我國虛擬儀器技術(shù)世界領(lǐng)先

經(jīng)過(guò)近三十年的潛心鉆研與持續創(chuàng )新，我國虛擬儀器的開(kāi)拓者和奠基人北京東方所所長(cháng)兼總工程師，應懷樵教授研發(fā)的“虛擬儀器庫——振動(dòng)噪聲、模態(tài)分析移動(dòng)試驗室新技術(shù)”具備自主知識產(chǎn)權，許多關(guān)鍵技術(shù)已居國際領(lǐng)先地位。

　　“中國虛擬儀器的構想和實(shí)現是在我國國防工程——核試驗中萌發(fā)的�！睉獞验越榻B說(shuō)。

　　1964年應懷樵從浙江大學(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核爆炸防護工程研究測試工作。1973年應懷樵教授開(kāi)始自行嘗試用數字計算機的軟件數字積分取代傳統硬件模擬積分的方法解決上述問(wèn)題，并于1979年獲得成功。這是虛擬儀器的最早成功范例。1983年應懷樵教授籌建了北京東方所的前身——振動(dòng)技術(shù)咨詢(xún)部，1985年創(chuàng )建了北京東方振動(dòng)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(cháng)期存在世界性技術(shù)難題。同年又提出“把試驗室拎著(zhù)走”的目標，正式開(kāi)始“虛擬儀器庫——振動(dòng)噪聲、模態(tài)分析移動(dòng)試驗室技術(shù)”的研究，在總結實(shí)踐經(jīng)驗的基礎上，應教授從理論上原創(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(kāi)的國防科委“核試驗防護工程學(xué)術(shù)會(huì )議上”正式發(fā)表，成為中國最早提出和實(shí)現“用軟件制造儀器”“用軟硬件相結合”來(lái)取代傳統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(shí)間與美國同步)。通過(guò)持續創(chuàng )新，滾動(dòng)發(fā)展，實(shí)現了虛擬儀器庫和移動(dòng)試驗室全面解決方案，并投入批量生產(chǎn)。

　　“虛擬儀器是在PC機基礎上通過(guò)數采、信號調理硬件、信號處理分析(DASP)及各種應用軟件構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�！� 應懷樵教授介紹說(shuō)，“就其用途而言，它具有真實(shí)儀器的各項功能，是一套真實(shí)的儀器。而‘虛擬’的含義是指用軟件來(lái)實(shí)現傳統儀器中許多硬件所實(shí)現的功能，甚至是傳統儀器無(wú)法實(shí)現的功能。用‘軟件制造儀器’‘用軟件代替硬件’，可以滿(mǎn)足多領(lǐng)域、多樣化的應用和擴展需求�！� 應教授說(shuō)，虛擬儀器的應用前景極其廣泛，它相當于一個(gè)“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(lái)一次深遠的技術(shù)革命。虛擬儀器的出現最終將取代大量的傳統儀器成為儀器領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，成為測量、分析、控制及自動(dòng)化儀表的核心。軟件可以積聚人類(lèi)的各種智慧，經(jīng)全面推廣，將來(lái)可以發(fā)展為智慧儀器。通過(guò)應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，是智慧機器人的基礎，并成為機器人的核心技術(shù)。目前計算機與互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)普及并深入到家庭，為推廣應用虛擬儀器提供了廣泛的基礎。

　　“目前，東方所研發(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(dòng)態(tài)信號分析儀，廣泛用于許多部門(mén)和行業(yè)�！� 應懷樵這樣說(shuō)。除1988年用于錢(qián)塘江大橋模態(tài)試驗外，還完成了數十項重大工程項目試驗測試工作，如1995年用于長(cháng)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(dòng)發(fā)射平臺模態(tài)試驗獲得成功;2004年用于航天員超重訓練設備臂架系統模態(tài)分析獲得成功;2008年用于北京奧運會(huì )場(chǎng)館鳥(niǎo)巢的動(dòng)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(lèi)儀器長(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口的局面，為國家節省了數億美元外匯。

　　在創(chuàng )新中國虛擬儀器的基礎上，2009年11月應懷樵教授在桂林又提出第五代儀器——“云”智慧儀器的概念，即應用大量的軟件和嵌入式芯片發(fā)展人腦工程，將虛擬儀器技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò )高性能數采儀、智能傳感器、云計算等高端技術(shù)融合在一起，形成云智慧測試分析儀器，并使之成為未來(lái)智慧機器人的核心。