秦樹人 教授，男，1938年6月生，1961年畢業于電子科技大學測量專業。1962年4月—1986年5月在重慶機床廠研究所工作，任技術員、工程師；1986年6月至今在重慶大學工作，1986年6月至1987年11月在重慶大學測試中心任講師，1987年11月至1992年4月在重慶大學測試中心任副研究員、研究室主任；1992年4月至1998年6月在重慶大學測試中心任教授、研究室主任；1998年6月至今在重慶大學機械學院工作，先后任教授、博士生導師、系主任、所長、機械電子工程專業博士點學術帶頭人、重慶市機械裝備重點學科首席科學家，二OO七年評聘為二級教授；兼任全國高校機械測試技術研究會常務副理事長兼西南分會理事長、中國振動工程學會動態測試分委會常務副理事長、中國計量測試學會常務理事兼計量儀器分委會副理事長、國際測量與儀器委員會（ICMI）委員。

他長期從事測試理論與技術、智能測試儀器與虛擬測試儀器的研究與開發，取得過多項具創新性和具顯著經濟效益的成果。獲得過全國科學大會獎，國家科技進步一、二、三等獎和部省級科技進步獎等共14項，發明專利5項和實新專利8項以及其它科技獎勵4項；出版學術專著5部、研究生及高校教材4部，譯著1部；在國內外學術刊物和學術會議上發表論文240余篇（SCI、EI收錄71篇）。二十余次出席在美國、英國、日本、德國、法國、意大利、比利時、匈牙利、埃及、巴西等國及臺灣、香港等地區舉行的國際及雙邊學術會議和短期講學，其中8次被邀請作特邀或大會報告。20世紀80年代他發明并研發成功的新型齒輪傳動鏈動態精度測量儀，獲得國家科技進步3等獎和發明專利。90年代至本世紀初，他研發成功各種用途的智能測試儀器14種、虛擬測試儀器50余種，用戶遍及全國29個省（市）、自治區和臺灣。他擔任過四屆國家自然科學基金委學科評審組評委，國家科技獎勵評審專家和咨詢專家。培養博士研究生30名，碩士研究生56名，其中已獲得博士學位者18名，獲碩士學位的46名。他是終生享受政府特殊津貼的專家、重慶市先進工作者，國家信息產業部信息產業科技創新先進工作者、重慶市杰出專業技術人才、重慶高校十佳科技創新人才，2000年被計量測試學會推薦為測試領域著名學者。

歷年培養博士研究生名單

歷年培養碩士研究生名單

 

科學研究：

研究方向：

承擔課題：

科研成果：

發明專利：

 

