瑞安市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院 周 曉

多類型汽車傳感器通用測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

瑞安市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院 周 曉

針對(duì)目前汽車傳感器檢測(cè)系統(tǒng)功能單一等問題，設(shè)計(jì)一種多類型汽車傳感器通用的測(cè)試系統(tǒng)，采用LabVIEW軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)程序，整合模塊化的設(shè)備資源，集成開發(fā)檢測(cè)范圍涵蓋汽車壓力、液位、溫度、車速及輪速等多類型傳感器的性能分析和耐久測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)可滿足多型號(hào)汽車、多類型傳感器的檢測(cè)，是一個(gè)開放的測(cè)試系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。

LabVIEW；汽車；傳感器；自動(dòng)化；測(cè)試系統(tǒng)

0 前言

隨著汽車行業(yè)的規(guī)范化發(fā)展，傳感器零部件制造商對(duì)測(cè)試要求不斷提高，以往測(cè)試對(duì)象和功能較為單一的實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，已無法滿足汽車上多樣類別傳感器的測(cè)試要求，開發(fā)研制傳感器通用測(cè)試系統(tǒng)成為當(dāng)下制造商的新需求。研制多傳感器通用測(cè)試系統(tǒng)滿足不同種類產(chǎn)品在高低溫條件下的性能測(cè)試，同時(shí)兼顧部分類型傳感器在高低溫度下的耐久性試驗(yàn)，對(duì)于降低了實(shí)驗(yàn)室下的汽車傳感器測(cè)試成本，實(shí)現(xiàn)硬件上擴(kuò)展和升級(jí)具有重要的意義。

1 測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研的情況，目前各汽車傳感器制造商對(duì)汽車傳感器的檢測(cè)需求主要集中在車速、輪速、溫度、壓力及燃油等幾類傳感器的測(cè)試。測(cè)控參數(shù)的要求可整理如表1所示。

表1 測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)控參數(shù)

在市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上，基于PCI 總線設(shè)計(jì)開發(fā)多種類傳感器通用測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)，設(shè)備操作按照半自動(dòng)化理念執(zhí)行，樣品的取放由操作人員人工完成，測(cè)試過程由PCI 測(cè)試主機(jī)作為上位機(jī)控制自動(dòng)進(jìn)行。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)主體由通用測(cè)試機(jī)柜和傳感器工作臺(tái)兩部分構(gòu)成，機(jī)柜和工作臺(tái)之間使用通用電氣接口和適配線纜進(jìn)行連接。

2 測(cè)試系統(tǒng)的硬件布局

測(cè)試機(jī)柜和傳感器安裝臺(tái)均配有通用電氣接口，接口帶有不同規(guī)格和功能的針腳，通過定義針腳功能，便可實(shí)現(xiàn)機(jī)柜和安裝臺(tái)之間電源供給等強(qiáng)電連接，以及串口通信和電信號(hào)采集等弱電交互功能。對(duì)于不同傳感器安裝平臺(tái)與機(jī)柜的連接，僅需更換適配線纜，無需更換其他硬件或接口。

數(shù)據(jù)采集通過常用的信號(hào)路由接口，將PCI總線測(cè)試板卡和被測(cè)傳感器經(jīng)過負(fù)載路由電路進(jìn)行連接和切換，實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集和同步數(shù)采。電平信號(hào)采集，電流信號(hào)采集及四線法電阻測(cè)量由系統(tǒng)萬用表卡完成，方波信號(hào)和脈沖信號(hào)由示波器卡采集分析，運(yùn)動(dòng)控制、位置讀取以及氣壓信號(hào)讀取等多種功能由多功能數(shù)采卡實(shí)現(xiàn)，負(fù)載切換及氣路控制由數(shù)字IO卡執(zhí)行，溫度控制和氣壓控制使用RS485串行總線控制工作臺(tái)上的控制模塊完成。

3 測(cè)試系統(tǒng)的軟件開發(fā)

