基于虛擬儀器的汽車測試技術(shù)實驗平臺

摘要 針對汽車測試技術(shù)實驗教學(xué)中的弊端，采用虛擬儀器技術(shù)，基于LabVIEW平臺， 開發(fā)了汽車自動變速器換檔規(guī)律測試系統(tǒng)，本測試系統(tǒng)可采集到影響汽車換檔的九個主要信號，具備濾波、放大、分析和顯示存儲的功能。基于此平臺，學(xué)生可自行編程，更改參數(shù)和增加模塊功能，以取得良好的實驗效果。

關(guān)鍵詞 汽車測試技術(shù) 實驗教學(xué) 虛擬儀器 LabVIEW

中圖分類號：G644 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

目前汽車測試技術(shù)實驗教學(xué)主要存在以下問題：（1）經(jīng)典、驗證型實驗過多；（2）對學(xué)生束縛過多。教師把實驗的內(nèi)容、操作方法與步驟、報告格式甚至每一步得到什么結(jié)果等都寫得一清二楚，學(xué)生完全是在教師設(shè)定的范圍內(nèi)機械地完成操作，缺少主動積極的思考，束縛了學(xué)生的獨立思維和能動性，不利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)①②。

而隨著測試技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器正逐漸取代傳統(tǒng)測試儀器③。從汽車測試技術(shù)課程特點看，有必要大力開展虛擬儀器教學(xué)實驗平臺建設(shè)，給學(xué)生以更多的工程實踐機會，以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。同時，結(jié)合湖北文理學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求，對汽車測試技術(shù)實驗課程進(jìn)行改革，提出將虛擬儀器技術(shù)與實驗教學(xué)相結(jié)合的能力培養(yǎng)方法，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強實驗教學(xué)效果。

本文結(jié)合汽車測試技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，開發(fā)了汽車自動變速器換檔規(guī)律測試系統(tǒng)，本測試系統(tǒng)可采集到影響汽車換檔的九個主要信號，具備濾波、放大、分析和顯示存儲的功能，基于此平臺，學(xué)生可自行編程，更改參數(shù)和增加模塊功能，以取得良好的實驗效果。

1 硬件系統(tǒng)

測試硬件主要有機箱、控制器及數(shù)據(jù)采集卡等：

1.1 機箱

機箱型號為NI PXI-1050，它由8個3U PXI 模塊插槽與4個SCXI信號調(diào)理模塊插槽集成，內(nèi)部邊往SCXI模塊，SCXI模塊具有多路復(fù)用及并聯(lián)的操作模式。NI PXI-1050采用最新機箱技術(shù)，0～50€癈溫度范圍。

1.2 控制器

控制器型號為NI PXI-8196，它標(biāo)準(zhǔn)配置512MB雙通道DDR2RAM（最大支持2GB），10/100/1000 BaseTX（千兆）以太網(wǎng)，ExpressCard/34插槽和4個USB2.0端口，具有集成的硬盤、GPIB、串口及其他外圍設(shè)備，安裝有WindowsXP操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序。

1.3 數(shù)據(jù)采集卡

采用NI PXI-6251數(shù)據(jù)采集卡，它有2路16位模擬輸出（2.8MS/S），24條數(shù)字I/O線，32位計數(shù)器，并聯(lián)（Correlated）DIO（8條時鐘線，10MHz）；模擬和數(shù)字觸發(fā)。采用高精度M系列提高測量精度、分辨率和敏感度，采用NI-DAQmx驅(qū)動軟件和NI LabVIEW SignalExpress交互式數(shù)據(jù)記錄軟件。

2 軟件系統(tǒng)

采用LabVIEW 虛擬儀器軟件作為汽車測試系統(tǒng)的開發(fā)平臺，不僅解決了傳統(tǒng)試驗檢測手段落后、測量誤差大、操作費時費力等問題，而且具有精度高、數(shù)據(jù)便于存儲和處理、界面友好、操作簡單等優(yōu)點。尤其有助于學(xué)生從繁瑣的運算中解放出來，可以用更多的時間去明確概念，具有很好的教學(xué)效果④。

本軟件用LabVIEW8.0編程，配合使用PXI-6251數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計流程如圖1所示。整個軟件實現(xiàn)的功能有：

（1）多通道數(shù)據(jù)采集模塊同步完成變速箱油壓、檔位、車速等多個數(shù)據(jù)的采集，實時性很強，在采集過程中自動將多通道數(shù)據(jù)按一定的文件格式存儲在硬盤上并在前面板上顯示，如圖2；（2）數(shù)據(jù)讀取模塊通過一定的算法、輸出的條件對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，只記錄下有效數(shù)據(jù)；（3）在數(shù)據(jù)處理上運用LabVIEW與Excel的通信，利用LabVIEW具有調(diào)用ActiveX的功能對Excel發(fā)送請求⑤，在Excel中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的排序和換檔圖的繪制，如圖3。

3 結(jié)語

基于虛擬儀器技術(shù)和LabVIEW平臺，開發(fā)了測試技術(shù)虛擬儀器教學(xué)實驗平臺。該平臺能控制9路模擬量的采集并對采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波操作，基于該平臺，可以開設(shè)多個汽車測試技術(shù)教學(xué)實驗，如溫度信號測試、發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量、噴油量檢測等實驗。該平臺還可配合教學(xué)內(nèi)容的延伸，集成更多先進(jìn)的傳感器，做進(jìn)一步的完善，用于學(xué)生進(jìn)行測試技術(shù)自主創(chuàng)新實驗，解決了傳統(tǒng)實驗教學(xué)儀器更新成本高的問題。

注釋

① 賈玉贊.汽車實驗教學(xué)與學(xué)生多種能力的培養(yǎng)[J].太原科技，2001（1）：42-43.

② 朱春梅，黃民.機械類專業(yè)“測試技術(shù)”課程教學(xué)改革初探[J].中國電力教育，2009（6）：89-90.

③ 康志成，肖友剛，李國臣，唐雄斌等.構(gòu)建基于虛擬儀器平臺測試技術(shù)實驗教學(xué)體系[J].宜春學(xué)院學(xué)報，2009（8）：183-184.

④ 黃治清，賀建閩等.虛擬儀器實驗室的建設(shè)與教學(xué)實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2001.23（5）： 59-61.

⑤ 楊樂平，李海濤.LabVIEW高級程序設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.