时间。当工程师需要开发专门的测量时,他们也可以使用LabVIEW 对原始的测量数据进行分析,从而开发出专门的测量,比如峰值检测。如果在某些情况下他们需要使用一些新的硬件功能来实现测量,如定制的触发,那么他们可以用LabVIEW定义一个触发和滤波方案,并嵌入到仪器卡上的FPGA中。
虚拟仪器技术已成为主流
虚拟仪器技术的功能和性能已被不断地提高,如今在许多应用中它已成为传统仪器的主要替代方式。随着PC、半导体和软件功能的进一步更新,未来虚拟仪器技术的发展将为测试系统的设计提供一个极佳的模式,并且使工程师们在测量和控制方面得到无以伦比的强大功能和灵活性。