智能時代下，測試儀器如何顛覆性創(chuàng)新？ - 全文

　　近年來電子技術(shù)創(chuàng)新突飛猛進(jìn)，各種新器件、新工藝、新材料等等推動著消費電子、汽車電子、智能醫(yī)療等領(lǐng)域的快速革新，反過來這些新興應(yīng)用進(jìn)一步加快了半導(dǎo)體技術(shù)的再創(chuàng)新。每個時代都有特定的時代標(biāo)志的產(chǎn)品，進(jìn)入到智能化設(shè)備時代，作為基礎(chǔ)和輔助的電子測試測量技術(shù)又會發(fā)生什么顛覆性的創(chuàng)新？

　　每個時代的工程師都見證了一代新儀器的誕生。四五十年代，他們（工程師們）使用的是陰極射線示波器和指針萬用表，現(xiàn)在通常稱這些儀器為“模擬”儀器。六七十年代，基于模數(shù)轉(zhuǎn)換器和圖形顯示的“數(shù)字”儀器成為了市場上的主流工具?，F(xiàn)在正在走向工作崗位的八九十年代的新生代工程師們生長在一個科技日新月異的世界里。從電腦、網(wǎng)絡(luò)到各種智能移動設(shè)備，科技正以前所未有的迅猛速度發(fā)展，他們的時代將以新的思維推動下一代測試測量儀器的誕生。

　　思科最近的一份研究報告里闡述了這些新生代工程師們的特點及其與科技的關(guān)系：智能手機(jī)的普及程度是臺式電腦的兩倍；1/3的受訪者表示他們每30分鐘會至少查看他們的手機(jī)一次；80%的人至少頻繁使用一個手機(jī)應(yīng)用程序；每三個人中就有兩個人表示通過網(wǎng)絡(luò)與朋友聯(lián)系的方式已經(jīng)超過約會見面的方式——科技已經(jīng)改變了他們的生活和工作方式。

　　流行技術(shù)應(yīng)用于測試測量設(shè)備

　　新時代的工程師對于科技充滿好奇。他們面對變化并且迅速適應(yīng)新技術(shù)，因為他們深諳新技術(shù)帶來的好處。他們?nèi)粘Ｋ褂玫南M電子產(chǎn)品的創(chuàng)新速度已經(jīng)超過他們所使用的專業(yè)儀器。事實上，臺式測試測量儀器的外形多年來一直沒有太大的變化。主要的部件——顯示屏、處理器、內(nèi)存、測量系統(tǒng)和旋鈕/按鈕均集成到一個獨立運行的設(shè)備中。在儀器發(fā)展成熟的當(dāng)代，新時代工程師自然也希望新技術(shù)能應(yīng)用于專業(yè)的儀器中，例如集成觸摸屏、移動設(shè)備、云連接以及智能預(yù)測等多種功能，提供比以往任何時代更為顯著的技術(shù)優(yōu)勢。有哪些成熟的技術(shù)可以應(yīng)用在測試測量儀器上呢？

　　移動技術(shù)：基于移動設(shè)備提供的硬件資源，新組件和新技術(shù)的優(yōu)勢在新一代儀器設(shè)計中得到了充分的利用。相比當(dāng)前的儀器，新一代儀器的使用將會完全不同。運行于移動設(shè)備的應(yīng)用程序?qū)⒇?fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和用戶界面。由于不需要使用物理旋鈕、按鍵和顯示器，儀器的硬件就只剩下測量和定時系統(tǒng)，從而獲得更小的尺寸和更低的成本。用戶也無需受限于微小的內(nèi)置顯示器、較小的板載存儲空間和緩慢的運行速度。相反地，他們可使用較大且清晰的顯示器、千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲量和多核心處理器。內(nèi)置攝像頭、麥克風(fēng)和加速度計還可實現(xiàn)新的功能，如捕捉測試設(shè)置圖像或錄制音頻注釋來與數(shù)據(jù)相結(jié)合。用戶甚至可以開發(fā)自定義應(yīng)用程序來滿足特定需求。

　　雖然傳統(tǒng)儀器也可以集成性能更好的組件，但是其速度慢于移動設(shè)備。消費電子產(chǎn)品具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)和較快的創(chuàng)新周期，直接借助這些消費電子產(chǎn)品的儀器系統(tǒng)在持續(xù)運用先進(jìn)的技術(shù)的同時還可以維持較低的成本。

　　云連接技術(shù)：工程師通常通過U盤在儀器和計算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)或者借助軟件通過以太網(wǎng)、USB連接來下載數(shù)據(jù)。這個過程相當(dāng)繁瑣，因此新時代的工程師開始設(shè)想通過云技術(shù)來實現(xiàn)即時數(shù)據(jù)訪問。Dropbox 和iCloud等服務(wù)可將文件存儲于云服務(wù)器中，并自動同步所有設(shè)備的數(shù)據(jù)。結(jié)合可提供持續(xù)連接的無線和蜂窩網(wǎng)絡(luò)，用戶可隨時隨地訪問和編輯自己的文件。除了將文件存儲于云中，一些服務(wù)在云中亦提供了一系列應(yīng)用程序。借助谷歌文檔等服務(wù)，多個用戶之間還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作，并可在任何地方同時編輯文檔。

