汽车性能试验测试与分析系统的研究与开发

启动数据处理软件，调出文件 66"#$ 718，则在 终端上显示出试验的信号波形，根据标准要求需要 处理 / 个单独回转周期的数据，则要对整个波形依 次截取出 / 个周期。 打开软件的数据处理功能项，点击选择示功图 显示， 则在终端上显示出示功图， 再点击选择作用功 计算，程序将自动计算并在示功图上方显示转向作 用功、 平均摩擦力矩、 平均摩擦力等参数计算结果。 如此以同样的方法处理 / 个周期的数据，处理 完毕后其处理结果会自动填入相应的表格。点击选 择表格， / 组处理结果的数据表将显示在终端上 - 见 表 #.。
图#
系统工作原理框图
对于 #& 个模拟通道的输入， 在单片机和自动通 道扫描电路的控制下， 多路开关将引入的 #& 个模拟 信号分时切换至程控放大器， 经放大后送入 ’ ( ) 转 换器， 转换的数据先存入数据缓存区， 当采样结束后 再由计算机快速读回，这样使得数据采集卡便于用 在多任务操作系统 *+,-./0 平台上。采样通道的切 换均由硬件控制， 保证各通道间不串扰、 采样间隔准 确以及不同采样频率下各通道的相位差最小。 对于 $ 个脉冲信号输入通道，分别做了下述技 术处理。测速通道所配用的光电测速传感器的输出 信号是频率与车速成正比变化的窄带随机正弦波， 在前端采用了跟踪滤波电路，将其变换为频率变化 的标准方波。行程测量电路计数器为 $! 位， 传感器 的 脉 冲 当 量 为 1 223 连 续 计 程 长 度 可 达 #4 #4% 52。速度测量电路采用 67 计数法，测速周期可在 测速误差小于 "8 # ! 。该通道 "8 "# 0 9 # 0 间设定， “白线” 还设有速度传感器的 标定功能， 以随时校正 传感器的脉冲当量。白线标定选择电路在单片机控 “启用” “禁用” 制下， 有 和 两种状态。当进行白线标 “启用” 定时， 白线标定选择电路处于 状态， 当车辆越 过第一条白线时，来自传感器的白线信号出现一高 电平脉冲， 白线标定选择电路的逻辑门打开， 位移信 号进入行程计数器开始计数，车辆越过第二条白线 时， 传感器的白线信号再次出现一高电平脉冲， 将逻 辑门关闭，位移信号不能进入行程计数器，计数结 “禁 束。当进行速度测量时， 白线标定选择电路处于 用” 状态， 逻辑门不受白线信号的影响， 始终处于打 开状态。
汽 车 技 术
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前言
"# 年代以来，我国汽车行业开始使用进口设 备， 并自行开发了汽车性能试验综合测试仪， 但主要 用于汽车的基本性能，即动力性和经济性试验。行 驶平顺性和操纵稳定性试验所使用的仪器设备及试 验、 处理过程较为复杂， 往往要使用磁带记录仪在现 场录制信号，回到室内回放进行分析与处理。由于 不能对试验过程采集的信号进行实时监视，难免由 于信号异常而导致试验作废。因此，开发一种能完 成上述试验的车载便携式测试与分析系统是有价值 的。自 !$$% 年起我们着手该系统的开发研究， 经反 复试验及软硬件的多次改进， 开发出 &’( ) *!*+ 数 据采集器，选用行业广泛使用的传感器与便携式计 算机组合， 配以自行开发的专用软件， 构成汽车性能 试验测试与分析系统， 目前已进入了实用阶段。
转向盘右转 转向盘左转 最大转角 !908 " 3 - ; . 2?!$ !/ 2??$ 66 26!$ ," 最大转角 !908 " 3 - ; . 2##$ 6, 2!/$ !# 2#!$ )6
第#周 第!周 第/周
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结束语
该系统经使用考核表明，具有工作可靠、测量
进一步的研究目标可以考虑将外围传感器的二 次仪表功能向采集器集成， 以使系统更加简洁、 使用 更加方便。
数据处理结果 转向盘 转 向 盘 平 均 转向盘平 作用功 $% 3 < # /#6$ 6# # /#?$ /) # !,"$ ,, 摩擦力矩 !&’" 3 :・ 9 ?)$ 6# ?)$ #) ??$ #) 均摩擦力 #&’" 3 : ,#$ !! ,"$ /" 22$ /" 平均车速 ( 3 =9・ > ( # 6$ 2# 6$ )6 @$ "!