論文專著：

出版著作

發表的中文論文

1. 現代測試測量及儀器技術的發展

2. 機床傳動鏈誤差分析與故障診斷

3. 虛擬測試儀器的創新研究

4. 21世紀的儀器系統——智能虛擬控件

5. 智能控件化虛擬儀器的模型化開發

6. 大型齒輪傳動系統動態測量技術的重要發展

7. 一種新型齒輪機床傳動鏈動態精度檢測與數據處理系統

8. 高速小型傳動鏈動態精度測量系統的研究

9. 巖石模型：機械系統大型測試儀器庫

10. “巖石模型”大型虛擬儀器庫開發系統

11. 虛擬儀器——測試儀器從硬件到軟件

12. 虛擬儀器及其最新發展

13. 集成測試技術與虛擬式儀器

14. 基于Pc總線虛擬動態測試分析儀軟件的設計

15. 基于動態路由層次消息總線的虛擬儀器開發系統架構的研究

16. 觸發式相位測量的誤差分析

17. 基于FFT的虛擬實時噪聲倍頻程分析儀

18. 基于：FFT的虛擬式軸心軌跡分析儀

19. 虛擬式小波變換信號分析儀的設計及應用

20. 虛擬式多通道溫度測試儀

21. 基于虛擬儀器的預測維修系統的研發

22. 基于ICA的消噪方法在旋轉機械特征提取中的應用

23. 利用高速數據卡開發虛擬通信測試儀

24. 無轉速計旋轉機械升降速振動信號零相位階比跟蹤濾波

25. 旋轉機械階比分析技術中階比采樣實現方式的研究

26. 虛擬儀器中的科學計算可視化系統

27. 基于PDA的虛擬儀器技術研究

28. 基于DSP技術的虛擬式FFT頻譜分析儀

29. 虛擬式旋轉機械振動信號特征分析儀

30. 基于虛擬儀器的監測記錄儀的設計

31. 網絡虛擬儀器的一種新構架

32. 基于Web的網絡化頻譜分析儀

33. 基于虛擬儀器技術的生物醫學儀器系統

34. 嵌入式儀器上的Linux系統開發

35. 虛擬儀器系統中的誤差分析和修正

36. 虛擬式噪聲分析儀中的數字計權和系統誤差修正

37. 多測頭法補償圓分度誤差的理論與應用

38. 重分配譜圖和多窗譜在機械故障診斷中的應用

39. 基于獨立分量分析的消噪方法在旋轉機械特征提取中的應用

40. 腦電信號的現代分析方法

41. 關于DFT中的延拓原理及計算結果物理意義的一些討論

42.一項具國際先進水平的小波理論應用成果

43.信號處理中的小波分析

44. 小波分析突發故障中小波基的選擇

45. 小波基和它對一維信號的直接分解（I）

46. 小波基和它對一維信號的直接分解（Ⅱ）

47. 小波變換對突變信號峰值奇異點的精確檢測

48. Windows環境下信號分析系統的設計

49. Hilbert—Huang變換中的理論研究

50. 基于瞬時頻率估計及時頻濾波的階比分量提取

51. 時頻分析階比跟蹤技術

52. 基于變窗移傅里葉變換實現旋轉機械振動信號轉速譜陣的算法研究

發表的英文論文

1. Integrated testing technology and virtual instrument

2. Intelligent virtual controls——new concept of Virtual instrument

3. Intelligent virtual controls——the measuring instrument from whole to part

4. Research on software architecture of reusable：intelligent virtual controls

5. The instrument of wavelet transfoITn for signal processing

6. .Measurement system for wind turbines acoustic noise assessment based on IEC standard and Qin’s model

7. .Research on the unified mathematical model for FT.STFT and WT and its applications based on IEC standard and Qin’S model

8. A new envelope algorithm of Hilbert—Huang Transform

9 . Research on iterated Hilbert transfornl and its application in mechanical fault diagnosis

10. The method of QMF in wavelet analysis and its application signals

11. The unified mathematical model of transform in signal processing

12. Sampling principle and technology in wavelet analysis for signals

13. The order tracking of rotating machinery based on instantaneous frequenCv estimation

14. The new intelligent instrument for measuring driving accuracy of gear drive train

15. Research of dynamic characteriatic for transmission system

16. A new precision testing and data processing system of gear cutting maching drive chain

 

榮譽獎勵：

國家級、省部級科技獎勵

榮譽稱號

 

學術交流：

參加國際和臺港會議及學術交流一覽表

 

媒體報道：

精勤不倦 傲迎一個又一個科技的春天

日期：2009年5月20日 作者：本刊記者 周宏梅

“虛擬儀器為現代儀器技術掀開了新的一頁” ——王大珩院士為秦樹人的題詞

——記重慶大學測試理論與測試儀器專家秦樹人教授

“通過對秦教授負責的國家863項目的驗收，使我看到我國虛擬儀器已經進入了產業化的實施階段。

我為秦樹人教授所取得的成績高興，為我國有了自主知識產權的虛擬儀器產品而高興。秦樹人教授在研究工作中，不斷進取、銳意創新，他10余次獲得國家級、省部級獎勵和10余項專利，出版了10余部學術著作和教材，發表了200余篇學術論文，是一位在國內外享有一定知名度的著名學者，他多年來的研究工作為我國測試測量技術的發展作出了很大貢獻！” ——葉聲華院士為秦樹人教授的執著與進取贊嘆。

秦樹人教授于1999年在國家自然科學基金委主持的“21世紀儀器儀表研討會”上首次提出“智能虛擬控制件”的概念，同年他又相繼提出“智能控件化虛擬儀器的形成”與“虛擬儀器拼搭場”的概念，自此“智能虛擬控件和控件化虛擬儀器”在內容和形式上形成了完整的模式，稱為“秦氏模型”。按照“秦氏模型”的思想建立起的“智能控件化虛擬儀器”是一種新的儀器模式，它使虛擬儀器的設計與制造進入了一個新的階段，控件化的虛擬儀器必將成為虛擬儀器的重要發展方向。經過堅持不懈的努力，2004年他和他的團隊榮獲了國家科技進步二等獎。他絲豪不在已有的成績面前止步，2005年他又提出“巖石模型”的思想。“巖石模型”是對“秦氏模型”的繼承與深入發展，通過對“秦氏模型”智能虛擬控件再深層次地集成，創立一個深度集成的復雜功能系統——“有界無限的巨型儀器庫”，這是虛擬儀器發展中的又一新的里程碑！

