中國虛擬儀器技術(shù)世界領(lǐng)先

1、中國虛擬儀器技術(shù)世界領(lǐng)先中國虛擬儀器技術(shù)世界領(lǐng)先近三十年的潛心鉆研，持續(xù)創(chuàng)新，我國虛擬儀器的開拓者和奠基人北京東方所所長兼總工程師的應(yīng)懷樵教授研發(fā)成功的“虛擬儀器庫——振動噪聲、模態(tài)分析移動試驗室新技術(shù)”具有自主知識產(chǎn)權(quán)許多關(guān)鍵技術(shù)居國際領(lǐng)先地位。“中國虛擬儀器的構(gòu)想和實現(xiàn)是在我國國防工程——核試驗中萌發(fā)的?！睉?yīng)懷樵介紹說。1964年應(yīng)懷樵從浙江大學(xué)畢業(yè)后進(jìn)入中國鐵道科學(xué)研究院工作。1965年參與了我國西部羅布泊核試驗基地原子彈和氫彈的

2、核爆炸防護(hù)工程研究測試工作。當(dāng)時國內(nèi)儀器缺乏，國外商品化的信號分析處理儀器大都是由硬件組成的模擬信號采集和譜分析儀器，不僅體積大、精度低、價格昂貴，且一般不能存儲記錄，不能實時檢查現(xiàn)場測試記錄結(jié)果，基本上不適合爆炸、沖擊等非平穩(wěn)信號瞬變過程的分析。懷著為國爭光的雄心大志，年輕的應(yīng)懷樵對振動噪聲數(shù)據(jù)采集和頻譜分析表現(xiàn)出濃厚的興趣，并全身心投入到當(dāng)時具有前沿性的數(shù)字計算機(jī)和信號處理分析技術(shù)研究中，鉆研了FFT、MEM、ARMA和模態(tài)分析等方

3、法。積淀了振動測試分析、頻譜分析、模態(tài)分析、儀器研制、計算機(jī)編程技術(shù)及信號處理分析方面的豐富經(jīng)驗。1973年應(yīng)懷樵教授開始自行嘗試用數(shù)字計算機(jī)的軟件數(shù)字積分取代傳統(tǒng)硬件模擬積分的方法解決上述問題，并于1979年獲得成功。這是虛擬儀器的最早成功范例。1983年應(yīng)懷樵教授籌建了北京東方所的前身——振動技術(shù)咨詢部，1985年創(chuàng)建了北京東方振動和噪聲技術(shù)研究所，并下決心自籌資金研究攻克在科學(xué)儀器及測試領(lǐng)域長期存在世界性技術(shù)難題。同年又提出“把試

4、驗室拎著走”的目標(biāo)，正式開始“虛擬儀器庫——振動噪聲、模態(tài)分析移動試驗室技術(shù)”的研究，在總結(jié)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，應(yīng)教授從理論上原創(chuàng)提出虛擬儀器的核心概念——“軟件制造儀器”，并于1979年在杭州召開的國防科委“核試驗防護(hù)工程學(xué)術(shù)會議上”正式發(fā)表，成為中國最早提出和實現(xiàn)“用軟件制造儀器”、“用軟硬件相結(jié)合”來取代傳統(tǒng)的主要由硬件組成的模擬式儀器的學(xué)者，與7年后美國國家儀器公司（NI）提出的“軟件是儀器”的口號不謀而合（時間與美國同步）。通過

5、持續(xù)創(chuàng)新，滾動發(fā)展，實現(xiàn)了虛擬儀器庫和移動試驗室全面解決方案，并投入批量生產(chǎn)。開創(chuàng)了我國研制虛擬儀器產(chǎn)品的先河?！疤摂M儀器是在PC機(jī)基礎(chǔ)上通過數(shù)采、信號調(diào)理硬件、信號處理分析（DASP）及各種應(yīng)用軟件構(gòu)架而成的具有可視化界面的儀器，是一種全新概念的測試儀器?！睉?yīng)懷樵教授介紹說，“就其用途而言，它具有真實儀器的各項功能，是一套真實的儀器。而“虛擬”的含義是指用軟件來實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器中許多硬件所實現(xiàn)的功能，甚至是傳統(tǒng)儀器無法實現(xiàn)的功能。用“軟件

6、制造儀器”、“用軟件代替硬件”，可以滿足多領(lǐng)域、多樣化的應(yīng)用和擴(kuò)展需求?！睉?yīng)教授說虛擬儀器的應(yīng)用前景極其廣泛，它相當(dāng)于一個“便攜式試驗室”，可以為科學(xué)儀器與科學(xué)試驗領(lǐng)域帶來一次深遠(yuǎn)的技術(shù)革命。虛擬儀器的出現(xiàn)最終將取代大量的傳統(tǒng)儀器成為儀器領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，成為測量、分析、控制及自動化儀表的核心。軟件可以積聚人類的各種智慧，經(jīng)全面推廣，將來可以發(fā)展為智慧儀器。通過應(yīng)用大量的軟件和嵌入式芯片發(fā)展人腦工程，進(jìn)行信號和信息處理，是智慧機(jī)器人的基礎(chǔ)

7、，并成為機(jī)器人的核心技術(shù)。目前計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)普及并深入到家庭，為推廣應(yīng)用虛擬儀器提供了廣泛的基礎(chǔ)。其社會意義與經(jīng)濟(jì)意義十分巨大?！澳壳皷|方所研發(fā)的DASP虛擬儀器產(chǎn)品能取代高性能的頻譜分析儀及高性能動態(tài)信號分析儀，廣泛用于許多部門和行業(yè)?！睉?yīng)懷樵這樣說除1988年用于錢塘江大橋模態(tài)試驗外，還完成了數(shù)十項重大工程項目試驗測試工作，如1995年用于長三捆運載火箭全箭模態(tài)試驗獲得成功；1996年用于“神舟”號載人飛船移動發(fā)射平臺模態(tài)試驗獲

8、得成功；2004年用于航天員超重訓(xùn)練設(shè)備臂架系統(tǒng)模態(tài)分析獲得成功；2008年用于北京奧運會場館鳥巢的動態(tài)測試獲得成功。參與完成了上百項國家重大工程項目的測試。打破了此類儀器長期依賴進(jìn)口的局面，為國家節(jié)省了數(shù)億美元外匯。在創(chuàng)新中國虛擬儀器的基礎(chǔ)上，2009年11月應(yīng)懷樵教授在桂林又提出第五代儀器——“云”智慧儀器的概念，即應(yīng)用大量的軟件和嵌入式芯片發(fā)展人腦工程，將虛擬儀器與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)高性能數(shù)采儀、智能傳感器、云計算等高端技術(shù)融合