・试验・测试・
汽车性能试验测试与分析系统的研究与开发
洛阳工学院
岳
榴
李忠利
【$%&’()*’】 5BC DC,EFGHIJ ,I@ ,I,KL2HIJ ELEMCD HI ,FMNDNMHOC PCGQNGD,IAC MCEMR D,HIKL 7,EC@ NI MBC PNGM,7KC ANDPFMCGER B,E HME QFIAMHNIE QNG ,KK ,FMNDNMHOC PCGQNGD,IAC MCEM ANIMCIME EMHPFK,MC@ HI I,MHNI,K EM,I@,G@ GCJFK,MHNIE- 5BC ELEMCD ANIEHEME NQ PNGM,7KC ANDPFMCGR &’( ) *!*+ @,M, ,ASFHEHMHNI @COHACR ECIENGE ,I@ CMAR MBC ENQMT,GCE HI MBC ELEMCD ,GC ANDPNEC@ NQ +! HIU @CPCI@CIM ,PPKHA,MHNI PGNJG,DE ,I@ A,I ANDPKCMC HME QFIAMHNI NQ @,M, ,ASFHEHMHNIR MHDC @ND,HI NEAHKKNJG,PBLR PGN7,7HKHML EM,MHEMHAR ECKQ ) GCK,MHOC ,I,KLEHER ECKQ ) PNTCG EPCAMGFDR DFMF,K ) PNTCG EPCAMGFDR MG,IEQCG QFIAMHNIR ANBCGCIACR ! ; * NAM,OC MG,OCK ,I,KLEHE ,I@ CMA【摘要 】 以便携式计算机为核心的汽车性能试验测试与分析系统， 其功能囊括了国家标准规定的汽车性能试验 的全部内容。该系统由便携式计算机、 传感器等组成。本系统的软件由 +! 个独立的应用程 &’( ) *!*+ 数据采集器、 序组成。可完成数据采集、 时域示波、 概率统计、 自相关分析、 自功率谱、 互功率谱、 传递函数、 相干、 ! ; * 倍频程分析 等功能。
!""# 年 第$期
油耗测量电路输入的信号为双光电脉冲方波， 由于油耗计转子在小流量时会发生抖动，如果采用 单脉冲信号将造成较大的计数误差，因此在该通道 上采用了由相位识别电路和加减计数器组成的防抖 动电路。油耗计输出的双脉冲信号相位相差 %":， 相 位识别电路能根据油耗计输出的 ":和 %":信号的状 态自动识别转子的旋转方向。加减计数器在转子正 转时加计数， 反转时减计数， 最终的计数值正确地反 映了转子有效正转 ; 即真实耗油量 < 计数， 该值经单 片机发送给计算机。 踏板信号同时引入单片机和多路开关的第 #& 通道。在进行制动试验时， ’ ( ) 卡处于电平触发模 式， 将第 #& 通道作为比较通道， 该信号的电平变化 将使 ’ ( ) 卡开始采集数据，单片机获得启动信号 后， 时间测量电路、 行程测量电路同时开始计数。在 进行换挡加速试验时， ’ ( ) 卡处于软件自由触发模 式， 不断采集第 #& 通道的数据用以判断离合器踏板 的状态， 从而确定换挡时刻。 电路的定时和记时由时间测量电路在单片机的 控制下完成， 定时长短由计算机设置， 卡上设有单独 的晶振， 以保证记时准确。当定时时间达到时， 时间 测量电路使油耗测量电路、 行程测量电路、 速度测量 电路的计数器关闭，计数值通过单片机发送给计算 机。上述计数器的开启由单片机或踏板信号控制。
参 # 考 文 献
精度高、 分析准确、 使用操作方便的特点， 能有效提 高试验成功率，加快试验进程，对缩短产品开发周 期有着积极作用。 计算机技术的应用使汽车性能试验摆脱了使 用磁带记录、信号处理设备的原有模式，将汽车试 验技术向智能化方向推进了一步。
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Biblioteka Baidu系统的组成及原理
硬件构成 该系统的构成分为 * 部分： 便携式计算机
本系统选用了 %". 笔记 ,本电脑， 内存 .0 (3， 硬盘 0- # ’&/ 主频 0## (12， 43， !+- ! 英寸 565 显示器。 7— !"—