秦樹人教授在幾十年的刻苦科研探索中提出了一系列真知灼見和原創思想，凝聚著他的嚴謹、堅強、敏銳與對科學事業的無限熱愛。從他取得的累累碩果中，我們看到了一位崇高的科研工作者與奉獻者。

秦樹人教授長期從事測試技術、智能儀器和虛擬儀器等方面的研究和開發，先后取得20余項成果，獲得國家科技進步一、二、三等獎以及省部級科技進步獎共14項；獲得發明專利5項、出版學術專著和高校教材共10部著作；在國內外發表論文253篇，培養博士生20余人、碩士生50余人。近幾年來，秦樹人教授主要從事虛擬儀器的研究和開發，主持研制成功50余種國產虛擬測試儀器。

他的創新研究成果“智能虛擬控件”在國家自然科學基金委重點項目的驗收中被評為A級。

針對當今發展和制造技術快速進步引發的許多新型測量問題，秦教授認為當前第一要務應著力推動傳感器、測試測量儀器的研究與發展，促使測量技術領域不斷出現新原理、新技術、新裝置系統。

對未來的測試測量及儀器技術的發展，秦教授指出，我國的測量計量技術基礎薄弱，和發達國家存在明顯差距，尤其在新型測試技術及儀器設備領域中還有較大差距。針對這樣的問題和發展趨勢，秦教授認為：著力加大科研投入，重視基礎研究，緊密聯系工程應用，相信在不久的將來我國測試測量技術及相關領域定可獲得快速的發展。

（出處：《科學中國人》2009年第五期）

我國虛擬儀器的研發和生產呈現廣闊前景

國家科技進步二等獎獲得者重慶大學測試中心秦樹人教授

新華社記者：秦教授祝賀您。您主持的國產虛擬儀器系列產品獲得了2004年國家科技進步二等獎的殊榮，這真是一個了不起的成績！

 

問：秦教授，虛擬儀器是一項新技術，有許多人對它還很陌生，您能告訴我們什么是虛擬儀器？它與傳統儀器相比，它有什么特點嗎？

答：虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI）是虛擬技術在儀器儀表領域中的一個重要應用。它是日益發展的計算機硬件、軟件和總線技術在向其它技術領域密集滲透的過程中，與測試技術、儀器儀表密切結合，共同孕育出的一項新的成果。20世紀80年代，美國國家儀器公司（National Instruments Corporation，簡稱NI）率先提出了“虛擬儀器”的概念，指出虛擬儀器是由計算機硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數據分析、過程通訊及圖形用戶界面的軟件組成的測試系統，是一種由計算機操縱的模塊化儀器系統。如果需要作進一步說明，則虛擬儀器是以計算機作為儀器統一的硬件平臺，充分利用計算機獨具的運算、存儲、回放、調用、顯示以及文件管理等基本智能化功能，同時把傳統儀器的專業化功能和面板控件軟件化，使之與計算機結合起來融為一體，這樣便構成了一臺從外觀到功能都完全與傳統硬件儀器一致，同時又充分享用計算機智能資源的全新的儀器系統。由于儀器的專業化功能和面板控件都是由軟件形成，因此國際上把這類新型的儀器稱為“虛擬儀器”。有的資料上甚至直接將虛擬儀器這種形式稱為“軟件即儀器”。

與傳統儀器相比較，虛擬儀器具有很多優點和特點，其中最主要的是傳統硬件化儀器是一個封閉系統、靈活性，擴展性差；反之虛擬儀器是一個開放系統，具有很強的靈活性、擴展性和集成性，更重要的是傳統儀器，特別是高端儀器價格昂貴，與同類儀器比較虛擬儀器價格可低幾倍至幾十倍！有的特別高端的儀器——例如小波信號分析儀，由硬件實現現非常困難，而制造一臺虛擬式小波信號分析儀則比較容易。

