馬躍博，張聰

（西華大學(xué)交通與汽車工程學(xué)院，汽車工程四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610039）

基于VB的減震器性能測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

馬躍博，張聰

（西華大學(xué)交通與汽車工程學(xué)院，汽車工程四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610039）

本文介紹了一種基于VB的減震器性能測(cè)試系統(tǒng)。分析了系統(tǒng)的硬件和軟件組成，重點(diǎn)探討了對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定與濾波處理。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，效果良好，能滿足測(cè)試的要求。

VB；信號(hào)采集；濾波

CLC NO.: U467.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-96-03

引言

減震器作為汽車的一個(gè)重要部件，對(duì)整車安全性和舒適性有重要影響。合理的設(shè)計(jì)減震器的阻尼系數(shù)和剛度，對(duì)改善減震器的性能有重要作用。利用VB借助硬件廠家提供的USB數(shù)據(jù)采集卡，可以在短周期來開發(fā)出功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。本文就是在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)良好的濾波效果，且抗干擾能力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單。

1、系統(tǒng)的組成

1.1 系統(tǒng)的硬件架構(gòu)

信號(hào)采集是把能反映出被監(jiān)測(cè)對(duì)象特征的數(shù)據(jù)信號(hào)送人采集硬件系統(tǒng)．并經(jīng)過初步處理，然后送到上位機(jī)進(jìn)行顯示和分析[1]。本系統(tǒng)是針對(duì)汽車減震器的性能進(jìn)行測(cè)試。需要的參數(shù)有阻尼力、位移和速度。傳感器將采集到得電信號(hào)輸入U(xiǎn)SB數(shù)據(jù)采集卡，采集卡通過USB接口與計(jì)算機(jī)相連接，進(jìn)行采樣、讀取數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示波形圖。本系統(tǒng)中硬件由USB數(shù)據(jù)采集卡、一階低通濾波電路板、筆記本電腦和力、位移和速度傳感器組成[2]。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

啟動(dòng)進(jìn)人系統(tǒng)后，需要選擇采集卡的硬件參數(shù)：包括通道選擇、采樣頻率選擇、采樣長(zhǎng)度設(shè)定、采集卡電壓量程的設(shè)定等。在硬件配置完成之后，采集啟動(dòng)功能鍵變?yōu)橛行А２杉瘑?dòng)后，采集到的數(shù)據(jù)會(huì)以動(dòng)態(tài)的數(shù)字和圖形顯示出來，同時(shí)也把原始數(shù)據(jù)存入電腦的硬盤中，然后進(jìn)入數(shù)據(jù)處理的界面，對(duì)各個(gè)通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定、保存和畫圖[3]。流程圖如圖2所示。軟件的運(yùn)行流程圖如圖3所示。

2、數(shù)據(jù)采集與處理

由于數(shù)據(jù)采集卡采集到得數(shù)據(jù)都是電壓信號(hào)，而實(shí)際需要的數(shù)據(jù)是力、位移和速度的變化。因此需要對(duì)采集到得數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定和保存，然后繪制波形圖，最后畫出示功圖。根據(jù)需要進(jìn)行濾波處理。最后保存圖片和數(shù)據(jù)。

2.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集的主要代碼如下：

2.2 數(shù)據(jù)處理

首先將各個(gè)通道的數(shù)據(jù)根據(jù)各自傳感器的標(biāo)定系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。

其次根據(jù)各個(gè)通道標(biāo)定后的數(shù)據(jù)繪制波形圖，觀察每個(gè)參數(shù)的波形，根據(jù)需要，進(jìn)行濾波處理。濾波的方法有很多，比如算數(shù)平均濾波、一階低通濾波、限幅濾波等等。本文中主要采用的有算術(shù)平均濾波與一階低通濾波電路相結(jié)合的方式[4]。

算數(shù)平均濾波是指連續(xù)取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算的一種濾波方法。適用于對(duì)一般具有隨機(jī)干擾的、采樣點(diǎn)數(shù)較多的信號(hào)進(jìn)行濾波，但是會(huì)使濾波后的數(shù)據(jù)減少，并且對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用，比較浪費(fèi)RAM。其主要代碼如下所示：

即對(duì)相近的8個(gè)點(diǎn)求算術(shù)平均值，將其放入一維數(shù)組中。此時(shí)每個(gè)通道的數(shù)據(jù)將會(huì)減少8倍。所以要根據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)的多少來選擇N的值，N值選擇過大，信號(hào)平滑度較高，但靈敏度較低；N值選擇過小，信號(hào)平滑度較低，但靈敏度較高。

一階低通濾波電路對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用，適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合，但具有一定的滯后作用，靈敏度較低，不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號(hào)。低通濾波電路為：

采用算術(shù)平均濾波與一階低通濾波相結(jié)合的方法，結(jié)合了兩種濾波方法的優(yōu)點(diǎn)，既減小了隨機(jī)信號(hào)所造成的干擾，又很好的抑制了周期性干擾對(duì)采集的數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的影響。

其中阻尼力的波形圖如圖4所示。經(jīng)過算術(shù)平均濾波、一階低通濾波電路和一階低通濾波電路與算術(shù)平均濾波相結(jié)合的方法濾波后的位移波形圖，分別如圖5、圖6 和圖7所示。

The Design of Performance Test System of Shock Absorber Based on VB

Ma Yuebo, Zhang Cong
(School of Transportation and Automotive Engineering, Xihua University, Sichuan Key Laboratory of Automobile Engineering, Sichuan Chengdu 610039)

This paper described a performance test system of shock absorber based on VB. the hardware and software components of hardware and software of this system were analyzed, and this paper focused on calibrating and filtering the data. The test showed that not only is this system easy to operate, but also it has a good effect. So it can meet the test requirements.

VB; Signal acquisition; filtering

U467.4

A

1671-7988(2015)02-96-03

馬躍博，研究生，就讀于西華大學(xué)，主要從事汽車性能測(cè)試與仿真方面的研究。