&’( ) *!*+ 数据采集器
相对计算机而
・试验・测试・
表% 转向盘最大 周 次 作用力矩 !908 " 3 :・ 9 2#$ #? 22$ // 2"$ #/ 转向盘最 大作用力 #908 " 3 : #6!$ !, #@6$ 6) #6"$ !) 图! 转向轻便性数据采集界面
过程。右方的 / 个窗口实时绘出车速、 转向盘转角、 转向盘作用力等测量参数的动态数据波形，以监督 信号过程的连续性、 有效性， 确保试验成功。试验完 成后将结果存盘，将自动生成名为 66"#$ 718 的文 件， 该文件包含了全部试验数据， 至少含 / 个 2 字型 回转周期的数据。
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软件及应用实例
软件的组成 本系统的软件共有 !# 个独立的应用程序。
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・试验・测试・ 数据采集部分共 #/ 个程序。基本性能试 0$ 验数据采集软件包括：滑行试验、最低最高车速试 验、 加速性能试验、 制动性能试验、 等速燃料消耗量 试验、 加速燃料消耗量试验； 传感器标定软件有： 速 度传感器标定、油耗传感器标定；汽车操纵稳定性 试验采集软件有： 稳态回转试验、 转向回正试验、 转 向轻便性试验、蛇行试验；还包括随机输入行驶平 顺性试验采集与分析程序。 数据处理部分共 2 个程序。 基本性能处理 1$ 软件有：加速性能试验数据处理、制动性能试验数 据处理、等速油耗试验数据处理；操纵稳定性试验 处理软件包括： 稳态回转试验、 转向回正试验、 转向 轻便性试验、蛇行试验；还有行驶平顺性试验数据 处理程序。 应特别说明的是，汽车行驶平顺性数据采集与 分析程序实际上是通用性很强的谱分析软件，可完 成数据采集、 时域示波、 概率统计、 自相关分析、 互 相关分析、 自功率谱、 互功率谱、 传递函数， 相干、 #3 / 倍频程分析等。 "# $ 应用举例 以 4566"# 客车操纵稳定性试验项目中的转向 轻便性试验为例，展示该系统对数据的采集与处 理。 图 ! 是转向轻便性试验数据采集过程的虚拟 仪表界面。左下方的主控制界面设计成人们所熟悉 的录音机形式，用鼠标点击各项功能键即可完成各 项操作指令，操作方法极易掌握。上方的仪表指针 和数字在采集过程中不断闪动，显示出实际的动态
+,-.* /,(0&1 $2’,3,’.456 75(8,(3)9*5 ’5&’6 $9):;&.&6 <;&’53 主题词： 汽车 性能试验 分析 系统 中图分类号： /0.VW ! X ! 文献标识码： 3 文章编号： !### ) *V#* 8 +##! 9 #* ) ##!" ) #* 言，它是一种外挂式数据采集卡。由于商用笔记本 电脑的体积所限， 一般无总线扩展槽， 因此将数据采 集卡设计成外挂式，通过打印机接口与计算机连 接。 数据采集器上设置了 !. 个模拟信号输入通道和 前者用于多点振动信号 8 行 * 个脉冲信号输入通道， 9 驶平顺性 、 转向盘力、 转角信号、 陀螺仪的侧向加速 度信号、 横摆角速度信号、 车身侧倾角信号 8 操纵稳 定性 9 及制动踏板力信号的输入； 后者用于光电测速 传感器位移、 燃料消耗量、 踏板操作信号等脉冲信号 的输入。 采集器上选用的 : ; < 转换芯片精度为 !+ 位， 采样频率为 **# =12， 信号电压 > % ?， 配有 % 挡程控 放大器， 信噪比优于 %% @3， 供电方式交流 ++# ?、 直 流 !+ ?， 便于室内调试和道路试验的供电方便。 传感器 本系统所选用的传感器为我国 A汽车行业所采用的技术先进、 性能良好、 已被接受和 认可的仪器设备。 基本性能部分：光电测速传感器、制动踏板力 计、 油耗计。 平顺性部分：单向加速度计、三向座垫加速度 计、 电荷放大器。 操纵稳定性部分： 陀螺仪、 测力转向盘。 "# " 系统的工作原理 系统的工作原理框图见图 !。