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我国虚拟仪器关键技术居世界领先地位

行业聚焦点中国仪表网2012年09月12日 09:30人气:29266

  导读:经过近三十年的潜心钻研与持续创新,我国虚拟仪器的开拓者和奠基人北京东方所所长兼总工程师,应怀樵教授研发的“虚拟仪器库——振动噪声、模态分析移动试验室新技术”具备自主知识产权,许多关键技术已居国际领先地位。
  
  “中国虚拟仪器的构想和实现是在我国国防工程——核试验中萌发的。”应怀樵介绍说。
  
  1964年应怀樵从浙江大学毕业后进入中国铁道科学研究院工作。1965年参与了我国西部罗布泊核试验基地原子弹和氢弹的核爆炸防护工程研究测试工作。1973年应怀樵教授开始自行尝试用数字计算机的软件数字积分取代传统硬件模拟积分的方法解决上述问题,并于1979年获得成功。这是虚拟仪器的最早成功范例。1983年应怀樵教授筹建了北京东方所的前身——振动技术咨询部,1985年创建了北京东方振动和噪声技术研究所,并下决心自筹资金研究攻克在科学仪器及测试领域长期存在世界性技术难题。
  
  同年又提出“把试验室拎着走”的目标,正式开始“虚拟仪器库——振动噪声、模态分析移动试验室技术”的研究,在总结实践经验的基础上,应教授从理论上原创提出虚拟仪器的核心概念——“软件制造仪器”,并于1979年在杭州召开的国防科委“核试验防护工程学术会议上”正式发表,成为中国最早提出和实现“用软件制造仪器”“用软硬件相结合”来取代传统的主要由硬件组成的模拟式仪器的学者,与7年后美国国家仪器公司(NI)提出的“软件是仪器”的口号不谋而合(时间与美国同步)。通过持续创新,滚动发展,实现了虚拟仪器库和移动试验室全面解决方案,并投入批量生产。
  
  “虚拟仪器是在PC机基础上通过数采、信号调理硬件、信号处理分析(DASP)及各种应用软件构架而成的具有可视化界面的仪器,是一种全新概念的测试仪器。”应怀樵教授介绍说,“就其用途而言,它具有真实仪器的各项功能,是一套真实的仪器。而‘虚拟’的含义是指用软件来实现传统仪器中许多硬件所实现的功能,甚至是传统仪器无法实现的功能。用‘软件制造仪器’‘用软件代替硬件’,可以满足多领域、多样化的应用和扩展需求。”应教授说,虚拟仪器的应用前景极其广泛,它相当于一个“便携式试验室”,可以为科学仪器与科学试验领域带来一次深远的技术革命。虚拟仪器的出现最终将取代大量的传统仪器成为仪器领域的主流产品,成为测量、分析、控制及自动化仪表的核心。软件可以积聚人类的各种智慧,经全面推广,将来可以发展为智慧仪器。通过应用大量的软件和嵌入式芯片发展人脑工程,进行信号和信息处理,是智慧机器人的基础,并成为机器人的核心技术。目前计算机与互联网已经普及并深入到家庭,为推广应用虚拟仪器提供了广泛的基础。
  
  “目前,东方所研发的DASP虚拟仪器产品能取代高性能的频谱分析仪及高性能动态信号分析仪,广泛用于许多部门和行业。”应怀樵这样说。除1988年用于钱塘江大桥模态试验外,还完成了数十项重大工程项目试验测试工作,如1995年用于长三捆运载火箭全箭模态试验获得成功;1996年用于“神舟”号载人飞船移动发射平台模态试验获得成功;2004年用于航天员超重训练设备臂架系统模态分析获得成功;2008年用于北京奥运会场馆鸟巢的动态测试获得成功。参与完成了上百项国家重大工程项目的测试。打破了此类仪器长期依赖进口的局面,为国家节省了数亿美元外汇。
  
  在创新中国虚拟仪器的基础上,2009年11月应怀樵教授在桂林又提出第五代仪器——“云”智慧仪器的概念,即应用大量的软件和嵌入式芯片发展人脑工程,将虚拟仪器技术与互联网、物联网、网络高性能数采仪、智能传感器、云计算等高端技术融合在一起,形成云智慧测试分析仪器,并使之成为未来智慧机器人的核心。
(本文来源:科技日报转载请注明出处
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