　　集成網(wǎng)絡(luò)和云連接技術(shù)的新一代儀器可以為工程師提供同樣的優(yōu)勢。多個工程師可在任何地方同時訪問數(shù)據(jù)和用戶界面。當(dāng)身處不同地方的工程師協(xié)同調(diào)試時，他們完全可以與儀器進(jìn)行實時互動來更好地理解交流問題，而不僅僅是共享靜態(tài)截圖。云技術(shù)可以極大提高工程師團(tuán)隊的效率和生產(chǎn)力。

　　智能感知技術(shù)：近年來開始發(fā)展的情境感知計算技術(shù)可能會從根本上改變我們與設(shè)備進(jìn)行交互的方式。該技術(shù)通過情境和環(huán)境信息來預(yù)測用戶的需求，并提供基于情境感知的內(nèi)容、功能和體驗。其中一個典型的例子是Siri，用戶向Siri發(fā)出命令或提出問題后，Siri通過執(zhí)行操作或給予建議作出響應(yīng)。谷歌現(xiàn)也提供類似于Siri的功能，但也僅是被動地基于地理位置和數(shù)據(jù)搜索猜測用戶可能想要的信息：早晨的天氣信息和交通建議；會議提醒和到達(dá)目的地的預(yù)計時間；航班信息和登機(jī)牌等等。

　　當(dāng)測試測量儀器集成這些智能感知技術(shù)后，游戲規(guī)則也將發(fā)生改變。工程師經(jīng)常面臨的挑戰(zhàn)之一是雙手握著探針而無暇更改儀器的配置。語音控制不僅使您無需動手即可與儀器進(jìn)行交互，而且還讓您更輕松同儀器功能進(jìn)行互動。此外，智能預(yù)測可用來高亮顯示相關(guān)或有價值的數(shù)據(jù)。示波器可以根據(jù)信號中有價值的部分自動進(jìn)行縮放和配置，也可根據(jù)信號形狀添加相關(guān)的測量。隨著技術(shù)的發(fā)展，基于移動設(shè)備的儀器將可集成和利用情境智能感知技術(shù)的優(yōu)勢。

　　趨向于消費電子化的用戶界面

　　Frost & Sullivan的調(diào)查顯示，工程師將傾向于把消費電子設(shè)備的用戶界面與測試測量儀器的人機(jī)界面聯(lián)系起來。當(dāng)前的移動設(shè)備基于觸摸屏技術(shù)用戶的界面給消費者提供了前所未有的便捷體驗，與之相比，當(dāng)今測試測量儀器上所采用的物理旋鈕和按鍵似乎已經(jīng)無法滿足新時代工程師們的需求了。

　　此外，由于儀器的功能越來越多，需要不斷添加新旋鈕和按鍵來支持這些功能的操作。然而，一旦設(shè)計定型，操控面板上的布置就無法改變了。甚至有些時候，旋鈕和按鍵的操作反而顯得冗余和效率低下。一些儀器采用多層菜單系統(tǒng)和“軟按鈕”的方法來應(yīng)對各種不同的操作，但是這些系統(tǒng)的復(fù)雜性又將衍生其他使用操作問題。不少新時代工程師抱怨現(xiàn)在的儀器操作繁瑣。

　　棄用物理按鈕和旋鈕而采用觸摸屏設(shè)計的用戶界面就可以解決這些難題。與固化的儀器控制界面不同，觸摸屏可以動態(tài)地顯示與當(dāng)前任務(wù)相關(guān)的內(nèi)容和控件。用戶可直接對屏幕上的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，而不是通過操作旋鈕和按鈕。此外，他們還可采用基于手勢的操作，比如直接在示波器圖形上兩指并攏，來更改time/div或volts/div?；谟|摸屏的界面提供了一種更有效、更直接的方式來替代物理旋鈕和按鍵。

　　除了觸摸屏等更易用的用戶界面外，對Windows、iOS、Android等操作系統(tǒng)的集成支持也是未來發(fā)展的方向。

　　多功能儀器整合為一體化平臺

　　無論是在公司、工廠、還是大學(xué)、科研單位，標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)測試測量實驗臺通常包括信號示波器，數(shù)字萬用表，可變成電流電源，函數(shù)發(fā)生器等。組建這樣一套儀器設(shè)備費用至少在六千美金以上。對于資金不是很寬裕的中小企業(yè)或機(jī)構(gòu)也是一筆不小的費用。

　　同時，這樣的實驗臺也有一定的局限性，占據(jù)很大的桌面或臺面空間，儀器的界面不統(tǒng)一，需要分別操作，使用煩瑣，而且基本上是固定使用，對于需要多臺儀器功能移動使用的場合基本無法實現(xiàn)。

　　因此，把多臺儀器整合為一臺，實現(xiàn)界面統(tǒng)一顯示，實現(xiàn)信息的全面直觀呈現(xiàn)并且具有便捷直接的操控設(shè)計已經(jīng)成為業(yè)界的趨勢。

　　筆者以為，如果能夠借助計算機(jī)或當(dāng)前流行的平板移動設(shè)備的軟硬件平臺的優(yōu)勢，直接作為儀器硬件的人機(jī)界面，實現(xiàn)上述特點絕非難事。更何況計算機(jī)或平板能帶來的衍生功能不勝枚舉，大空間的數(shù)據(jù)存儲能力，后續(xù)進(jìn)一步的分析，甚至針對儀器的程序開發(fā)，云共享等，工程師將會有更多的空間去發(fā)掘儀器使用的可能性。什么時候會有一起廠商推出這樣的設(shè)備呢？讓我們拭目以待吧。