問：傳統儀器的生產都有一個生產車間，而虛擬儀器的生產車間（或開發平臺）就是PC機和開發平臺，當前有哪些流行的虛擬儀器開發平臺？

答：自NI公司推出虛擬儀器以來，世界各國著名的儀器公司也相繼推出了一些虛擬儀器的開發平臺軟件。用戶利用這些開發平臺軟件使可以組建自己需要的虛擬儀器或測試系統。最早的并具有較達影響的開發平臺軟件是NI公司的Lab VIEW和Lab Windows/CVI平臺軟件。之外，還有美國Agilent公司的VEE平臺軟件，美國Tektronix公司的Ez-Test和Tek-TNS平臺軟件，美國HEM Data公司的Snap-Master平臺軟件以及DasyLab、DT Measure FOUNDRY、SoftWIRE、TestPoint平臺軟件等等。

問：LabVIEW等開發平臺有什么特點？

答：LabVIEW等開發平臺，是一類圖形編程，是目前世界上流行很廣。這些開發平臺軟件和所有的程序語言一樣，都是一種程序設計語言，都具有各種數據類型，類型、結構、循環和選擇等語法，因此使用它的設計人員不僅需要熟悉工程測試的內容和方法，同時還要學會使用這一語言編程。顯然這是一種外延豐富、用戶需要有較多參與性的平臺如果將這一系統面向普通的、沒有經歷過儀器設計制造的使用者就會有一定困難，可以LacVIEW平臺應該項說主要還是面向有一定素養或專家的一種中間產品。

問：國內在虛擬儀器開發平臺的研究方面有什么進展？國內外在這一領域的競爭情況如何？

答：由于國內在這一領域起步較晚，人們對虛擬儀器還有進一步了解和認識，從目前的資料顯示，國內還主要是高等院校和某些研究院所在利用LabVIEW系統開發一些特定工程測試項目。其它部門雖然也有采用的，但相對而言用戶數量比較少。重慶大學測試中心經過多年的積累，開發了14大類共50余種具自主知識產權的虛擬儀器的最終產品，在國內27個省市的大學、院所和部分工廠得到了推廣應用。但就總體而言，我國的這項技術迄今還沒有什么明顯規模的投資，因此國產虛擬儀器真正實現產業化、建立有規模的現代化工廠還有較長的路要走。

問：現在測試儀器庫中已有多少可供用戶選擇的功能模塊？它們都適用于哪些領域？

答：在現在的儀器庫中已有記錄、示波、單、雙通道FFT、小波分析、測溫、控溫、扭矩功率、機械效率、音頻、噪音、軸心軌跡、設備預測維護、旋轉機械等測試分析儀器。這些虛擬儀器可廣泛用于機械、電子、能源、交通、航空航天、石油、化工、環保、輕工以及國防、科研、教學等全方位的領域。

問：有哪些因素會影響到虛擬儀器的性能？

答：準確地說是影響虛擬儀器系統的精度和性能。影響虛擬儀器系統精度和性能的因素主要有傳感器的精度、線性度和溫漂、信噪比等指標；傳輸線纜的抗衰減性和電子干擾等性能；信號調理電路的模擬帶寬、A/D轉換芯片的分辨率（8、12、16、24bit）和最高采樣率、數字芯片的帶寬以及存儲深度、傳輸總線的性能；計算機系統、操作系統軟件的可靠性和穩定性，虛擬儀器軟件的穩定性和計算處理精度和實時性等等。因此要作出一臺高精度、高性能的虛擬儀器，不僅需要高超的軟件編程技術，同時對傳感器、調理器和A/D卡和計算機本身的性能都要有相應的高要求才能達到目的。

問：虛擬儀器開發生產出來后，如何確定它的精度和性能是否符合要求？有什么標準？是不是需要一臺硬件儀器作為參照？

答：我是這樣看的，虛擬儀器首先是一臺儀器，是一臺軟件化的儀器，然后它當然也是一套軟件。對外，我們是以現行硬件同類儀器的標準來度量和測定它的，也就是你剛才所說的用硬件儀器作為參考，不過作為參考的這臺儀器必須是公認的、符合現行標準的、高性能、高精度的儀器。作為軟件，我們在研制開發過程中，是按照軟件設計的思路規劃、設計和測試的，用這樣的方法來保證軟件在相應平臺上的正確、安全、穩定的運行。

問：虛擬儀器的功能和面板控件既然是用軟件來實現的，那么是否也存在受計算機病毒的威脅？

答：這種可能是存在的，畢竟計算機和操作系統是虛擬儀器的平臺，因此它也可能受到病毒的侵害。當然可以采取防病毒的措施，例如儀器啟動后不允許執行常規的Windows等軟件，不允許回到操作系統界面等等。不過這樣做便限制了作為虛擬儀器硬件平臺的計算機的應用范圍，使計算機成為一個專用平臺。