系統(tǒng)軟件基本的測(cè)試功能可分為性能測(cè)試和耐久測(cè)試。性能測(cè)試對(duì)被測(cè)傳感器的測(cè)試參數(shù)進(jìn)行單次測(cè)量，根據(jù)設(shè)定測(cè)試參數(shù)，自動(dòng)控制檢測(cè)過程，實(shí)現(xiàn)測(cè)試畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控及檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)記錄；耐久測(cè)試則是在長(zhǎng)時(shí)間下根據(jù)不同的可變溫度、壓力或者液體高度等條件，對(duì)被測(cè)件的主要測(cè)試參數(shù)進(jìn)行記錄，描繪出曲線并進(jìn)行記錄。在一個(gè)測(cè)試平臺(tái)上整合有限的資源完成多類型傳感器的測(cè)試工作，需對(duì)軟件開發(fā)平臺(tái)做合理的選擇。此處軟件開發(fā)采用了靈活的圖形化編程語言LabVIEW作為軟件平臺(tái)。LabVIEW的虛擬儀器技術(shù)使得測(cè)試軟件和硬件儀器在不同傳感器的測(cè)試條件下物盡其用。軟件結(jié)構(gòu)針對(duì)不同對(duì)象的傳感器開發(fā)出不同的軟件進(jìn)程模塊，針對(duì)不同的控制方式和運(yùn)用條件開發(fā)出不同的線程模塊。如壓力傳感器進(jìn)程模塊和液位傳感器進(jìn)程模塊，溫度控制線程模塊和高度控制線程模塊。

通過軟件程序的可視化，整個(gè)軟件由啟動(dòng)界面、參數(shù)配置界面以及傳感器測(cè)試主界面三大部分組成，整個(gè)軟件系統(tǒng)秉承軟件設(shè)計(jì)高內(nèi)聚、低耦合的設(shè)計(jì)思想。圖1，圖2分別為軟件登錄界面及氣壓傳感器測(cè)試主界面，其中圖2為一種汽車氣壓傳感器在連續(xù)壓力變化下輸出的電壓數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線及結(jié)果判斷等內(nèi)容，圖中曲線為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的擬合曲線，兩側(cè)的細(xì)實(shí)線代表了輸出信號(hào)的上下誤差帶，中間粗實(shí)線代表了輸出信號(hào)。

圖1 軟件登錄界面

圖2 氣壓傳感器測(cè)試系統(tǒng)

4 結(jié)語

多類型汽車傳感器通用測(cè)試系統(tǒng)采用了主流的模塊化儀器平臺(tái)，通過圖形化編程語言LabVIEW作為開發(fā)環(huán)境，有效提升系統(tǒng)的擴(kuò)展性和靈活性，可用于研發(fā)設(shè)計(jì)中的開發(fā)測(cè)試及型式試驗(yàn)。該測(cè)試系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的實(shí)際意義：

（1）為多功能試驗(yàn)臺(tái)的開發(fā)提供一種思路?；贚abVIEW軟件開發(fā)環(huán)境，通過整合現(xiàn)有成熟的模塊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多功能檢測(cè)的目的，對(duì)于開發(fā)多功能系統(tǒng)具有一定的借鑒意義。

（2）有利于提高設(shè)備的空間利用率。系統(tǒng)通過對(duì)汽車各類傳感器測(cè)試信號(hào)和運(yùn)用環(huán)境的多樣整合，測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了汽車輪速、燃油、溫度和壓力等多類型傳感器的性能分析和耐久測(cè)試系統(tǒng)，有效節(jié)約檢測(cè)空間。

（3）有利于提高設(shè)備零件利用率。根據(jù)傳感器的不同工作特點(diǎn)，開發(fā)了不同的線程模塊和進(jìn)程模塊，通過兩則的有效組合，充分釋放了設(shè)備的利用率。

（4）系統(tǒng)屬于開發(fā)系統(tǒng)，可擴(kuò)展空間大。系統(tǒng)采用模塊化集成的設(shè)計(jì)思路，方便定制和擴(kuò)展不同類別的測(cè)試工作臺(tái)，適應(yīng)后續(xù)開發(fā)過程中拓展整合其他的測(cè)試功能。

[1]田錦明等．基于LabVIEW的汽車輪速傳感器測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．儀表技術(shù)與傳感器,2010(6):21-24．

周曉（1987-），男，機(jī)械工程師，現(xiàn)從事汽車電氣產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)方面的研究以及電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。