基于Labview平臺車載電磁閥自動測試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

4 軟件設(shè)計

　　測試軟件采用Labview8.6編寫^[6]，為提高測試系統(tǒng)的靈活性和通用性，程序采用模塊化的設(shè)計模式，將測試系統(tǒng)按功能劃分為數(shù)個模塊：初始化模塊、測試選擇模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、后期處理模塊。其中初始化模塊主要完成系統(tǒng)測控板卡參數(shù)配置;測試選擇模塊主要完成流量閥和壓力閥靜態(tài)測試、動態(tài)測試和閉環(huán)測試，為每一種測試設(shè)計一個子界面，方便用戶在前面板進行選擇;數(shù)據(jù)處理模塊主要完成信號發(fā)生器，數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理功能;后期處理模塊主要完成測試數(shù)據(jù)的保存、打印和報表輸出功能。圖6是系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖。

　　計算機測試系統(tǒng)利用Labview強大的信號分析處理功能^[2]，通過測試板卡的D/A接口，編程實現(xiàn)虛擬信號發(fā)生器，輸出波形可選、頻率、相位、幅值可調(diào)的連續(xù)波形;通過測試板卡的A/D接口，采集電磁閥測試過程中的線圈電流、流量和壓力等特性信號，進行數(shù)字濾波、曲線擬合、特性曲線繪制、參數(shù)計算，實現(xiàn)其特性分析。

　　本測試系統(tǒng)中，測試軟件編程主要包括激勵信號的產(chǎn)生、實驗數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的分析及處理、繪圖輸出、數(shù)字濾波、曲線擬合等幾部分功能組成。下面介紹系統(tǒng)中包含的幾種關(guān)鍵軟件的程序設(shè)計。

4.1 信號的采集

　　在電液電磁閥靜態(tài)試驗中，要對電磁閥的電流，壓力和流量等參數(shù)進行采集，因此數(shù)據(jù)采集是測試軟件編程的重要部分。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要是對模擬信號的采集，圖7是信號采集程序框圖。

4.2 數(shù)字濾波

　　測試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所工作的現(xiàn)場，有很多干擾信號，有時幅度很大，這些干擾信號影響到到測量精度和測量的可靠性，必須將它濾除。大部分?jǐn)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)會不同程度受到電源線等50Hz的噪聲干擾，大多數(shù)信號調(diào)理設(shè)備都包含低通濾波器，能最大限度地消除50Hz或60Hz的噪聲。

　　設(shè)h(n)，n=0，1，2，…是濾波器的沖擊響應(yīng)。一個線性時不變?yōu)V波器若對n≥N(N為正整數(shù))，有h(n)=0，則稱其為有限沖擊響應(yīng)濾波器(FIR)，否則稱之為無限沖擊濾波器(ⅡR)。有限沖擊響應(yīng)濾波器總是穩(wěn)定的，設(shè)計方法較多，但是效率不高，定義困難。ⅡR濾波器的設(shè)計源于傳統(tǒng)的模擬濾波器設(shè)計，可以通過對低通模擬濾波器進行模擬頻率變換得到ⅡR濾波器。通常ⅡR濾波器有巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器、貝塞爾濾波器等。

　　巴特沃斯濾波器的優(yōu)點是具有平滑的單調(diào)遞減的頻率響應(yīng)，在通帶中是理想的單位響應(yīng)，在阻帶中響應(yīng)為零，在截斷頻率處有3 dB衰減，高階巴特沃斯濾波器的頻率響應(yīng)近似于理想低通濾波器。本系統(tǒng)中采用的是巴特沃斯低通濾波器，圖8是巴特沃斯低通濾波器程序框圖。

4.3 曲線擬合

　　電磁閥的很多測試項目需要計算特性參數(shù)，由于實際誤差的存在，計算機采集的數(shù)據(jù)往往不是理論函數(shù)的表達(dá)，這就需要將測試的數(shù)據(jù)進行數(shù)值處理，使得繪制曲線以吻合平滑曲線，從而準(zhǔn)確求取特性參數(shù)。以電磁閥零偏參數(shù)的計算方法為例，首先介紹名義流量曲線的概念，名義流量曲線是流量回線的中點軌跡。零偏是名義流量曲線與零流量軸線交點的電流值。本系統(tǒng)中零偏的程序?qū)崿F(xiàn)是：首先對計算機采集的流量數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)進行分段插值，利用插值函數(shù)求取名義流量曲線，但是此時得取的只是名義流量曲線上一些離散的數(shù)據(jù)點，并無法計算出此名義流量曲線與零流量軸線交點的電流值，利用Labview曲線擬合程序中的基于最小絕對殘差的直線擬合方法擬合出名義流量曲線，進而求取此曲線與零流量軸線交點的電流值，即零偏值。圖9是曲線擬合程序框圖。

5 測試結(jié)果分析

　　圖10是某一型號汽車變速箱流量閥靜態(tài)測試和閉環(huán)測試曲線圖，最后輸出的報表圖形將加入計算的參數(shù)值，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的范圍給出合格與否的判定結(jié)果。圖10中流量-電流測試曲線中的虛線為預(yù)先設(shè)定的曲線界定范圍，可使用戶一目了然的對曲線做出整體判斷。從圖10中可以看到本文設(shè)計的電磁閥自動測試系統(tǒng)，在測試精度，測量方式上都滿足實際要求，并得到了良好的應(yīng)用。

6 結(jié)論

　　本文所述的電磁閥自動測試平臺，采用模塊化設(shè)計的方法對硬件和軟件進行設(shè)計，實現(xiàn)汽車變速箱用流量、壓力電磁閥的靜態(tài)特性測試，動態(tài)特性測試和閉環(huán)特性測試。模塊化的軟硬件設(shè)計方式，根據(jù)不同的測試需求設(shè)計相應(yīng)的軟件模塊和硬件模塊，方便日后系統(tǒng)的擴展，縮短研發(fā)周期，對于同類型電磁閥測試系統(tǒng)的研制具有很好的借鑒價值。該系統(tǒng)至今投入使用一年多，參與多套電磁閥的測試任務(wù)，收到了良好的效果。

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