车辆工程领域中虚拟仪器技术的应用及发展前景

车辆工程领域中
虚拟仪器技术的应用及发展前景□河南省安阳市中等职业技术学校胡甲乾
摘要:虚拟仪器技术有效的融合了计算机技术和测量技术，通过计算机软件，将计算机强大的信息处理能力和仪器设备的硬件测量与控制能力紧密结合，并通过计算机软件实现对信息的把握、保存和处理，具有性能高、扩展性强、开发时间少、无缝集合等优势。

关键词:车辆工程；虚拟仪器；应用
虚拟仪器技术有效的融合了计算机技术和测量技术，通过计算机软件，将计算机强大的信息处理能力和仪器设备的硬件测量与控制能力紧密结合，并通过计算机软件实现对信息的把握、保存和处理，具有性能高、扩展性强、开发时间少、无缝集合等优势。

近年来，虚拟仪器技术在汽车工程领域得到良好的应用，有效的提升了汽车设计、制造、使用和检测的水平，带动了汽车工程相关技术的进步与发展。

一、虚拟仪器技术
虚拟仪器技术就是通过软件将计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理，因此有“软件就是仪器”之说。

虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统，且功能灵活，容易构建，所以应用广泛，尤其在科研、开发、测量、检测、测控等领域。

虚拟仪器功能强大的开发软件，可让用户迅速建立用于设计和产品测试的自动化测量系统，并能方便地实现系统在各种环境下重复使用，而且维护起来简便。

而其集成式软件架构最大限度地减少了建造复杂测量系统所需时间和资金，同时这些软件架构针对大型系统的管理任务，提供了满足测试和控制要求的完全客户化的测试管理软件及从大型测量系统的服务器上收集与分析测试数据的软件工具。

二、应用
目前在车辆工程领域，虚拟仪器主要用于车辆设计、研究、生产控制、检测维修等，而且大都处于理论试验阶段，大范围的应用尚需时日[4～7]。

深化虚拟仪器技术在车辆工程领域的应用，必将有助于提高
车辆科研水平和生产效率。

1、虚拟仪器在汽车仪表检测中的应
用。

在汽车仪表大批量生产的同时带来另
一个问题，那就是生产成品的检验问题。

仪表总成是现代汽车的信息中心，它的生
产质量，关系到汽车行驶的安全性和整车
的质量。

由于汽车仪表的更新换代，新的
产品不断出现而旧的仪表又没有退出使
用，如何设计出一种能针对各种不同型号
仪表的检测设备应用在汽车仪表检测中
己经成为一项重要而且极富现实意义的
课题。

通过NI公司的软硬件产品对整个检
测系统进行设计，根据仪表测试所需的各
种模拟、数字、开关、K-Line、CAN等各种
信号参数，采用NI的PXI系列板卡、中泰
的PCM-536以及自制的可编程网络电
阻和数据通讯转换卡组成系统的硬件电
路部分。

以此为基础，再利用NI的
LabVIEW软件对整个测试系统进行设
计，最终目标是研制一个小巧、灵活、可靠
性高的便携式检测系统，在汽车仪表检测
中它能够针对大部分的车型，模拟产生仪
表所需的各种采集信号信息，并且通过
CAN接口与被测仪表进行通信，从而实
现汽车状态信息的实时反馈。

通过NI公司的LabVIEW软件平台
对整个测试系统进行设计，经过实践证明
它不仅降低了生产成本，提高了检测效
率，确保了产品的质量，而且一个完整的
汽车智能数字仪表的检测系统，也适用于
通用的汽车仪表检测系统。

2、汽车的性能设计方面。

在汽车性能
设计中，虚拟仪器技术逐步代替了以往传
统的设计方法或技术，应用现状与前景良
好。

传统的设计方法复杂而又浪费时间与
精力，且无法实现功能设计和功能实验的
共同进步。

过去的设计方法通常是先做出
系统，然后在实验层面上进行测试，然后
再验证这个系统的功能，这种方法不仅消
耗了大量的时间和精力，也难以改进系统
设计，改进的结果且不能立即展示，而且
测试系统价格高昂，使用不方便。

运用虚
拟仪器技术，设计人员可以快速对设计系
统进行更改或改进，并及时了解设计的效
果，有效的改善传统设计方法的不足。

3、虚拟仪器在汽车的制动性和操纵
稳定性中的应用。

在传统的汽车的制动性
和操纵稳定性测试过程中，主要采用五轮
仪、非接触式车速仪以及方位陀螺仪、垂
直陀螺仪等仪器。

这些设备大多结构复
杂、成本较高，有些参数的测量误差较大，
没有综合测试的配套软件、数据处理不方
便等，而利用虚拟仪器可以很方便的解决
传统测试中的问题。

此系统主要由接口电路、软件和虚拟
仪器面板组成，其中硬件可实现与PC机
的接口，即完成模数转换、数字量输人输
出及记数器／定时器操作等功能。

软件包
括驱动接口和仪器功能程序。

由以上测试
原理构成的汽车综合测试系统，克服了有
些硬件检测仪器需要使用模拟跟踪仪绘
制曲线，靠人工判别辨认的缺点，实现了
全数字化处理。

4、车辆检测与维修。

在车辆安全与维
修检测中，一般都采用仪器设备与人工直
观相结合的方式，检测结果因易受到人为
因素的干扰而丧失准确性。

运用虚拟仪器
技术，可使配光检测系统和车辆尾气系统
相结合，更新检测方式，实现对汽车及汽
车相关部件的自动检测，并提高准确度，
如用虚拟仪器研制的车灯配光检测系统
和车辆尾气成分含量检测系统等。

另一方
面，虚拟仪器技术的应用对汽车的实验与
测试方面也有重要的促进作用。

在汽车实
验和测试中，需要对各种信号进行测量和
分析操作，由人工或机械方式完成这些任
务难度大、时间长。

虚拟仪器技术的出现，
不仅使这些问题得到有效缓解，也为汽车
测试与实验提供了更多的选择，为汽车测
试中出现的问题提供了更加灵活有效的
解决方案。

目前，基于PC机的虚拟仪器技术正
向高性能、多功能、集成化和网络化方向
发展，虚拟仪器技术能促进车辆测试仪器
的发展，有良好的应用前景。