問：虛擬儀器作為一種特殊的應用軟件，它的知識產權如何界定和保護？

答：在國外、軟件和儀器兩方面都可以取得專利等；在國內，軟件目前還只實行作品登記制度，而對虛擬儀器這類特殊的軟件，我認為應該主要把它作為儀器的知識產權來保護。

問：虛擬儀器技術的應有范圍如何，有哪些應用前景？

答：虛擬儀器在發達國家應用得十分普遍電子、石化、冶金、機械、航空航天、能源、科研和教學等領域以及與人們的生活息息相關的許多其他領域，如電信、醫學等方面都得到了廣泛應用。在國內，虛擬儀器也逐步取得認可，近年來也出現了虛擬儀器在若干領域中的成功應用。例如在動態信號分析、網絡教育、計算機模擬仿真、CAI技術、通信測試技術等方面虛擬儀器都應用得比較成功。

這里特別要著重說一下虛擬儀器對高等學校實驗室的應用。高等學校特別是理工科學校，教學、科研需要大量的測量分析儀器設備，特別是實驗教學，每種儀器都必須配置多套，但是有的儀器價格昂貴，因此實驗設備所需的投資巨大，一般學校很難承受，造成不少學校儀器設備缺乏或陳舊等現象，嚴重影響教學和科研的進行。如果應用虛擬儀器，情況就大不一樣了。例如，目前國內有二百多個單位和大學共購買了3000多臺QLV型虛擬儀器和200多套ZK-3VIC型、ZK-4VIC型虛擬測試振動與控制實驗裝置，這些學校只花很少的經費就裝備起可供幾十位學生同時進行信號處理、機械參量測試、噪聲測試和振動測試等實驗。因此虛擬儀器對高等學校而言是一種價廉物美的實驗和科研儀器裝置。

問：虛擬儀器的發展趨勢如何？它最終在儀器市場中的份額能占多大？

答：隨著計算機和計算機網絡的迅速發展，網絡速度不斷提高，利用現在的Internet網絡組建網絡測試系統是今后虛擬儀器技術發展的一個趨勢，這也是測試儀器發展中一個質的飛躍。

網絡化虛擬儀器也稱為虛擬儀器網絡化，其一般特征是指將虛擬儀器、昂貴的外部設備、被測試點以及數據庫等資源納入網絡，實現資源共享，使設備投入資金更少，科研人員可以在任何地點、任何時間獲得測量信息或數據。

網絡虛擬儀器可以在距離測量系統、測量數據發布系統、企業級測試系統等方面大力應用。例如遠程醫療、網絡教育、遠程設備監測和故障診斷等等。從學校實驗教學的角度看，一臺網絡化測試儀器就像一臺網絡打印機一樣同時為許多學生服務，可以大大提高儀器的使用率。從工業應用看，設備工程師可在辦公室通過網絡虛擬儀器對生產現場進行遠程集中監控，使他們能準確及時地了解設備的運行狀態，為安全、高效生產提供可靠保障。

至于虛擬儀器的市場份額，“國際自動化儀表”雜志有署名認為虛擬儀器最終將在測控儀器中占據50%的份額！這顯示出虛擬儀器具有巨大的前景。

問：虛擬儀器與傳統儀器在價格上有多大的優勢？

答：虛擬儀器比同類傳統硬件儀器，特別是復雜、高端的儀器在價格上有很大的優勢，有的可以相差幾十倍！這是因為虛擬儀器以軟件為核心，計算機和統一為硬件平臺的儀器系統，故可以大幅度降低成本。如一臺FFT分析儀，國產硬件儀器價格在8萬元~10萬元，進口儀器價格在15萬元~80萬元之間，而虛擬式FFT分析儀售價不到1萬元，比同類硬件儀器便宜許多倍，其它各種高端虛擬儀器的價格與同類硬件儀器比較，基本上都要便宜十~幾十倍，具有很高的性能價格比。

問：為什么說采用虛擬儀器，個人可擁有一個實驗室不是夢？

答：這是因為虛擬儀器，特別是高端的虛擬儀器比同類的傳統硬件化儀器要便宜很多，便宜的程度使許多個人也能買得起；其次是個人計算機是虛擬儀器主要平臺，這就意味著凡有PC機的人中，有一部分人只要他愿意就可以實現擁有一個實驗室的夢想。