汽車電器可靠性試驗(yàn)監(jiān)控系統(tǒng)的研究開發(fā)

3.2 LXI 虛擬儀器模塊

　　1）測(cè)試主機(jī)系統(tǒng)選用AGILENT 34980A 開關(guān)/測(cè)量單元作為硬件平臺(tái)，通過內(nèi)置數(shù)字多用表對(duì)待側(cè)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量轉(zhuǎn)換和輸出。測(cè)試主機(jī)通過LAN 總線與主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。
　　2）多路轉(zhuǎn)換器由于待測(cè)系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)以較為穩(wěn)定的直流模擬量信號(hào)為主，所以采用公共DMM 分時(shí)測(cè)量方式。通過兩個(gè)光電隔離ETF 開關(guān)模塊，實(shí)現(xiàn)80 個(gè)通道的雙線測(cè)量。
　　3）抖動(dòng)測(cè)量模塊用于瞬斷監(jiān)控，檢測(cè)電路內(nèi)電壓瞬態(tài)跳變情況。
　　4）D/A 轉(zhuǎn)換模塊D/A 轉(zhuǎn)換器為被試系統(tǒng)工作器件提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，如轉(zhuǎn)速表和車速表工作所需的電壓脈沖信號(hào)，燃油表、水溫表工作所需的電流信號(hào)。信號(hào)由主控計(jì)算機(jī)控制，由D/A 轉(zhuǎn)換器輸出，經(jīng)過調(diào)理后通過模擬量I/O 接口輸入被試系統(tǒng)。
　　5）數(shù)字示波器數(shù)字示波器通過LAN 總線與主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換，并通過模擬總線連接測(cè)試主機(jī)，與內(nèi)置儀表共用開關(guān)模塊。實(shí)現(xiàn)對(duì)80 個(gè)測(cè)量通道的任意一路信號(hào)進(jìn)行高頻采樣和虛擬示波。

圖3：系統(tǒng)硬件構(gòu)成

　　3.3 關(guān)鍵問題

　　1） 頻率信號(hào)的測(cè)量待測(cè)信號(hào)同時(shí)存在100Hz 以上和3Hz 以下的頻率信號(hào)，由于系統(tǒng)是公共DMM 等時(shí)掃描測(cè)量的方式，兩種信號(hào)需采用不同的采樣方式進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于高頻信號(hào)將系統(tǒng)掃描通道設(shè)置為頻率測(cè)量直接輸出。對(duì)于低于3Hz 低頻信號(hào)，由于其頻率過低頻率通道無法直接測(cè)量，因此需采用擬合的方式。此種方式對(duì)系統(tǒng)掃描頻率有較高要求根據(jù)

　　Nyquist 定理：

　　單通道采樣率應(yīng)由待測(cè)信號(hào)頻率上限決定；

　　故有：
　　若對(duì)80 個(gè)模擬通道進(jìn)行掃描采樣，開關(guān)的總切換頻率應(yīng)大于480CH/s。系統(tǒng)將單次掃描的時(shí)鐘設(shè)計(jì)值為160ms，實(shí)際掃描頻率為500CH/s，實(shí)現(xiàn)了低頻信號(hào)的測(cè)量。

　　2）瞬斷監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)瞬斷作為一種電路瞬態(tài)現(xiàn)象，DMM 分時(shí)采樣方法采樣率過低，無法對(duì)該類信號(hào)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，而多通道并行的模擬量數(shù)據(jù)采*導(dǎo)致大量的數(shù)據(jù)冗余和過高的系統(tǒng)成本。系統(tǒng)使用了抖動(dòng)測(cè)量模塊以32 通道并行的數(shù)字量采樣方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各通道電壓跳變情況，單通道最高采樣率為0.1μs，根據(jù)汽車電器的試驗(yàn)電壓將監(jiān)控電壓閾值設(shè)定為10.5V/21V 可選。

　　4 系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 軟件開發(fā)環(huán)境

　　系統(tǒng)選用LabWindows/CVI 作為軟件開發(fā)平臺(tái)。它具有交互式編程方法和豐富的庫(kù)函數(shù)，為開發(fā)人員建立數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控系統(tǒng)提供了理想的軟件開發(fā)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)虛擬儀器及網(wǎng)絡(luò)化儀器的快速途徑。

　　4.2 試驗(yàn)監(jiān)控中的多線程技術(shù)

　　Windows 是弱實(shí)時(shí)性的操作系統(tǒng)．它通過線程的優(yōu)先級(jí)來實(shí)現(xiàn)搶先，通過對(duì)測(cè)試線程進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)設(shè)置來滿足大部分測(cè)試任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求。試驗(yàn)監(jiān)控要求系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)分析各項(xiàng)功能同步完成。利用LabWindows/CVI 多線程中的線程池技術(shù)可以很好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。以界面控制作為主線程，通過界面操作向其它線程發(fā)出控制指令，使系統(tǒng)能夠?qū)τ脩舨僮骷皶r(shí)響應(yīng)；數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示、故障診斷作為輔助線程，與主線程同步執(zhí)行。在輔助線程中，實(shí)時(shí)顯示線程和數(shù)據(jù)分析線程通過管道消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制與數(shù)據(jù)采集線程進(jìn)行實(shí)時(shí)的通信，實(shí)現(xiàn)線程間的數(shù)據(jù)共享。

　　4.3 故障診斷方法

　　按照邏輯識(shí)別原理：故障原因函數(shù)A 、故障特征函數(shù)X 和決策規(guī)則E 三者滿足布爾函數(shù)關(guān)系，故障診斷過程的實(shí)質(zhì)就是從已知的X 、E 中解出A ，用邏輯語(yǔ)言表示為：其實(shí)現(xiàn)方法是將被試系統(tǒng)按UUT 工作特性劃分為6 種典型的監(jiān)控單元類型，并針對(duì)類型設(shè)計(jì)相應(yīng)的故障識(shí)別子程序，其內(nèi)容包括：

　　1. 以監(jiān)控單元類型為對(duì)象建立典型故障模式數(shù)據(jù)庫(kù)，即構(gòu)建故障原因函數(shù)A；
　　2. 用電路的可測(cè)物理量I、U、f 等參數(shù)對(duì)故障模式進(jìn)行描述，構(gòu)建故障特征函數(shù)X ；
　　3. 以邏輯判斷為基礎(chǔ)建立故障決策規(guī)則E ，并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的故障識(shí)別子程序。

圖4：故障診斷簡(jiǎn)化流程圖